CN115165330B - 铰接装置三自由度协调加载试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铰接装置三自由度协调加载试验台，包括加载作动器、龙门架及工作台；工作台上设有龙门架；垂向加载梁的顶部连接有垂向加载作动器；垂向加载作动器通过垂向加载连接板与铰接试件的一端连接。固定底座的顶部设有多个横向并列布置的凹槽，底层的滚棒置于固定底座与横向滚动座之间；顶层的滚棒置于横向滚动座与纵向滚动座之间；纵向滚动座的顶部与铰接试件的另一端连接。本装置能够用于有轨电车铰接装置静强度及疲劳试验，该试验台既可保证试验的安全易操作，又能保证准确加载，确保试验质量，且该试验台亦可用于其它弹性元件及组合装置的三方向解耦加载，具有极强的通用性。

Description

铰接装置三自由度协调加载试验台

技术领域

本发明属于车辆工程试验领域，涉及车辆零部件检测技术研究，尤其是涉及一种铰接装置三自由度协调加载试验台。

背景技术

铰接装置是铰接式有轨电车的重要组成部分，位于一列车每个车厢模块间，将相邻模块连接在一起，并同时起到支撑作用。其质量影响了有轨电车的运行安全，因此，铰接装置的强度和寿命检测显得尤为重要。

目前，铰接装置检测技术尚未成熟，无专门的产品标准，多采用EN12663-1:2010《铁路应用-铁路车辆车体的结构要求》中的强度计算要求，同时承受纵向、横向、垂向的拉伸压缩载荷，且铰接装置非刚性元件，中间的球形轴承可实现车辆曲线通过和竖曲线通过的平稳过渡。现阶段铰接装置强度试验多采用作动器通过刚性工装对每个方向的载荷单独施加，这种试验方式在疲劳试验中存在载荷干涉的现象，不能实现三个方向的独立协调加载，造成测试结果不能准确模拟实际铰接受力情况。因此，亟需建立一套多自由度的协调加载装置，以满足铰接装置多自由度协调加载的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种铰接装置三自由度协调加载试验台，用于有轨电车铰接装置静强度及疲劳试验，该试验台既可保证试验的安全易操作，又能保证准确加载，确保试验质量，且该试验台亦可用于其它弹性元件及组合装置的三方向解耦加载，具有极强的通用性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

铰接装置三自由度协调加载试验台，包括加载作动器、龙门架16及工作台17；所述加载作动器包括横向加载作动器12、纵向加载作动器13和垂向加载作动器14。

所述工作台17上设有龙门架16；支撑底座1为工作台17的底部结构；立柱2沿支撑底座1的四周进行竖直安装紧固；垂向加载梁3通过间隙配合安装在立柱2上；所述垂向加载梁3的顶部连接有垂向加载作动器14；垂向加载作动器14通过垂向加载连接板19与铰接试件15的一端连接。由垂向加载作动器14通过垂向加载连接板19向铰接试件15施加垂向加载。

所述支撑底座1的中央通过螺栓固定安装有固定底座6，所述固定底座6的顶部设有多个横向并列布置的凹槽，横向滚动座8的底部为平面结构，底层的滚棒7置于固定底座6的顶部凹槽与横向滚动座8之间；横向滚动座8的顶部设有多个纵向并列布置的凹槽，顶层的滚棒7置于横向滚动座8的顶部凹槽与纵向滚动座10之间；纵向滚动座10的顶部与铰接试件15的另一端连接。所述底层的滚棒7为横向布设。所述顶层的滚棒7为纵向布设。

进一步地，固定底座6的侧部与横向滚动座8的侧部之间，以及横向滚动座8的侧部与纵向滚动座10的侧部之间为滑动配合。

进一步地，所述横向滚动座8的外侧与横向加载座9一端焊接连接，横向加载座9的另一端与横向加载作动器12连接进行横向加载，所述横向加载作动器12固定于龙门架16一侧，由龙门架16为横向加载作动器12提供横向支反力。横向加载作动器12对横向加载座9施加横向作动力，横向滚动座8的侧部与固定底座6的侧部滑动，横向滚动座8的底面沿底层的滚棒7滑动，实现横向加载。

进一步地，所述纵向滚动座10的外侧与纵向加载座11焊接连接，纵向加载座11与纵向加载作动器13的连接进行纵向加载，所述纵向加载作动器13固定于支反力座18一侧，由支反力座18为纵向加载座11提供纵向支反力；所述支反力座18固定在工作台17上。所述纵向加载座11对纵向滚动座10施加纵向作动力，纵向滚动座10的侧部与横向滚动座8的侧部滑动，纵向滚动座10的底面沿顶层的滚棒7滑动，实现纵向加载。

进一步地，所述纵向滚动座10与垂向加载连接板19均采用T型槽结构与铰接试件15连接。

进一步地，所述支撑底座1、立柱2、垂向加载梁3及顶板5连接组成试验台的支撑框架以及垂直加载结构。

进一步地，所述垂向加载梁3与立柱2采用间隙配合，垂向加载梁3上下两侧与每个立柱2间均安装固定滚轮4；采用滚动连接的方式消除滑动摩擦且避免垂向加载梁3与立柱2直接接触造成的工装磨损。

进一步地，顶板5通过螺栓安装在立柱2的顶部。所述顶板5置于立柱2顶部起到限位作用，垂向加载梁3活动空间充足保障了不同型号类别的铰接试件15或其它机车车辆部件的安装空间。

进一步地，所述加载作动器由液压伺服系统控制。

本发明采用液压伺服控制系统，作动器两端带有转动头可实现小幅度摆动，从而实现三方向的协调加载控制，在控制系统中对每个作动器设置位移限位，避免由于特殊情况造成的设备及样品损坏。

综上所述，本发明结构简单，仅需更换少数压装连接板即可实现拆装，极大地节约了试验成本，提高了试验效率。样品更换拆装简易，试验操作简单，且能模拟铰接装置的真实受力情况。采用滚动连接加载方式，避免了因滑动摩擦及碰撞造成的能量损失和设备损耗，三方向协调加载保证载荷真实传递于铰接装置，确保对试件疲劳寿命准确评价及时发现结构和工艺缺陷。在实际试验过程中应用效果良好。

附图说明

附图为本发明说明书的一部分，其绘示了本发明的实施例，附图与说明书一同用来说明本发明的原理。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构纵向视图；

图3为本发明加载试验框架示意图；

附图标记说明：

1-支撑底座、2-立柱、3-垂向加载梁、4-固定滚轮、5-顶板、6-固定底座、7-滚棒、8-横向滚动座、9-横向加载座、10-纵向滚动座、11-纵向加载座、12-横向加载作动器、13-纵向加载作动器、14-垂向加载作动器、15-铰接试件、16-龙门架、17-工作台、18-支反力座、19-垂向加载连接板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明专利进行详细说明。

结合图1-2，本发明提出一种铰接装置三自由度协调加载试验台，该试验台包括加载作动器、龙门架16及工作台17；所述加载作动器包括横向加载作动器12、纵向加载作动器13和垂向加载作动器14。

所述工作台17为试验台整体支撑结构；所述工作台17上设有龙门架16；支撑底座1为工作台17的底部结构，所述支撑底座1通过螺栓紧固连接在工作台17上；立柱2共有四根，立柱2沿支撑底座1的四周竖直安装紧固，垂向加载梁3通过间隙配合安装在立柱2上；顶板5通过螺栓安装在立柱2的顶部。

进一步地，所述支撑底座1、立柱2、垂向加载梁3及顶板5连接组成试验台框架。

进一步地，所述垂向加载梁3与立柱2采用间隙配合，垂向加载梁3上下两侧与每个立柱2间均安装八个固定滚轮4；采用滚动连接的方式消除滑动摩擦且避免了垂向加载梁3与立柱2直接接触造成的工装磨损。

所述垂向加载梁3顶部连接垂向加载作动器14，由垂向加载梁3对垂向加载作动器14进行垂向加载。垂向加载作动器14通过垂向加载连接板19与铰接试件15的一端连接。由垂向加载作动器14通过垂向加载连接板19向铰接试件15施加垂向加载。

所述顶板5置于立柱2顶部起到限位作用，顶板5与支撑底座1距离1600mm，垂向加载梁3活动空间充足保障了不同型号类别的铰接试件15或其它机车车辆部件的安装空间。

所述支撑底座1的中央通过螺栓固定安装有固定底座6，所述固定底座6上设有多个并列布置的深度为19mm的凹槽，直径20mm底层的滚棒7沿横向滚动方向置于19mm凹槽中；横向滚动座8的侧部插入固定底座6的侧板中(所述的横向滚动座8与固定底座6的侧部为抽插式连接即固定底座6的侧板与横向滚动座8的侧部之间为滑动配合)，同时横向滚动座8的底部置于底层的滚棒7上，横向滚动座8的底部与固定底座6顶部间无接触，底层的滚棒7对纵向加载起到限位作用且消除横向滑动摩擦。所述横向滚动座8的外侧与横向加载座9一端焊接连接，横向加载座9的另一端与横向加载作动器12连接进行横向加载，所述横向加载作动器12固定于龙门架16一侧，由龙门架16为横向加载作动器12提供横向支反力。

所述横向滚动座8的顶部采用与固定底座6同样尺寸的纵向布设的凹槽结构，直径20mm滚棒7沿纵向置于纵向布设的凹槽中；横向滚动座8的侧板与纵向滚动座10的侧部之间为滑动配合，纵向滚动座10的底部与横向滚动座8顶部间无接触，纵向布设顶层的滚棒7消除纵向滑动摩擦；各个纵向布置顶层的滚棒7端部均与纵向滚动座10垂直布设，所述纵向滚动座10的外侧与纵向加载座11焊接连接，纵向加载座11与纵向加载作动器13的一端通过M16的螺栓连接实现纵向加载，纵向加载作动器13的另一端固定于支反力座18上，支反力座18用以提供纵向支反力；所述支反力座18固定在工作台17上。纵向滚动座10的顶部与铰接试件15的另一端连接。

所述纵向滚动座10与垂向加载连接板19均采用T型槽结构与铰接试件15连接，此结构不受铰接试件15型号连接端口的约束，仅通过螺栓和连接压板即可实现试验台与试件的拆装，节省试验成本。垂向加载连接板19通过M24螺栓固定于垂向加载梁3底部，用以传递垂向载荷，垂向加载作动器14一端固定于龙门架16顶梁，采用行程为500mm长油缸伸缩结构保证不同尺寸的试件的安装加载。

使用本加载装置时，先根据铰接试件15高度调节垂向加载作动器14的油缸伸缩量，调整好纵向滚动座10与垂向加载连接板19间的距离；铰接试件15垂直放置于试验台两T型槽连接板中央并通过螺栓和压板连接板紧固。该试验装置无需更改加载作动器位置，仅需调节垂向油缸高度即可实现试件拆装。加载作动器两端采用球形铰接结构，加载装置采用滚动连接消除滑动摩擦可实现垂向、横向及纵向协调加载，载荷解耦保证试验载荷准确传递于试件。该试验装置可适用于不同型号不同规格的铰接装置或其它机车车辆零部件三向加载，仅更换少数压装连接板即可实现试件拆装，无需特殊工装，本设计极大地节省了试验成本、人力及作业时间，有利于企业经济效益。试验时，载荷频率为1～2Hz，保证载荷能够缓慢且均匀的施加到铰接试件15上，试验过程中对控制系统试验载荷及位移值进行限位值设定，即可防止因油压过高出现的反馈过大又可防止停电或试验设备失控造成铰接试件15及试验设备的损坏。

铰接装置三自由度协调加载试验台功能满足标准要求，设计的三自由度协调加载试验台可实现三向解耦的加载方式，保证载荷能均匀准确传递于试件。与试件连接的纵向滚动座10和垂向加载连接板19均采用T型槽结构，可满足铰接试件15仅通过螺栓或少数连接压板即可实现铰接试件15的拆装，无需特殊工装。采用液压伺服系统，对作动器实施限位设定，保障了试验样品及设备不因意外状况造成损坏。该试验系统具备操作方便，拆装快捷，加载精准的特点。本试验台可通用于不同型号的铰接装置，亦可应用于其它机车车辆部件的强度试验具有广泛的通用性。

Claims (6)

1.铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：包括加载作动器、龙门架及工作台；所述加载作动器包括横向加载作动器、纵向加载作动器和垂向加载作动器；

所述工作台上设有龙门架；支撑底座为工作台的底部结构；立柱沿支撑底座的四周进行竖直安装紧固；垂向加载梁通过间隙配合安装在立柱上；所述垂向加载梁的顶部连接有垂向加载作动器；垂向加载作动器通过垂向加载连接板与铰接试件的一端连接；

所述支撑底座的中央通过螺栓固定安装有固定底座，所述固定底座的顶部设有多个横向并列布置的凹槽，横向滚动座的底部为平面结构，底层的滚棒置于固定底座的顶部凹槽与横向滚动座之间；横向滚动座的顶部设有多个纵向并列布置的凹槽，顶层的滚棒置于横向滚动座的顶部凹槽与纵向滚动座之间；纵向滚动座的顶部与铰接试件的另一端连接；所述底层的滚棒为横向布设；所述顶层的滚棒为纵向布设；

固定底座的侧部与横向滚动座的侧部之间，以及横向滚动座的侧部与纵向滚动座的侧部之间为滑动配合；

所述横向滚动座的外侧与横向加载座一端焊接连接，横向加载座的另一端与横向加载作动器连接进行横向加载，所述横向加载作动器固定于龙门架一侧，由龙门架为横向加载作动器提供横向支反力；

所述纵向滚动座的外侧与纵向加载座焊接连接，纵向加载座与纵向加载作动器的连接进行纵向加载，所述纵向加载作动器固定于支反力座一侧，由支反力座为纵向加载座提供纵向支反力；所述支反力座固定在工作台上。

2.根据权利要求1所述的铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：所述纵向滚动座与垂向加载连接板均采用T型槽结构与铰接试件连接。

3.根据权利要求1所述的铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：所述支撑底座、立柱、垂向加载梁及顶板连接组成试验台的支撑框架以及垂直加载结构。

4.根据权利要求1所述的铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：所述垂向加载梁与立柱采用间隙配合，垂向加载梁上下两侧与每个立柱间均安装固定滚轮。

5.根据权利要求1所述的铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：顶板通过螺栓安装在立柱的顶部。

6.根据权利要求1所述的铰接装置三自由度协调加载试验台，其特征在于：所述加载作动器由液压伺服系统控制。