CN110823554B - 多工位弹性疲劳试验工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位弹性疲劳试验工装，该多工位弹性疲劳试验工装包括：底座、胎具、加载机构和多个加载块；多个胎具环绕设置于底座上，胎具上形成有夹持工位；多个加载块与胎具一一对应设置，加载机构驱动加载块朝向与其对应的夹持工位以正弦波振动。该多工位弹性疲劳试验工装可以对多个待测弹性件进行疲劳测试，相比于使用传统的工装测试具有更稳定的测试效果。

Description

多工位弹性疲劳试验工装

技术领域

本发明涉及压力测试工装，具体地涉及多工位弹性疲劳试验工装。

背景技术

轨道结构中最重要的部件就是钢轨与轨枕之间的扣件系统，钢轨扣件不仅可以缓解列车对轨道结构的冲击破坏，而且可以保证钢轨与轨枕之间可靠地联接，它在保证轨道结构稳定性和可靠性方面起着重要的作用。弹条是扣件系统中的关键部件，它可以发生弹性变形以吸收钢轨振动产生的能量，同时保证其扣压力。如果扣件弹条因疲劳损伤而发生断裂，扣件系统将失去应具有扣压钢轨的功能，有可能导致列车脱轨或倾覆，造成生命财产重大损失。因此，疲劳性能是弹条最关键的性能指标。

为了检验弹条的疲劳性能，需要利用疲劳试验机对其进行疲劳试验。目前，弹条的试验方法按照TB/T 2329-2002《弹条I型、II型扣件弹条疲劳试验方法》执行，其试验方法是使弹条在规定的变形量上限与变形量下限之间反复变形。已知的采用位移控制式或电液伺服式疲劳试验机弹条疲劳试验机均采用单向下压的施力方式进行，测试效率非常低下，且浪费大量试验资源，当试验量增加时，只能增加设备数量来满足试验需求，最终导致成本和人员的增加。

传统弹条疲劳试验机原理为偏心轮转动，通过调整圆心位置实现振幅，单工位，试验时振动大，工件振动频率最高16Hz，由于偏心产生较大离心力，故振幅调整幅度低，且调整振幅需校准。由于其振幅源为可调节圆形偏心轮，理论上实际振动非正弦波谐振。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备，该多工位弹性疲劳试验工装可以对多个待测弹性件进行疲劳测试，相比于使用传统的工装测试具有更稳定的测试效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多工位弹性疲劳试验工装，该多工位弹性疲劳试验工装包括：底座、胎具、加载机构和多个加载块；多个所述胎具环绕设置于所述底座上，所述胎具上形成有夹持工位；多个所述加载块与所述胎具一一对应设置，所述加载机构驱动所述加载块朝向与其对应的所述夹持工位以正弦波振动。

优选地，所述多工位弹性疲劳试验工装还包括：与所述底座同轴设置的筒体；所述加载块沿所述筒体的径向方向贯穿所述筒体设置，所述加载块位于所述筒体外的一端活动挤压于待测弹性件。

优选地，所述筒体为正多边形筒体，所述正多边形筒体的每个侧面均对应设置有一个所述胎具；多个所述胎具环绕所述筒体的周向方向等间隔设置，所述加载块贯穿所述多边形的侧面设置。

优选地，所述正多边形筒体的侧面个数为偶数个。

优选地，所述加载机构包括：传动轴和动力提供机构，所述传动轴沿所述底座的轴向方向贯穿所述底座设置；所述传动轴上位于所述筒体内的一端套设有驱动轮，所述驱动轮的外侧壁上沿其周向方向排列设置有多个弧形凸部；相邻两个所述弧形凸部之间还设置有弧形凹部，所述弧形凸部和弧形凹部首尾相连形成正弦波；所述加载块位于所述筒体内的一端挤压于所述驱动轮的外侧壁，所述动力提供机构连接于所述传动轴以驱动其转动。

优选地，所述动力提供机构包括：顺次连接的伺服电机和减速器，所述减速器上套设有第一齿轮，所述传动轴上套设有啮合于所述第一齿轮的第二齿轮。

优选地，所述加载块位于所述筒体内的一端设置有以竖向轴线为轴转动的滚轮。

优选地，所述底座上设置有多个沿其径向方向延伸的滑轨，所述胎具可滑动调节的设置于所述滑轨上。

优选地，调节螺钉沿所述筒体的径向方向贯穿所述胎具设置，所述调节螺钉的端部可自转的设置于所述筒体的侧壁上，所述胎具内形成有对应于所述调节螺钉的内螺纹。

优选地，多个所述滑轨朝向所述筒体的一端的侧边顺次连接，相邻两个所述滑轨之间形成有V字形夹角。

根据上述技术方案，本发明中本发明中的多工位弹性疲劳试验工装具有如下有益效果：可以实现多工位同时装载待测弹性件对待测弹性件进行疲劳测试，由于加载机构驱动加载块朝向与其对应的夹持工位以正弦波振动，相比于传统的弹性件疲劳试验机中使用凸轮所产生的非正弦波振动而言具有更可靠的性能。此外，该多工位弹性疲劳试验工装可以针对任何一种弹性件的疲劳测试，只需要更换相应的胎具即可。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是多工位弹性疲劳试验工装的一种实施方式的装配示意图；

图2是相对于图1的俯视图；

图3是相对于图1的底部视图。

附图标记说明

1底座 2胎具

3加载块 4筒体

5传动轴 6第二压条

7第一压条 8滑轨

9滚轮 10驱动轮

11调节螺钉 12弧形凸部

13弧形凹部 14第二齿轮

15待测弹条

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

待测弹性件以待测弹条15为例，参见图1-3所示的装配有待测弹条15的多工位弹性疲劳试验工装，该多工位弹性疲劳试验工装包括：底座1、胎具2、加载机构和多个加载块3；多个所述胎具2环绕设置于所述底座1上，所述胎具2上形成有夹持工位；多个所述加载块3与所述胎具2一一对应设置，所述加载机构驱动所述加载块3朝向与其对应的所述夹持工位以正弦波振动。

针对于待测弹条15使用的胎具2包括：底板，底板上面向筒体4的一端形成有第一立板，底板上背向筒体4的一端形成有第二立板，第二立板高于第一立板。其中，夹持工位由底板、第一立板和第二立板围合形成的凹型结构，底板、第一立板和第二立板为一体成型结构。

为了获得对待测弹条15更好的夹装效果，第一立板面向第二立板的一侧设置有挤压待测弹条15前肢的第一压条7，第一压条7的挤压面为弧形面；第二立板面向第一立板的一侧设置有挤压待测弹条15中肢的第二压条6，加载块3挤压待测弹条15的尾部。

对待测弹条15进行疲劳测试前，将待测弹条15装配在夹持工位上，加载块3的一端接触于待测弹条15，另一端连接于加载机构，加载机构驱动加载块3朝向与其对应的夹持工位以正弦波振动，进而挤压待测弹条15以正弦波振动进行弹性疲劳测试，实现了在多工位同时装载待测弹条15对待测弹条15进行疲劳测试，相比于传统的弹条疲劳试验机中使用凸轮所产生的非正弦波振动而言具有更可靠的性能。

为了使得加载块3获得更加稳定的活动效果，优选地，所述多工位弹性疲劳试验工装还包括：与所述底座1同轴设置的筒体4；所述加载块3沿所述筒体4的径向方向贯穿所述筒体4设置，所述加载块3位于所述筒体4外的一端活动挤压于待测弹性件。由于对待测弹条15进行疲劳测试，根据弹条的结构，加载块3设置为T形的结构，其中，较宽的一端挤压在待测弹条15上，另一端贯穿筒体4的筒壁可滑动设置，筒壁上应设置有对应于加载块3滑动的滑孔。具体可以参见图1或2中的加载块3设置。

为了使得整体获得更加稳定的效果，优选地，所述筒体4为正多边形筒体4，所述正多边形筒体4的每个侧面均对应设置有一个所述胎具2；多个所述胎具2环绕所述筒体4的周向方向等间隔设置，所述加载块3贯穿所述多边形的侧面设置。

进一步为了使得整体获得更加稳定的效果，优选地，所述正多边形筒体4的侧面个数为偶数个。通过偶数个侧面的设置使得每个侧面在筒体4的上都有对称的另外一个侧面与其对应，在进行正弦波振动的时候可以获得较好的平衡效果。

为了进一步提供一种加载机构以使得其能够产生正弦波振动，优选地，所述加载机构包括：传动轴5和动力提供机构，所述传动轴5沿所述底座1的轴向方向贯穿所述底座1设置；所述传动轴5上位于所述筒体4内的一端套设有驱动轮10，所述驱动轮10的外侧壁上沿其周向方向排列设置有多个弧形凸部12；相邻两个所述弧形凸部12之间还设置有弧形凹部13，所述弧形凸部12和弧形凹部13首尾相连形成正弦波；所述加载块3位于所述筒体4内的一端挤压于所述驱动轮10的外侧壁，所述动力提供机构连接于所述传动轴5以驱动其转动。

由于弧形凸部12和弧形凹部13首尾连接形成正弦波，通过待测弹条15的挤压作用使得加载块3位于筒体4内的一端挤压在驱动轮10上呈正弦波振动，通过更换不同规格的驱动轮10调控加载块3的振幅，相比于传统弹条疲劳试验机中使用凸轮所产生的非正弦波振动而言具有更可靠的性能。

具体的测试步骤为：通过动力提供机构带动传动轴5转动，传动轴5的转动带动驱动轮10转动，由于加载块3被挤压在待测弹条15和驱动轮10之间，当驱动轮10转动的时候，加载块3位于筒体4内的一端在驱动轮10上所形成的正弦波上滑动，通过这样的滑动使得加载块3获得了正弦波振动，该正弦波振动施加在待测弹条15上对待测弹条15进行往复的震动测试。

传统弹条疲劳试验机中使用凸轮的波动是非正弦波，其振动一次行程长，相应的需要更高的转速带动凸轮转动才能达到和正弦波振动相同的震动频次，那么就会使得整个测试工装及其不稳定。而本发明中由于正弦波是连续的，通过正弦波振动，在获得较快的频次的基础上不需要额外增加传动轴5的转速，整个测试工装相比于现有技术更加稳定。

由于实际需要，加载块3位于筒体4内的一端应设置为弧形的端部以配合其在驱动轮10上所形成的正弦波上行走。

此外，本发明中的多工位弹性疲劳试验工装还可以堆叠为多层设置，可以同时对更多的待测弹条15进行测试，当堆叠为多层设置时，共用一个传动轴5传动。

为了进一步提供一种带动传传动轴5转动的方式，优选地，所述动力提供机构包括：顺次连接的伺服电机和减速器，所述减速器上套设有第一齿轮，所述传动轴5上套设有啮合于所述第一齿轮的第二齿轮14。动力源采用伺服电机配合减速器传动，可精确控制振动频率，振动频率高，传动轴5转动一圈则单个弹条振动的振幅数为弧形凸部12的数量。传动轴5通过配合驱动轮10的作用共同拟合出振动曲线，保证振动为正弦波谐振。

由于加载块3与驱动轮10之间摩擦时具有一定的摩擦损耗，为了减小该摩擦损耗，并且相应的提高传动平顺效果，优选地，所述加载块3位于所述筒体4内的一端设置有以竖向轴线为轴转动的滚轮9。滚轮9卡设在加载块3的端部，加载块3的端部上设置有竖向的轴体，滚轮9套设在该轴体上自转，并且滚轮9部分凸出于加载块3的端部与驱动轮10挤压接触。

以待测弹条15为例，为了针对不同型号的待测弹条15测试的需要，优选地，所述底座1上设置有多个沿其径向方向延伸的滑轨8，所述胎具2可滑动调节的设置于所述滑轨8上。通过胎具2位于滑轨8上进行滑动调节以调整待测弹条15距离加载块3的距离，进而可以使得该多工位弹性疲劳试验工装适用于更多型号的待测弹条15。

此外，为了进一步提供一种对胎具2位置的调节结构，优选地，调节螺钉11沿所述筒体4的径向方向贯穿所述胎具2设置，所述调节螺钉11的端部可自转的设置于所述筒体4的侧壁上，所述胎具2内形成有对应于所述调节螺钉11的内螺纹。通过转动调节螺钉11实现对胎具2位置的调节，为了使得胎具2获得更为稳定的效果，可以在滑轨8的内侧壁上设置滑槽，相应的在胎具2的侧壁上设置位于滑槽内滑动的滑块。

并且，为了使得滑轨8具有更加稳定的效果，优选地，多个所述滑轨8朝向所述筒体4的一端的侧边顺次连接，相邻两个所述滑轨8之间形成有V字形夹角。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，包括：底座（1）、胎具（2）、加载机构和多个加载块（3）；

多个所述胎具（2）环绕设置于所述底座（1）上，所述胎具（2）上形成有夹持工位；

多个所述加载块（3）与所述胎具（2）一一对应设置，所述加载机构驱动所述加载块（3）朝向与其对应的所述夹持工位以正弦波振动；

还包括：与所述底座（1）同轴设置的筒体（4）；

所述加载块（3）沿所述筒体（4）的径向方向贯穿所述筒体（4）设置，所述加载块（3）位于所述筒体（4）外的一端活动挤压于待测弹性件；

所述筒体（4）为正多边形筒体（4），所述正多边形筒体（4）的每个侧面均对应设置有一个所述胎具（2）；

多个所述胎具（2）环绕所述筒体（4）的周向方向等间隔设置，所述加载块（3）贯穿所述正多边形筒体（4）的侧面设置；

所述正多边形筒体（4）的侧面个数为偶数个；

所述加载机构包括：传动轴（5）和动力提供机构，所述传动轴（5）沿所述底座（1）的轴向方向贯穿所述底座（1）设置；

所述传动轴（5）上位于所述筒体（4）内的一端套设有驱动轮（10），所述驱动轮（10）的外侧壁上沿其周向方向排列设置有多个弧形凸部（12）；

相邻两个所述弧形凸部（12）之间还设置有弧形凹部（13），所述弧形凸部（12）和弧形凹部（13）首尾相连形成正弦波；

所述加载块（3）位于所述筒体（4）内的一端挤压于所述驱动轮（10）的外侧壁，所述动力提供机构连接于所述传动轴（5）以驱动其转动。

2.根据权利要求1所述的多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，所述动力提供机构包括：顺次连接的伺服电机和减速器，所述减速器上套设有第一齿轮，所述传动轴（5）上套设有啮合于所述第一齿轮的第二齿轮（14）。

3.根据权利要求1所述的多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，所述加载块（3）位于所述筒体（4）内的一端设置有以竖向轴线为轴转动的滚轮（9）。

4.根据权利要求1所述的多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，所述底座（1）上设置有多个沿其径向方向延伸的滑轨（8），所述胎具（2）可滑动调节的设置于所述滑轨（8）上。

5.根据权利要求3所述的多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，调节螺钉（11）沿所述筒体（4）的径向方向贯穿所述胎具（2）设置，所述调节螺钉（11）的端部可自转的设置于所述筒体（4）的侧壁上，所述胎具（2）内形成有对应于所述调节螺钉（11）的内螺纹。

6.根据权利要求3所述的多工位弹性疲劳试验工装，其特征在于，所述底座（1）上设置有多个沿其径向方向延伸的滑轨（8），所述胎具（2）可滑动调节的设置于所述滑轨（8）上；

多个所述滑轨（8）朝向所述筒体（4）的一端的侧边顺次连接，相邻两个所述滑轨（8）之间形成有V字形夹角。

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