专利名称：转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种单独针对转臂式轴箱进行静强度及疲劳试验的装置及其方法，属于轨道交通技术领域。
背景技术：
随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于承载车体与传递牵引力的转向架构架提出了更高的设计和使用要求。目前国内轨道交通所采用转向架的一系悬挂系统，普遍地采用轴箱定位方式，即轴箱转臂定位结构形式，通常定义为转臂式轴箱。如公开下述内容的在先申请专利，申请号为201020542266.6，名称为轨道车辆一系弹性定位装置，其设置在转向架构架与车轮轴垂向之间，包括有转臂式轴箱体、以及设置于轴箱体顶端的一系弹簧装置。轴箱体的一端通过橡胶弹性节点安装于构架，其另一端通过一垂向减振器与构架连接。在实际使用中转臂式轴箱受力状态较为复杂，当前的设计均属于模仿、类比设计，而且也未有静强度和疲劳试验标准，国内各轨道车辆生产厂家也未曾专门进行过转臂式轴箱的静强度和疲劳试验。基于现有转臂式轴箱测力装置完成对轴箱受力状态的分析以后，通过对试验数据进行数理统计，结合线路动力学试验结果会得到一些更贴近于实际状态的数据，再把这些数据进行整理并换算成当量载荷或等效载荷，后续可以施加到转臂式轴箱上以建立静强度试验和疲劳试验的基础。目前国内实施转臂式轴箱试验，是将轴箱连接到原有转向架的构架上，在对转向架构架进行静强度和疲劳试验的同时，兼顾考察轴箱的强度和寿命。主要存在以下缺陷与不足:1、将轴箱连接到构架上、与构架同时进行试验，并不能模拟轴箱的实际运用状态，因为转向架的静强度试验和疲劳试验方法只能适用于构架，并不适用于轴箱。2、对零部件进行疲劳强度的试验考核时，不能完全采用线路谱(线路谱是轨道车辆在运行过程中，在规定线路上测量车上规定部位的应变、加速度、位移、频率、振动等参数的总和)的载荷，而是应该把线路谱出现的载荷进行合理的分解、等效，取其当量值再加载到零部件上，否则会因施加载荷太小而轴箱永远也不会产生疲劳破坏，因而也得不出正确的结论。3、在现有试验台或线路上进行轴箱疲劳试验时，都未考虑减振器对轴箱的影响，忽略了减振器的作用，轴箱实验数据会失真较多。有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而参照线路谱载荷换算出的当量载荷，单独针对转臂式轴箱实施静强度和疲劳试验，以此规范化多个方向载荷的试验规范与流程，以期获取真实准确的轴箱强度和疲劳试验结果，辅助提高与优化轴箱的结构与应力设计。另一发明目的在于，全面地反映出转臂式轴箱受到的应力影响，记录并量化关键点的应力数据，为通过数据分析与研究以确定轴箱设计是否合理提供依据。为实现上述发明目的，所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法如下:采用包括有加载横梁和轴箱座的试验装置，将转臂式轴箱安装于轴箱座；在转臂式轴箱的轴箱弹簧座处连接第一垂向作动缸，在转臂式轴箱的弹性节点处分别连接第二垂向作动缸、横向作动缸和纵向作动缸；同时应用上述4个作动缸对转臂式轴箱施加垂向、横向和纵向的载荷，以完成疲劳试验所需的周次操作；在实施静强度试验时，单独地或组合应用上述作动缸对转臂式轴箱施加载荷，以获取相关部位的应力数据。如上述基本方案，不同于现有技术无法单独地实施轴箱静强度或疲劳试验，本发明基于试验装置对转臂式轴箱的主要连接部位实施定向载荷，在疲劳和静强度试验中能够单独地获取应力数据，从而能够更加准确地进行轴箱受力状况及寿命评估，为轴箱优化设计提供科学可靠的数据支持。为在静强度试验时提高综合测试与关键点应力数据的获取，可在转臂式轴箱的相关部位粘贴应力感应片，利用静态测试仪记录应力数据。静强度试验结束后，通过对应力数据进行分析与研究，能够确定轴箱结构的设计是否合理。为在疲劳试验时增加减振器一侧对轴箱整体影响的测试，可在转臂式轴箱的减振器座处，加载有减振器或作动缸。为改善针对弹性节点处垂向、横向与纵向载荷的综合测试能力，提高测试数据准确性，可在转臂式轴箱的弹性节点处安装一节点加载座，第二垂向作动缸、横向作动缸和纵向作动缸分别连接于节点加载座，从而将弹性节点处所受三个方向的载荷，通过节点加载座联系起来。为提高作动缸在施加载荷方向上应力传递的准确性，可在横向作动缸和纵向作动缸的底部连接有弹性支撑。基于上述设计构思，以及应用以上转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法而可实现下述试验装置:静强度及疲劳试验装置主要包括有加载横梁和轴箱座，其中，转臂式轴箱的轴箱体固定于轴箱座，其顶部的轴箱弹簧座连接第一垂向作动缸，在其弹性节点处分别连接第二垂向作动缸、横向作动缸和纵向作动缸。具体地改进措施是，转臂式轴箱的减振器座处，加载有减振器或作动缸。在转臂式轴箱的弹性节点处安装一节点加载座,第二垂向作动缸、横向作动缸和纵向作动缸分别连接于节点加载座。在横向作动缸和纵向作动缸的底部，分别连接有弹性支撑。综上内容，本发明转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置及其方法具有以下优点:1、单独地针对轴箱实施静强度和疲劳试验，能够实现试验规范与流程的标准化，能够获取真实准确的强度与疲劳试验数据，有助于提高轴箱结构与应力设计的合理性。2、能够全面地获取轴箱整体与关键点的应力数据，为通过数据分析与研究以确定轴箱设计是否合理提供依据。
现结合以下附图对本发明做进一步地说明。图1是所述转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置的结构示意图；图2是图1的俯向示意图；如图1和图2所示，减振器座I，减振器2，轴箱座3，第一垂向作动缸4，转臂式轴箱5，节点加载座6，第二垂向作动缸7，弹性支撑8，横向作动缸9，支座10，加载横梁11，纵向作动缸12，轴箱弹簧座13，减振器座14。
具体实施例方式实施例1，如图1和图2所示，用于实现转臂式轴箱静强度及疲劳试验的试验装置，主要包括有加载横梁11和轴箱座3。其中，转臂式轴箱5的轴箱体固定于轴箱座3，其顶部的轴箱弹簧座13连接第一垂向作动缸4 ;在转臂式轴箱5的弹性节点处安装节点加载座6，第二垂向作动缸7、横向作动缸9和纵向作动缸12分别连接于节点加载座6。在转臂式轴箱5的减振器座14处加载有减振器2，减振器2安装于减振器座I。在安装于支座10的横向作动缸9和纵向作动缸12的底部，均连接有弹性支撑8。在使用上述试验装置的基础上，可实现下述转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法:采用包括有加载横梁11和轴箱座3的试验装置，将转臂式轴箱5安装于轴箱座3 ；在转臂式轴箱5的轴箱弹簧座13处连接第一垂向作动缸4，在转臂式轴箱5的弹性节点处通过节点加载座6分别连接第二垂向作动缸7、横向作动缸9和纵向作动缸12 ；同时应用上述4个作动缸对转臂式轴箱5施加垂向、横向和纵向的载荷，以完成疲劳试验所需的周次操作；在实施静强度试验时，单独地或组合应用上述作动缸对转臂式轴箱(5)施加载荷，以获取相关部位的应力数据。其中，实施静强度试验过程中，在转臂式轴箱5的相关部位粘贴应力感应片，利用静态测试仪记录应力数据。在转臂式轴箱5的减振器座14处，加载有减振器2。在横向作动缸9和纵向作动缸12的底部分别连接弹性支撑8。如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据上述技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法，其特征在于:采用包括有加载横梁(11)和轴箱座(3)的试验装置，将转臂式轴箱(5)安装于轴箱座(3)； 在转臂式轴箱(5)的轴箱弹簧座(13)处连接第一垂向作动缸(4)，在转臂式轴箱(5)的弹性节点处分别连接第二垂向作动缸(7)、横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)； 同时应用上述4个作动缸对转臂式轴箱(5)施加垂向、横向和纵向的载荷，以完成疲劳试验所需的周次操作； 在实施静强度试验时，单独地或组合应用上述作动缸对转臂式轴箱(5)施加载荷，以获取相关部位的应力数据。
2.根据权利要求1所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法，其特征在于:实施静强度试验过程中，在转臂式轴箱(5)的相关部位粘贴应力感应片，利用静态测试仪记录应力数据。
3.根据权利要求1或2所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法，其特征在于:在转臂式轴箱(5)的减振器座(14)处，加载有减振器(2)或作动缸。
4.根据权利要求3所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法，其特征在于:在转臂式轴箱(5)的弹性节点处安装一节点加载座(6)，第二垂向作动缸(7)、横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)分别连接于节点加载座(6)。
5.根据权利要求4所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法，其特征在于:在横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)的底部，均连接有弹性支撑(8)。
6.实现如权利要求1至5所述转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法的试验装置，其特征在于:试验装置包括有加载横梁(11)和轴箱座(3)； 转臂式轴箱(5)的轴箱体固定于轴箱座(3)，其顶部的轴箱弹簧座(13)连接第一垂向作动缸(4)，在其弹性节点处分别连接第二垂向作动缸(7)、横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)。
7.根据权利要求6所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置，其特征在于:转臂式轴箱(5)的减振器座(14)处，加载有减振器(2)或作动缸。
8.根据权利要求6或7所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置，其特征在于:在转臂式轴箱(5)的弹性节点处安装一节点加载座(6)，第二垂向作动缸(7)、横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)分别连接于节点加载座(6)。
9.根据权利要求8所述的转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置，其特征在于:在横向作动缸(9)和纵向作动缸(12)的底部，均连接有弹性支撑(8)。
全文摘要
本发明所述转臂式轴箱静强度及疲劳试验装置及其方法，参照线路谱载荷换算出的当量载荷，单独针对转臂式轴箱实施静强度和疲劳试验，以此规范化多个方向载荷的试验规范与流程，以期获取真实准确的轴箱强度和疲劳试验结果，辅助提高与优化轴箱的结构与应力设计。转臂式轴箱静强度及疲劳试验方法的试验装置包括有加载横梁和轴箱座，转臂式轴箱的轴箱体固定于轴箱座，其顶部的轴箱弹簧座连接第一垂向作动缸，在其弹性节点处分别连接第二垂向作动缸、横向作动缸和纵向作动缸。
文档编号G01N3/36GK103175748SQ20111043108
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者崔洪举, 李亚波, 刘为亚, 陈一萍, 盛辉 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司