一種彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法及安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性元件試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法及安裝方法，尤其涉及一種彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法及安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軌道交通的迅猛發(fā)展，對車輛安全性、舒適性、可靠性的要求越來越高。橡膠彈性減振元件可承受牽引、懸掛、隔振、緩沖作用，已被廣泛用于軌道交通以及高速車輛減振系統(tǒng)中，如橡膠彈性減振元件中的橡膠球鉸具有柔性連接及減緩振動沖擊作用且不產(chǎn)生機(jī)械摩擦、無需潤滑、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、無需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，成為軌道交通工程中廣泛應(yīng)用的彈性減振元件。
[0003]工程上已用有限元對橡膠彈性減振元件的承載特性進(jìn)行分析，但對其疲勞壽命預(yù)測，由于影響因素多、疲勞損傷機(jī)理復(fù)雜仍缺乏有效方法。目前對橡膠元件疲勞壽命的研究，主要有基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論的裂紋萌生壽命分析方法與基于斷裂力學(xué)理論的裂紋擴(kuò)展壽命分析方法。前者通過研究橡膠元件局部位置的應(yīng)力、應(yīng)變變化歷程預(yù)測橡膠元件壽命；后者則通過研究橡膠元件局部位置微小裂紋擴(kuò)展過程預(yù)測橡膠元件疲勞壽命。兩種方法均有不足，較難設(shè)計合適的試驗(yàn)方法確定橡膠元件局部位置應(yīng)力應(yīng)變歷程及微小裂紋擴(kuò)展過程。
[0004]有關(guān)彈性元件疲勞壽命預(yù)測的理論研究很多，如Mars等對橡膠材料的疲勞壽命進(jìn)行過深入研究。Saintier等以構(gòu)型力學(xué)理論為基礎(chǔ)，用啞鈴型橡膠試樣進(jìn)行橡膠材料的多軸疲勞試驗(yàn)與分析，較準(zhǔn)確地預(yù)測出橡膠材料承載單軸與多軸載荷時的疲勞失效位置，并提出新的疲勞評價參數(shù)。Kim等以最大應(yīng)變能密度、最大格林應(yīng)變作為疲勞損傷參量對發(fā)動機(jī)橡膠懸置的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測。Li等以最大對數(shù)主應(yīng)變?yōu)閾p傷參量對橡膠懸置的單軸疲勞壽命進(jìn)行研究。丁智平等基于橡膠純剪試樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以撕裂能范圍為損傷參數(shù)，對橡膠錐形簧的疲勞壽命進(jìn)行分析。但是，疲勞壽命預(yù)測只能為產(chǎn)品研發(fā)提供設(shè)計參考，彈性元件在裝車運(yùn)行前還必須經(jīng)過相應(yīng)的疲勞測試試驗(yàn)。
[0005]目前對彈性元件進(jìn)行大載荷疲勞試驗(yàn)存在的技術(shù)難點(diǎn)在于:傳統(tǒng)的試驗(yàn)機(jī)機(jī)架大都是采用螺栓連接的箱式結(jié)構(gòu)、兩立柱結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)機(jī)架不承受側(cè)向力且只能對彈性元件進(jìn)行小載荷靜剛度和疲勞試驗(yàn)。
[0006]公開號為CN103364185A，公開日為2013年10月23日的中國發(fā)明專利公開了一種百兆牛級超大型動靜態(tài)多功能試驗(yàn)機(jī)，其主機(jī)構(gòu)架為龍門式框架，由底座、動橫梁、支撐腿、立柱以及工作臺組成，橫斷面為近似三角形的支撐腿垂直豎立在底座的四個角處，并與之以焊接方式制作成一體式鋼結(jié)構(gòu)件，在支撐腿兩個互相垂直的側(cè)面上通過螺釘各固定一立柱，動橫梁在橫梁傳動系統(tǒng)帶動下沿著立柱方向做連續(xù)直線移動，且在任意位置處通過彈性夾組件和動橫梁鎖緊機(jī)構(gòu)與立柱緊固成一體，工作臺由多個油缸驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)x、y、z、A、
B、C六自由度運(yùn)動。
[0007]公告號為CN201060134Y，公告日為2008年5月14日的中國實(shí)用新型專利公開了一種電動伺服動態(tài)試驗(yàn)機(jī)，包括主機(jī)框架和控制系統(tǒng)，所述的主機(jī)框架包括基座平臺、導(dǎo)向柱和上基板，所述的控制系統(tǒng)包括調(diào)整裝置和驅(qū)動裝置，所述的導(dǎo)向柱固定設(shè)置在所述的基座平臺和上基板之間，所述的導(dǎo)向柱上套設(shè)有可移動的壓板，所述的調(diào)整裝置與所述的壓板連接，所述的壓板的下方設(shè)置有上壓模，所述的基座平臺的上方設(shè)置有下壓模，所述的上壓模與所述的下壓模對應(yīng)配合，所述的驅(qū)動裝置包括伺服電機(jī)和與下壓模連接的傳動軸，所述的伺服電機(jī)與所述的傳動軸之間設(shè)置有傳動機(jī)構(gòu)，所述傳動軸外套設(shè)有自潤滑直線滑缸，所述的自潤滑直線滑缸外套設(shè)有冷卻裝置。
[0008]上述第一篇專利文獻(xiàn)中的試驗(yàn)機(jī)雖然垂向載荷較大，但只能進(jìn)行靜態(tài)性測試，不具備動態(tài)疲勞能力；第二篇專利文獻(xiàn)中的試驗(yàn)機(jī)雖然能夠進(jìn)行動態(tài)性能試驗(yàn)，但試驗(yàn)載荷很小，無法滿足大載動態(tài)疲勞試驗(yàn)要求。
[0009]綜上，如何設(shè)計一種彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法及安裝方法，使其能對彈性元件進(jìn)行大載荷靜剛度試驗(yàn)和動態(tài)疲勞試驗(yàn)，滿足彈性元件在裝車運(yùn)行前的測試要求是急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法及安裝方法，使其能對彈性元件進(jìn)行大載荷靜剛度試驗(yàn)和動態(tài)疲勞試驗(yàn)，滿足了彈性元件在裝車運(yùn)行前的測試要求。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)裝置底座，所述彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置還包括四根立柱和移動橫梁，每根立柱的一端均設(shè)置在試驗(yàn)裝置底座上，其另外一端均穿過移動橫梁且移動橫梁能沿立柱上、下來回移動和固定，所述試驗(yàn)裝置底座、四根立柱和移動橫梁之間構(gòu)成框架式結(jié)構(gòu)；在所述試驗(yàn)裝置底座上還設(shè)置有用于固定彈性元件夾具的固定平臺，在所述移動橫梁上設(shè)置有帶有傳感器的垂向加載油缸機(jī)構(gòu)，利用垂向加載油缸機(jī)構(gòu)下壓移動對彈性元件夾具上的彈性元件施加大載荷激勵并利用傳感器收集數(shù)據(jù)，從而對彈性元件進(jìn)行大載荷靜剛度試驗(yàn)和動態(tài)疲勞試驗(yàn)。
[0012]優(yōu)選的，所述固定平臺為二維固定平臺，包括設(shè)置在試驗(yàn)裝置底座上的平臺板，在所述平臺板上開有橫向T型槽和縱向T型槽，所述橫向T型槽和縱向T型槽相互垂直相交分布在平臺板上，在所述橫向T型槽中設(shè)置有多個橫向T型螺栓，橫向T型螺栓能夠沿橫向T型槽來、回移動和固定，在所述縱向T型槽中也設(shè)置有多個縱向T型螺栓，縱向T型螺栓能夠沿縱向T型槽來、回移動和固定；固定有彈性元件的彈性元件夾具放置在平臺板上，利用橫向T型槽中的多個橫向T型螺栓和縱向T型槽中的多個縱向T型螺栓固定在彈性元件夾具的周邊位置且多個橫向T型螺栓和多個縱向T型螺栓均與彈性元件夾具的周邊相接觸，從而將彈性元件夾具固定在平臺板上。
[0013]優(yōu)選的，所述移動橫梁包括矩形狀的橫梁體和設(shè)置在所述橫梁體的四個角部位置的U型夾口部，U型夾口部共設(shè)置有四個；在所述橫梁體的中心部位開有用于安裝垂向加載油缸機(jī)構(gòu)的安裝通孔，在每個所述U型夾口部的兩側(cè)邊上均設(shè)置有夾緊缸，每根立柱均從橫梁體的一個的U型夾口部中穿過，利用夾緊缸夾緊U型夾口部的兩側(cè)邊使得U型夾口部夾緊在立柱上從而將移動橫梁夾緊固定在立柱上；所述移動橫梁還包括多個升降缸，所述升降缸設(shè)置在移動橫梁和試驗(yàn)裝置底座之間，利用升降缸的活塞動作從而使得移動橫梁能沿立柱上、下來回移動。
[0014]優(yōu)選的，所述帶有傳感器的垂向加載油缸機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在移動橫梁上的油缸、設(shè)置在所述油缸的活塞桿端部上的力傳感器和設(shè)置在所述力傳感器上的壓板；所述垂向加載油缸機(jī)構(gòu)還包括中間帶有通孔的連接板，在所述連接板上固接有桿狀的位移傳感器和導(dǎo)向桿，在所述移動橫梁上設(shè)置有兩個導(dǎo)向孔，所述位移傳感器和導(dǎo)向桿的一端均與連接板固接，其另外一端分別插入兩個導(dǎo)向孔中且所述位移傳感器和導(dǎo)向桿均能分別沿兩個導(dǎo)向孔上、下來回移動，所述油缸的活塞桿穿過連接板的中間通孔且油缸的活塞桿與連接板的中間通孔之間通過軸承轉(zhuǎn)動連接起來。
[0015]優(yōu)選的，所述彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置還包括試件車，所述試件車包括設(shè)置在試驗(yàn)裝置底座一側(cè)的試件車底座、試件推板和導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌從試件車底座上一直延伸到試驗(yàn)裝置底座上且與固定平臺相接觸，在所述試件推板的底部上轉(zhuǎn)動連接有車輪，通過將試件推板的車輪與導(dǎo)軌相配合使得試件推板能沿導(dǎo)軌在試件車底座上和試驗(yàn)裝置底座上來、回移動。
[0016]本發(fā)明還公開一種根據(jù)如上所述的彈性元件大載荷疲勞試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
I)、將固定有彈性元件的彈性元件夾具放置在固定平臺上且位于垂向加載油缸機(jī)構(gòu)的正下方，利用固定平臺將彈性元件夾具固定??；
2)、控制垂向加載油缸機(jī)構(gòu)下壓移動對固定在彈