專利名稱：一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及鐵路機(jī)車車輛車體主體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度以及氣密性載荷疲勞的試驗臺。
背景技術(shù)：
鐵路運輸向高速重載的發(fā)展，使列車運行的振動加劇，各部件的服役環(huán)境惡化，暴露在轉(zhuǎn)向架、輪軸和車體等的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題逐漸增多，特別是在高速列車所要求的結(jié)構(gòu)輕量化后，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題將更加突出。并且，隨著鐵道車輛高速化，鐵道車輛特別是動車組車輛在會車時或者在隧道中運行時，均會引起車外較大的空氣壓力波動。當(dāng)列車在線路上頻繁會車或者通過隧道會對列車形成交替的氣密性壓力載荷。一般而言，車輛通過隧道所產(chǎn)生的壓力波動比明線上兩列車交會所產(chǎn)生的壓力波要大。為了考察車體氣密載荷車體疲勞強(qiáng)度，建立車體氣密疲勞試驗臺也是非常必要的?，F(xiàn)有的車體主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度疲勞通過縱向加載裝置、垂向加載裝置可對車體進(jìn)行強(qiáng)度試驗；但由于試驗臺的底座直接固定在大地上,試驗時產(chǎn)生的高頻振動將對附近建筑有破壞性作用，并對附近居民的生活產(chǎn)生嚴(yán)重干擾和影響。而現(xiàn)有的氣密試驗臺，是建立一個能進(jìn)行增減壓的密封的長大圓筒，底部設(shè)有專用導(dǎo)軌，借助工藝轉(zhuǎn)向架，將被試車體送入長大圓筒內(nèi)，對車體鋼結(jié)構(gòu)外部進(jìn)行增壓減壓試驗。但是由于長大圓筒體積的限制以及加壓裝置功率的限制，僅能對僅為實際車體1/3長度的特制的試驗車體進(jìn)行試驗。同樣，受長大圓筒體積的限制氣密疲勞試驗臺無法安裝強(qiáng)度加載裝置。因此。目前強(qiáng)度疲勞試驗和氣密疲勞試驗無法在同一個試驗臺上完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，該試驗臺既能進(jìn)行強(qiáng)度疲勞試驗又能完成全尺寸車體氣密疲勞試驗，試驗成本低，試驗效率高，試驗結(jié)果更真實可靠；能適用各種長短及軌距的車輛；并且試驗時對周圍環(huán)境影響很小。本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，包括試驗用火車的車體、車體一端的縱向加載裝置、與車體內(nèi)地板相連的垂向加載裝置、安裝在車體下方的多個激振裝置，與縱向加載裝置、垂向加載裝置、激振裝置相連的液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述的激振裝置為六自由度激振裝置，所述的六自由度激振裝置、縱向加載裝置、垂向加載裝置均通過隔振裝置安裝于地坑中，所述的車體與氣密裝置相連；其中:所述的隔振裝置的具體 構(gòu)成是:矩形盆狀的底座內(nèi)底部通過T型導(dǎo)軌與六自由度激振裝置的底板相連，底座的側(cè)沿的上表面固定有縱向加載裝置及垂向加載裝置；底座的側(cè)沿與地坑壁之間設(shè)有緩沖橡膠堆，底座的側(cè)沿的下表面通過空氣彈簧與地坑的臺階相連；所述的氣密裝置的具體構(gòu)成是:車體的通氣孔依次經(jīng)壓力氣管、高低壓儲氣罐與壓縮機(jī)相連。本發(fā)明的工作過程和原理是:車體的疲勞性能試驗:液壓系統(tǒng)驅(qū)動垂向加載裝置向車體施加向下的垂向載荷，縱向加載裝置向車體施加縱向載荷，還可以通過六自由度激振裝置向車體施加向上的垂向載荷，通過液壓作動器進(jìn)行循環(huán)力的周期長時間加載，并對車體的載荷及變形進(jìn)行連續(xù)測試、記錄，從而完成車體的疲勞性能試驗。由于垂向加載裝置是固定于底座的側(cè)沿上表面、而車體是通過六自由度加載裝置固定于底座的底部上，因此垂向加載裝置和底座及底座上的車體構(gòu)成封閉的受力系統(tǒng)，而底座又是通過空氣彈簧垂向固定于地坑臺階上，因此垂向加載時的載荷作為內(nèi)力不會傳遞到底座以外的地坑及地表；載荷不均勻時產(chǎn)生的晃動也可被空氣彈簧吸收。而縱向加載時同樣由于縱向加載裝置是固定于底座的側(cè)沿上表面、而車體是通過六自由度加載裝置固定于底座的底部上，因此縱向加載裝置和底座及底座上的車體也構(gòu)成封閉的受力系統(tǒng)；而底座又是通過側(cè)向緩沖器側(cè)向連接于地坑的壁上，因此縱向加載時載荷作為內(nèi)力也不會傳遞到底座以外的地坑及地表；載荷不均勻時產(chǎn)生的晃動也可被緩沖橡膠堆吸收。氣密疲勞性能試驗:密封車體，壓縮機(jī)通過高低壓儲氣罐、壓力氣管及車體的通氣孔向車體充、放氣以使車體內(nèi)部達(dá)到設(shè)定的氣壓變化，進(jìn)行長時間氣壓變化加載，并對車體內(nèi)的氣體壓力及車體變形進(jìn)行連續(xù)測試、記錄，即可進(jìn)行火車車體的氣密疲勞性能試驗。車體舒適度試驗:在火車車體內(nèi)安裝人體試驗?zāi)Ｐ?，通過火車車體下方的六自由度激振裝置可向車體施加六個方向的力，使車體在六個方向上產(chǎn)生運動，通過人體試驗?zāi)Ｐ蛠磉B續(xù)檢測車體舒適度指標(biāo)，從而完成車體舒適度試驗。由于車體舒適度試驗時，激振的載荷較小對地坑及附近的地面影響較小。以上三種試驗過程可以單獨進(jìn)行，也可以任意二個或者三個同時進(jìn)行。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一、在一個試驗臺上，既可以進(jìn)行車體強(qiáng)度疲勞試驗，又可以進(jìn)行車體氣密疲勞試驗與車體舒適度試驗。較之單純的車體強(qiáng)度疲勞試驗臺和單純的氣密疲勞試驗臺，試驗成本低，試驗更加方便快捷，試驗效率高。并且兩種或者三種試驗可以同時進(jìn)行，與實際列車運行情況更接近。得到的試驗數(shù)據(jù)更加真實，為列車的設(shè)計與維護(hù)提供更加可靠的試驗數(shù)據(jù)。二、本試驗臺綜合了縱向和垂向的動態(tài)加載，垂向不僅可以通過垂向加載裝置實現(xiàn)對車體向下的加載，也可以通過六自由度激振裝置實現(xiàn)對車體施加向上的加載。使其能更加真實的模擬列車運行受力情況，也使試驗數(shù)據(jù)更加真實、可靠。三、本試驗臺通過底座及安裝在底座上面的垂向加載裝置、縱向加載裝置構(gòu)成封閉的垂向及縱向加載系統(tǒng)，加載的載荷作為內(nèi)力不會作用在地坑及附近的地面；而加載不均勻可能造成的系統(tǒng)晃動又被底座底部的空氣彈簧及周邊的緩沖橡膠堆吸收。從而保證了試驗區(qū)周圍的建筑物以及居民生活環(huán)境不受影響；同時，試驗區(qū)域也同樣受到保護(hù)不被外界環(huán)境影響，使得試驗數(shù)據(jù)更加真實可信。四、氣密試驗時，將列車的通氣孔與氣密裝置相連，實現(xiàn)了列車內(nèi)部的封閉氣壓變化環(huán)境，較之另加一個長大圓筒從外部包住車體形成封閉的氣壓變化環(huán)境:本發(fā)明結(jié)構(gòu)大為簡化，其實施更方便容易。并且不再受大長圓筒體積的限制，能對全尺寸整個列車車體進(jìn)行氣密試驗，與列車真實情況更接近，試驗結(jié)果更加真實、可靠。上述的六自由度激振裝置的具體構(gòu)成是:頂板與車體地板固定連接，底板與頂板之間連有三個垂向雙球鉸液壓作動器，底板的后部立有后壁板，后壁板的頂部與頂板的側(cè)面之間連有兩個縱向雙球鉸液壓作動器，底板的右側(cè)立有右筋板，頂板的左側(cè)下方設(shè)有左筋板，右筋板與左筋板之間連有橫向雙球鉸液壓作動器。這樣的六自由度激振裝置可以即方便又精確可靠的實現(xiàn)動態(tài)的三個方向(垂向、橫向及縱向)的運動及三個方向的轉(zhuǎn)動。上述的垂向加載裝置的具體結(jié)構(gòu)是:垂向加載裝置是門架式加載結(jié)構(gòu)，多個橫梁分別穿過車體對應(yīng)的窗戶，伸出窗戶的橫梁兩端與兩個立柱相連，兩個立柱安裝于隔震裝置的底座側(cè)沿上表面，橫梁的中部通過兩個垂向雙球鉸液壓加載作動器與車體內(nèi)的地板連接。這樣的垂向加載裝置可以方便的實現(xiàn)對車體內(nèi)的地板面各個位置的加載。并且垂向加載的反作用力來自于底座，使得垂向加載的力不會作用于地坑。并且垂向加載裝置使用液壓作動器可以進(jìn)行載荷的循環(huán)動態(tài)加載，從而更真實的模擬列車真實的線路運行情況。上述的縱向加載裝置的具體結(jié)構(gòu)是:兩根縱向梁通過支撐座固定于隔震裝置的底座側(cè)沿上表面，兩根縱向梁的端部之間連接有箱型的反力梁；車體一端的反力梁與車體之間連有縱向雙球鉸液壓加載作動器。這樣的圈梁式縱向加載裝置使得縱向載荷變?yōu)閮?nèi)力載荷進(jìn)行消化吸收。既減少了對地基的振動影響，又無需另外設(shè)置體積龐大的反力墻。上述的兩根縱向梁的端部之間連接有箱型的反力梁的具體結(jié)構(gòu)是:反力梁的端部為鉸接的半圓形的上、下扣環(huán)，上、下扣環(huán)的另一端螺紋連接。上、下扣環(huán)的內(nèi)表面設(shè)有與縱向梁外螺紋配合的內(nèi)螺紋。這樣的扣環(huán)連接使得反力梁的位置可以在縱向梁上任意調(diào)節(jié)；并且能夠很好的固定在縱向梁上。使得本發(fā)明能方便的用于各種長度、窗戶間距車體的試驗。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例(地上部位)的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的主視剖視(圖1的A-A剖視)放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中的六自由度激振裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例圖1 3示出，本次發(fā)明的一種具體實施方式
是:一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，包括試驗用火車的車體1、車體I 一端的縱向加載裝置2、與車體I內(nèi)地板相連的垂向加載裝置3、安裝在車體I下方的多個激振裝置(通常為三個或三個以上)，與縱向加載裝置2、垂向加載裝置3、激振裝置相連的液壓系統(tǒng)；所述的激振裝置為六自由度激振裝置4，所述的六自由度激振裝置4、縱向加載裝置2、垂向加載裝置3均通過隔振裝置安裝于地坑10中，所述的車體I與氣密裝置相連。其中:所述的隔振裝置的具體構(gòu)成是:矩形盆狀的底座7c內(nèi)底部通過T型導(dǎo)軌9與六自由度激振裝置4的底板4a相連，底座7c的側(cè)沿的上表面固定有縱向加載裝置2及垂向加載裝置3 ;底座7c的側(cè)沿與地坑10壁之間設(shè)有緩沖橡膠堆7b，底座7c的側(cè)沿的下表面通過空氣彈簧7a與地坑10的臺階相連；所述的氣密裝置的具體構(gòu)成是:車體I的通氣孔Ia依次經(jīng)壓力氣管5c、高低壓儲氣罐5b與壓縮機(jī)5a相連。圖3、4示出，本例的六自由度激振裝置4的具體構(gòu)成是:頂板4b與車體I地板固定連接，底板4a與頂板4b之間連有3個垂向雙球鉸液壓作動器4c，底板4a的后部立有后壁板4d，后壁板4d的頂部與頂板4b的側(cè)面之間連有3個縱向雙球鉸液壓作動器4c，底板4a的右側(cè)立有右筋板4e，頂板4b的左側(cè)下方設(shè)有左筋板4f，右筋板4e與左筋板4f之間連有橫向雙球鉸液壓作動器4c。圖1-3還示出，本例的垂向加載裝置3的具體結(jié)構(gòu)是:垂向加載裝置3是門架式加載結(jié)構(gòu)，橫梁3b穿過車體I的窗戶lb，伸出窗戶Ib的橫梁3b兩端與兩個垂向立柱3a的側(cè)面相連，兩個垂向立柱3a安裝于隔震裝置的底座4a側(cè)沿上表面，橫梁3b的中部通過2個垂向雙球鉸液壓加載作動器3c與車體I內(nèi)的地板連接。本例的縱向加載裝置2的具體結(jié)構(gòu)是:實心鋼管構(gòu)成的圈梁的兩根縱向梁2a通過支撐座2b固定于隔震裝置的底座7c側(cè)沿上表面，兩根縱向梁2a的端部之間連接有箱型的反力梁2c ;反力梁2c與車體I之間連有縱向雙球鉸液壓加載作動器2d。本例的兩根縱向梁2a的端部之間連接有箱型的反力梁2c的具體結(jié)構(gòu)是:反力梁2c的端部為鉸接的半圓形的上、下扣環(huán)，上、下扣環(huán)的另一端螺紋連接。上、下扣環(huán)的內(nèi)表面設(shè)有與縱向梁2a外螺紋配合的內(nèi)螺紋。
權(quán)利要求
1.一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，包括試驗用火車的車體(I)、車體(I) 一端的縱向加載裝置(2)、與車體(I)內(nèi)地板相連的垂向加載裝置(3)、安裝在車體(I)下方的多個激振裝置，與縱向加載裝置(2)、垂向加載裝置(3)、激振裝置相連的液壓系統(tǒng)，其特征在于:所述的激振裝置為六自由度激振裝置(4)，所述的六自由度激振裝置(4)、縱向加載裝置(2)、垂向加載裝置(3)均通過隔振裝置安裝于地坑(10)中，所述的車體(I)與氣密裝置相連；其中: 所述的隔振裝置的具體構(gòu)成是:矩形盆狀的底座(7c)內(nèi)底部通過T型導(dǎo)軌(9)與六自由度激振裝置(4)的底板(4a)相連，底座(7c)的側(cè)沿的上表面固定有縱向加載裝置(2)及垂向加載裝置(3);底座(7c)的側(cè)沿與地坑(10)壁之間設(shè)有緩沖橡膠堆(7b)，底座(7c)的側(cè)沿的下表面通過空氣彈簧(7a)與地坑(10)的臺階相連； 所述的氣密裝置的具體構(gòu)成是:車體(I)的通氣孔(Ia)依次經(jīng)壓力氣管(5c)、高低壓儲氣罐(5b)與壓縮機(jī)(5a)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，其特征在于:所述的六自由度激振裝置(4)的具體構(gòu)成是:頂板(4b)與車體(I)地板固定連接，底板(4a)與頂板(4b)之間連有三個垂向雙球鉸液壓作動器(4c)，底板(4a)的后部立有后壁板(4d)，后壁板(4d)的頂部與頂板(4b)的側(cè)面之間連有兩個縱向雙球鉸液壓作動器(4g)，底板(4a)的右側(cè)立有右筋板(4e)，頂板(4b)的左側(cè)下方設(shè)有左筋板(4f)，右筋板(4e)與左筋板(4f)之間連有橫向雙球鉸液壓作動器(4h)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，其特征在于:所述的垂向加載裝置(3)的具體結(jié)構(gòu)是:垂向加載裝置(3)是門架式加載結(jié)構(gòu)，多個橫梁(3b)分別穿過車體⑴對應(yīng)的窗戶(Ib)，伸出窗戶(Ib)的橫梁(3b)兩端與兩個立柱(3a)相連，兩個立柱(3a)安裝于隔震裝置的底座(7c)側(cè)沿上表面，橫梁(3b)的中部通過兩個垂向雙球鉸液壓加載作動器(3c)與車體(I)內(nèi)的地板連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，其特征在于:所述的縱向加載裝置⑵的具體結(jié)構(gòu)是:兩根縱向梁(2a)通過支撐座(2b)固定于隔震裝置的底座(7c)側(cè)沿上表面，兩根縱向梁(2a)的端部之間連接有箱型的反力梁(2c);車體⑴一端的反力梁(2c)與車體(I)之間連有縱向雙球鉸液壓加載作動器(2d)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，其特征在于:所述的兩根縱向梁(2a)的端部之間連接有箱型的反力梁(2c)的具體結(jié)構(gòu)是:反力梁(2c)的端部為鉸接的半圓形的上、下扣環(huán)，上、下扣環(huán)的另一端螺紋連接；上、下扣環(huán)的內(nèi)表面設(shè)有與縱向梁(2a)外螺紋配合的內(nèi)螺紋。
全文摘要
一種車體強(qiáng)度疲勞及氣密疲勞試驗臺，包括試驗用火車的車體、縱向加載裝置、垂向加載裝置、安裝在車體下方的多個激振裝置；激振裝置為六自由度激振裝置，六自由度激振裝置、縱向加載裝置、垂向加載裝置均通過隔振裝置安裝于地坑中，車體通氣孔與氣密裝置相連；其中隔振裝置的具體構(gòu)成是矩形盆狀的底座內(nèi)底部通過T型導(dǎo)軌與六自由度激振裝置的底板相連，底座的側(cè)沿的上表面固定有縱向加載裝置及垂向加載裝置；底座的側(cè)沿通過緩沖橡膠堆與地坑的壁相連，底座的側(cè)沿的下表面通過空氣彈簧與地坑的臺階相連；該試驗臺既能進(jìn)行強(qiáng)度疲勞試驗又能完成全尺寸車體氣密疲勞試驗，試驗成本低，試驗效率高，試驗結(jié)果更真實可靠；且試驗時對周圍環(huán)境影響很小。
文檔編號G01M3/02GK103091117SQ201310008189
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者張衛(wèi)華, 鄔平波, 宋燁, 王建斌, 羅仁, 吳會超 申請人:西南交通大學(xué)