空气弹簧扭摆疲劳试验装置的制作方法

1.本发明涉及一种空气弹簧扭摆疲劳试验装置，属于空气弹簧检测技术领域。


背景技术：

2.空气弹簧作为动车组转向架关键的部件，为提高车辆的舒适性和安全性发挥了重要的作用，空气弹簧通过曲线轨道时，除承受来自垂向车体的静载，横向会同时承受水平和扭转位移。而现有的空气弹簧二维加载试验机、扭转刚度试验机只能对空气弹簧进行纯剪、纯扭刚度试验，机械式空气扭摆疲劳试验机是一种偏心轮施加固定位移的试验装置，不仅试验机的疲劳寿命难以满足批量空气弹簧疲劳试验的要求，而且机械磨损导致试验机经常需要更换易损件，且无法采集载荷和位移试验数据。空气弹簧力学性能分静态性能和疲劳性能两部分，静态性能包括气密性、垂向、剪切、扭转、扭摆试验，疲劳性能包括垂向、剪切、扭摆疲劳试验，其中大部分常规力学性能试验已是现有技术，其中剪切试验是指测试空气弹簧在不同水平位移下的剪切刚度，扭转试验是指测试空气弹簧在不同扭转角度下的扭转刚度，扭摆试验是指测试空气弹簧在不同水平及扭转位移下的扭摆复合加载性能。综上所述目前技术对空气弹簧进行扭摆疲劳试验还是存不小技术难点。


技术实现要素：

3.本发明提供的空气弹簧扭摆疲劳试验装置，扭摆加载机构运动过程中上、中、下三个运动层均具有相对的单向运动，扭摆运动由多层运动复合而成，实现对空气弹簧的扭摆加载，模拟空气弹簧在实际扭摆工况中的承载，提高空气弹簧扭摆疲劳试验的可靠性和有效性。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：空气弹簧扭摆疲劳试验装置，包括水平设置的安装平台和对空气弹簧施加垂向载荷的垂向加载组件，垂向加载组件架设在安装平台上，其特征在于：所述的安装平台上安装具有上、中、下三个运动层的扭摆加载机构，空气弹簧沿垂向装在扭摆加载机构和垂向加载组件之间，扭摆加载机构中下层的水平纵向运动、中层在下层上的水平横向运动以及上层在中层上的扭转复合成扭摆运动带动空气弹簧扭摆。
5.优选的，所述的扭摆加载机构包括装可在安装平台上沿水平纵向移动的下层纵向滑动板、装在下层纵向滑动板上且具有水平横向加载动力的中层横向动力组件和可转动的装在中层横向动力组件上的上层扭转组件，上层扭转组件上与安装平台连接形成摆动支点，上层扭转组件与空气弹簧的下端板连接，下层纵向滑动板随中间横向动力组件运动在安装平台滑动使上层扭动组件摆动并产生扭转。
6.优选的，所述的下层纵向滑动板与安装平台沿水平纵向导向配合，中层横向动力组件与下层纵向滑动板沿水平横向导向配合，并与下层纵向滑动板之间形成滚动摩擦副。
7.优选的，所述的中层横向动力组件包括与下层纵向滑动板之间形成滚动摩擦副的中层横向滑动板、推动中层横向滑动板往复运动的横向油缸和装在安装平台上的油缸支
座，横向油缸沿水平横向设置且伸缩端通过转动球头与中层横向滑动板铰接，安装端装在油缸支座上。
8.优选的，所述的下层纵向滑动板顶面装有滚辊安装框，滚辊安装框中安装沿水平横向均匀排列的滚辊，滚辊与中层横向滑动板之间形成滚动摩擦副。
9.优选的，下层纵向滑动板上装有对中层横向滑动板进行导向的导向滚轮，导向滚轮设置在滚辊安装框两侧，且沿水平横向均匀设置，中层横向滑动板两侧分别与导向滚轮滚动接触。
10.优选的，所述的安装平台上装有沿水平纵向的纵向导轨，纵向导轨的数量为多根且在安装平台上平行铺设，下层纵向滑动板底部具有纵向导轨配合的导向块，纵向导轨的横截面呈收腰形状，将导向块垂向定位在纵向导轨上。
11.优选的，所述的上层扭转组件包括装在中层横向动力组件上的推力轴承和与推力轴承配装的摆臂安装台，空气弹簧的下端板伸入摆臂安装台中与推力轴承连接，安装平台上装有对上层扭转组件的摆动半径进行调节的摆动半径调节组件，摆臂安装台与摆动半径调节组件铰接形成摆动支点。
12.优选的，所述的摆臂安装台包括与推力轴承配装的安装台、水平伸出安装台的摆臂，摆动半径调节组件包括装在安装平台上且与纵向导轨导向配合的支撑座、装在支撑座上且垂向设置的支撑柱和装在安装平台上并推动支撑座沿纵向导轨运动的丝杆推动件，支撑柱上端与摆臂铰接形成摆动支点，摆臂上开有与纵向导轨平行的条形孔，支撑柱上装有从条形孔中伸出的上定位螺栓，支撑座底部装有将支撑座定位在纵向导轨上的下定位螺栓，安装台的摆动半径随上定位螺栓和下定位螺栓的锁紧而确定。
13.优选的，所述的垂向加载组件包括沿垂向装在安装平台上的垂向导柱、与垂向导柱导向配合的加载平板、装在加载平板上方且与垂向导柱固定的顶板、装在加载平板底部的加载传力板和装在顶板上且与加载平板连接的垂向加载电机，空气弹簧的上盖板与加载传力板连接。
14.发明的有益效果是：本发明的空气弹簧扭摆疲劳试验装置，空气弹簧装在扭摆加载机构和垂向加载组件之间，将扭摆加载机构设置成具有上、中、下三个运动层，即将扭摆加载机构的扭摆运动分解成下层的水平纵向运动、中层在下层上的水平横向运动以及上层在中层上的扭转，上层与中层的运动复合成水平摆动，上层在中层上扭转与水平摆动复合形成扭摆运动，解决现有空气弹簧试验设备中水平摆动与水平扭转复合难度大的技术难题，实现对空气弹簧的扭摆加载，模拟空气弹簧在实际扭摆工况中的承载，提高空气弹簧扭摆疲劳试验的可靠性和有效性，扭摆加载机构运动过程中上、中、下三个运动层均具有相对的单向运动，扭摆运动由多层运动复合而成，每层只承受其单向运动的作用力，产生的摩擦力更小、位移精准度更高，实现空气弹簧小半径、小角度的扭摆加载，提高试验精度，解决现有的空气弹簧加载试验设备中在一个运动层结合多方向运动，产生的摩擦力大方向不恒定，造成位移精准低的技术问题。
15.扭摆加载机构包括下层纵向滑动板、中层横向动力组件和上层扭转组件，上层扭转组件与安装平台连接形成摆动支点，中层横向动力组件具有水平横向加载动力，使中层横向动力组件在下层纵向滑动板上形成水平横向往复运动，因摆动支点的约束中层横向动
力组件会带动上层扭转组件绕摆动支点摆动，使下层纵向滑动板在安装平台上沿水平纵向往复滑动，形成摆动的水平纵向位移，实现将水平摆动分解成下层的纵向运动和中层的横向运动，上层扭转组件在摆动过程中产生扭转，实现摆动与扭转的复合运动，适应空气弹簧在摆动的过程扭转，调节上层扭转组件的摆动半径和中层横向动力组件的横向加载位移，即可对扭摆加载机构的摆动角度、扭转角度及摆动半径进行调整，实现模拟不同扭摆工况下的空气弹簧扭摆疲劳试验，即使在摆动半径小、摆动角度小的情况下扭摆加载机构也会形成有效运动，试验的精准度更高，实用性更强。
附图说明
16.图1为具体实施方式中空气弹簧扭摆疲劳试验装置的示意图。
17.图2为空气弹簧扭摆疲劳试验装置的侧视图。
18.图3为图2的局部放大图。
19.图4为空气弹簧扭摆疲劳试验装置另一侧视图（省去垂向加载组件）。
具体实施方式
20.下面结合图1~4对本发明的实施例做详细说明。
21.空气弹簧扭摆疲劳试验装置，包括水平设置的安装平台1和对空气弹簧施加垂向载荷的垂向加载组件2，垂向加载组件2架设在安装平台1上，其特征在于：所述的安装平台1上安装具有上、中、下三个运动层的扭摆加载机构3，空气弹簧100沿垂向装在扭摆加载机构3和垂向加载组件2之间，扭摆加载机构中下层的水平纵向运动、中层在下层上的水平横向运动以及上层在中层上的扭转复合成扭摆运动带动空气弹簧扭摆。
22.以上所述的空气弹簧扭摆疲劳试验装置，空气弹簧100装在扭摆加载机构3和垂向加载组件2之间，将扭摆加载机构3设置成具有上、中、下三个运动层，即将扭摆加载机构3的扭摆运动分解成下层的水平纵向运动、中层在下层上的水平横向运动以及上层在中层上的扭转，上层与中层的运动复合成水平摆动，上层在中层上扭转与水平摆动复合形成扭摆运动，解决现有空气弹簧试验设备中水平摆动与水平扭转复合难度大的技术难题，实现对空气弹簧的扭摆加载，模拟空气弹簧在实际扭摆工况中的承载，提高空气弹簧扭摆疲劳试验的可靠性和有效性，扭摆加载机构3运动过程中上、中、下三个运动层均具有相对的单向运动，扭摆运动由多层运动复合而成，每层只承受其单向运动的作用力，产生的摩擦力更小、位移精准度更高，实现空气弹簧小半径、小角度的扭摆加载，提高试验精度，解决现有的空气弹簧加载试验设备中在一个运动层结合多方向运动，产生的摩擦力大方向不恒定，造成位移精准低的技术问题。
23.其中，所述的扭摆加载机构3包括装可在安装平台1上沿水平纵向移动的下层纵向滑动板4、装在下层纵向滑动板4上且具有水平横向加载动力的中层横向动力组件5和可转动的装在中层横向动力组件5上的上层扭转组件6，上层扭转组件6上与安装平台1连接形成摆动支点，上层扭转组件6与空气弹簧100的下端板连接，下层纵向滑动板4随中间横向动力组件5运动在安装平台滑动使上层扭动组件6摆动并产生扭转。中层横向动力组件5具有水平横向加载动力，使中层横向动力组件5在下层纵向滑动板4上形成水平横向往复运动，因摆动支点的约束中层横向动力组件5只能带动上层扭转组件6绕摆动支点摆动，使下层纵向
滑动板4在安装平台1上沿水平纵向往复滑动，形成摆动的水平纵向位移，实现将水平摆动分解成下层的纵向运动和中层的横向运动，上层扭转组件6在摆动过程中产生扭转，实现摆动与扭转的复合运动，适应空气弹簧100在摆动的过程扭转，调节上层扭转组件6的摆动半径和中层横向动力组件5的横向加载位移，即可对扭摆加载机构3的摆动角度、扭转角度及摆动半径进行调整，实现模拟不同扭摆工况下的空气弹簧扭摆疲劳试验，即使在摆动半径小、摆动角度小的情况下扭摆加载机构也会形成有效运动，试验的精准度更高，实用性更强。
24.其中，所述的下层纵向滑动板4与安装平台1沿水平纵向导向配合，中层横向动力组件5与下层纵向滑动板4沿水平横向导向配合，并与下层纵向滑动板4之间形成滚动摩擦副。水平纵向即附图中的左右方向，水平横向即附图中的前后方向，下层纵向滑动板4被安装平台1限定只能沿水平纵向运动，而中层横向动力组件5被下层纵向滑动板4限定只能在下层纵向滑动板4上沿水平横向运动，上层扭转组件6绕摆动支点的摆动被分解成下层纵向滑动板4在安装平台1上的水平纵向运动，和中层横向运动组件5在上层纵向滑动板4上的水平横向运动，下层纵向滑动板4只承受水平纵向的作用力，而中层横向动力组件5只施加水平横向的加载力，运动过程中水平横向为直接施力向，中层横向动力组件5的水平横向运动位移大，而下层纵向滑动板4是因上层扭转组件6的摆动而产生的水平纵向运动，下层纵向滑动板4的水平纵向运动位移更小。当摆动半径小，角度小时，水平纵向运动位移较小，但下层纵向滑板4在安装平台1的单向运动并不受位移小的限制，小半径小角度的情况下同样可以实现下层纵向滑板4的精准滑动，扭摆加载机构3的运动精准度高，不受摆动角度和摆动半径的限制。
25.其中，所述的中层横向动力组件5包括与下层纵向滑动板4之间形成滚动摩擦副的中层横向滑动板51、推动中层横向滑动板51往复运动的横向油缸52和装在安装平台1上的油缸支座53，横向油缸52沿水平横向设置且伸缩端通过转动球头与中层横向滑动板51铰接，安装端装在油缸支座53上。横向油缸52对中层横向滑动板51施加横向力，使中层横向滑动板51在下层纵向滑动板4上往复运动，由于下层纵向滑动板4会沿水平纵向运动，因此横向油缸52的伸缩端通过转动球头连接中层横向滑动板51，中层横向滑动板51随下层纵向滑动板4纵向运动时转动球头同步转动，使横向油缸52在中层横向滑动板51随下层纵向滑动板4纵向运动过程中对其施加横向作用力，带动中层横向滑动板51在下层纵向滑动板4上沿水平横向运动，上层纵向滑动板4与中层横向滑动板51的运动复合，使中层横向滑动板51形成绕摆动支点的摆动。
26.其中，所述的下层纵向滑动板4顶面装有滚辊安装框41，滚辊安装框41中安装沿水平横向均匀排列的滚辊42，滚辊42与中层横向滑动板51之间形成滚动摩擦副。中层横向滑动板51在滚辊42上滚动，产生的摩擦力更小，对中层横向滑动板51磨损更少，中层横向滑动板51的运动顺畅性更高。
27.其中，下层纵向滑动板4上装有对中层横向滑动板51进行导向的导向滚轮54，导向滚轮54设置在滚辊安装框41两侧，且沿水平横向均匀设置，中层横向滑动板51两侧分别与导向滚轮54滚动接触。中层横向滑动板51位于两列导向滚轮54之间，导向滚轮54对中层横向滑动板51在下层纵向滑动板4上的运动进行限位，使中层横向滑动板51在下层纵向滑动板4上只能沿水平横向运动，导向滚轮42与中层横向滑动板51的滚动接触，减少两者之间的
摩擦，导向的同时不影响中层横向滑动板51的运动顺畅性。
28.其中，所述的安装平台1上装有沿水平纵向的纵向导轨11，纵向导轨11的数量为多根且在安装平台11上平行铺设，下层纵向滑动板4底部具有纵向导轨11配合的导向块43，纵向导轨11的横截面呈收腰形状，将导向块43垂向定位在纵向导轨11上。纵向导轨11对下层纵向滑动板4进行导向，限定下层纵向滑动4的移动方向，通过导向块11与纵向导轨11的收腰形状配合，使下层纵向滑动板4垂向定位在安装平台1上，保证运动过程中扭摆加载机构3不会产生倾斜，保持水平设置。
29.其中，所述的上层扭转组件6包括装在中层横向动力组件上的推力轴承61和与推力轴承61配装的摆臂安装台62，空气弹簧100的下端板伸入摆臂安装台62中与推力轴承61连接，安装平台1上装有对上层扭转组件6的摆动半径进行调节的摆动半径调节组件7，摆臂安装台62与摆动半径调节组件7铰接形成摆动支点。空气弹簧100的下端板与推力轴承61连接，在推力轴承61和摆臂安装台62随中层横向滑动板51绕摆动支点摆动时空气弹簧100产生扭转，推力轴承61中上下圈的相对转动适应空气弹簧100扭转而形成空气弹簧下端板的转动，以在空气弹簧摆动过程中形成空气弹簧的扭转角度，形成对空气弹簧摆动加扭转的复合扭摆运动，模拟空气弹簧实际使用工况中的扭摆运动。
30.其中，所述的摆臂安装台62包括与推力轴承配装的安装台63、水平伸出安装台63的摆臂64，摆动半径调节组件7包括装在安装平台1上且与纵向导轨11导向配合的支撑座71、装在支撑座71上且垂向设置的支撑柱72和装在安装平台1上并推动支撑座71沿纵向导轨11运动的丝杆推动件73，支撑柱72上端与摆臂64铰接形成摆动支点，摆臂64上开有与纵向导轨平行的条形孔65，支撑柱72上装有从条形孔65中伸出的上定位螺栓74，支撑座71底部装有将支撑座71定位在纵向导轨11上的下定位螺栓75，安装台63的摆动半径随上定位螺栓74和下定位螺栓75的锁紧而确定。丝杆推动件73通过手柄转动丝杆，支撑座71随丝杆的转动沿纵向导轨11滑动，带动支撑柱72沿水平纵向移动、上定位螺栓74在条形孔65中移动，调节到所需摆动半径时将上定位螺栓74锁紧，使支撑柱72不能再在摆臂64上纵向移动，支撑座71不能再在纵向导轨11上移动，确定安装台63的摆动半径。丝杆推动件73实现摆动半径的无级自动调节，提高调节的可操作性和便利性。支撑座71和下层纵向滑动板4均与纵向导轨11导向配合，纵向导轨11起到了对下层纵向滑动板4进行导向定位，将下层纵向滑动板4垂向定位在安装平台上，以及对支撑座71进行导向以形成对摆动半径导向调节的多重作用，提高试验装置结构的紧凑性、稳定性和调节可靠性，并减化内部配合结构。
31.其中，所述的垂向加载组件2包括沿垂向装在安装平台1上的垂向导柱21、与垂向导柱21导向配合的加载平板22、装在加载平板22上方且与垂向导柱21固定的顶板23、装在加载平板22底部的加载传力板24和装在顶板23上且与加载平板22连接的垂向加载电机25，空气弹簧100的上盖板与加载传力板24连接。垂向加载电机25向加载平板22施加垂向荷载，并通过加载传力板24传递至空气弹簧100，保证空气弹簧100垂向加载的有效性和可靠性。
32.以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。