CN103105303B - 车体强度试验台端墙加载装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的车体强度试验台端墙加载装置及其方法，采取对被试车体两侧端墙同时施加纵向压缩载荷，以期准确地模拟出最接近于实际使用工况的静强度试验条件。车体强度试验台端墙加载装置包括有分别通过垂向的支架和横梁安装座进行安装的端墙横梁、端墙加载横梁；端墙横梁通过第二传递装置、端墙加载横梁通过第一传递装置相对地夹持固定被试车体的端墙；在端墙加载横梁上设置有加载油缸，加载油缸的前端固定连接第一传递装置；端墙横梁与第二传递装置进行固定连接。在所述加载油缸的前端设置一压力传感器，压力传感器的另一端固定连接于第一传递装置，压力传感器与试验台控制单元连接。

Description

车体强度试验台端墙加载装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种应用于轨道车辆的车体强度试验台端墙加载装置，属于轨道交通技术领域。

背景技术

随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于构成车体主要部件的端墙提出了更高的设计和使用要求。

为更好地了解车辆的各种性能指标，保证所提供车辆结构的加工质量，需对车体进行接近于实际使用工况的强度试验，而以往的车体端墙试验仅能对一端进行加载，另一端端墙没有施加载荷，如采用通过顶棒作用于车钩安装座。

此类车端加载实验方式，并不能满足对车体两端墙同时施加载荷的模拟状态，因而研制一种能够同时对被试车体两端端墙施加压力的装置，对提高车辆的安全性具有重要的意义。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的车体强度试验台端墙加载装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采取对被试车体两侧端墙同时施加纵向压缩载荷的加载装置，以期准确地模拟出最接近于实际使用工况的静强度试验条件。

另一发明目的在于，两侧同时加载的压缩载荷均衡分布于两侧端墙，以显著地提高端墙静强度试验结果的准确性。

发明目的还在于，整体加载装置能够适应于不同规格型号的车体，也可针对车体端墙的不同部位施加载荷，操作简单方便，具有较为灵活地调整手段。

为实现上述发明目的，所述的车体强度试验台端墙加载装置主要包括有：

包括有端墙横梁和端墙加载横梁，端墙横梁通过垂向的第二支架固定于第二横梁安装座上，端墙加载横梁通过垂向的第一支架固定于第一横梁安装座上；

端墙横梁通过第二传递装置、端墙加载横梁通过第一传递装置相对地夹持固定被试车体的端墙；

在端墙加载横梁上设置有加载油缸，加载油缸的前端固定连接第一传递装置；

端墙横梁与第二传递装置进行固定连接；

所述的第一传递装置、第二传递装置的内侧端，均具有一根小横梁和6个加载座，加载座的一端与小横梁固定连接，加载座的另一端通过过渡件挤压于被试车体的端墙，位于外侧的两个加载座端部共同作用于一个过渡件，位于中间的两个加载座各作用于一个过渡件。

如上述基本方案，端墙加载横梁中的加载油缸，能够通过第一传递装置向所夹持固定的被试车体一侧端墙施加压缩载荷，载荷力通过第二传递装置、端墙横梁依次地传递至第一传递装置、端墙横梁。由于反向力的存在，端墙横梁与第二传递装置向被试车体另一侧端墙施加方向相反、力值相同的载荷，从而进行端墙加载试验时，上述加载装置可对被试车体的两侧端墙同时施加纵向压缩载荷，为更好地测试车体性能而提供条件基础。同时，通过小横梁、6个加载座及四个过渡件的设置，进一步提高载荷力在端墙表面分布的均衡性，而且保证与被试车体的端墙接触时，所施加的载荷不会造成端墙表面结构的损坏。

为进一步地提高载荷传递过程中，针对载荷力值的监控与测量精度，可采取如下改进措施，即在所述加载油缸的前端设置一压力传感器，压力传感器的另一端固定连接于第一传递装置，压力传感器与试验台控制单元连接。

为在施加载荷时保证作用力与端墙表面的垂直性，可在端墙加载横梁的内侧端，连接用于向加载油缸提供动作导向的导向柱。

为构成针对实验过程中被试车体的保护，可以端墙横梁和端墙加载横梁的两侧，固定连接有两根纵向拉杆，纵向拉杆的底部由数个支撑立柱进行支撑；

端墙横梁、端墙加载横梁、固定连接于端墙横梁和端墙加载横梁两侧的纵向拉杆、支撑立柱构成了限位固定被试车体的矩形框架。

为适应不同规格型号车体、以及针对车体端墙的不同部位施加载荷的实验要求，所述的支撑立柱与纵向拉杆之间，通过可调节高度的安装座进行连接；或者，第一支架和第二支架为上下两段套管式可调高度的结构。

基于本发明的设计构思和上述加载装置的使用，还可实现下述内容的车体强度试验台端墙加载方法的改进：

端墙横梁通过第二传递装置、端墙加载横梁通过第一传递装置相对地夹持固定被试车体的端墙；

通过加载油缸、第一传递装置，从被试车体的端墙一侧施加纵向压缩载荷；

在加载油缸与第一传递装置之间连接一压力传感器，压力传感器与试验台控制单元连接，压力传感器测量加载油缸所施加的载荷值；

在第一传递装置、第二传递装置的内侧端，分别通过小横梁、6个加载座及4个过渡件将加载油缸施加的载荷均衡地分布于被试车体的端墙；

位于外侧的两个加载座端部共作用于一个过渡件挤压被试车体的端墙，位于中间的两个加载座各作用于一个过渡件挤压被试车体的端墙。

其中，在加载油缸所施加的载荷达到设定值时，由试验台控制单元控制油路系统的压力，加载油缸施加的载荷保持不变。

设置在端墙加载横梁内侧端的导向柱，向加载油缸提供施加载荷过程中的动作导向。

固定连接于端墙横梁和端墙加载横梁两侧的纵向拉杆、支撑立柱构成了限位固定被试车体的矩形框架。

支撑立柱与纵向拉杆之间，通过安装座进行垂向高度的调节。

第一支架和第二支架为上下两段套管式可调高度的结构；或，第二支架与端墙横梁及第二横梁安装座之间、第一支架与端墙加载横梁及第一横梁安装座之间均采用可拆卸的连接方式。

综上内容，本发明车体强度试验台端墙加载装置及其方法具有以下优点：

1、对被试车体两侧端墙同时施加纵向压缩载荷，能够准确地模拟出最接近于实际使用工况的静强度试验条件。

2、两侧同时加载的压缩载荷均衡分布于两侧端墙，可提高端墙静强度试验结果的准确性。

3、能够适应于不同规格型号的车体实验，加载装置的调整较为灵活、效率较高。

4、可针对车体端墙的不同部位施加载荷，操作简单方便。

附图说明

现结合以下附图对本发明做进一步地说明。

图1是所述车体强度试验台端墙加载装置的示意图；

图2是图1的A向结构示意图；

图3是垂向高度调整后的加载装置的示意图。

如图1至图3所示，端墙横梁1，端墙加载横梁2，纵向拉杆3，支撑立柱4，被试车体5，第一支架6，第一横梁安装座7，加载油缸8，第一传递装置9，第二传递装置10，压力传感器11，安装座12，小横梁13，加载座14，过渡件15，导向柱16，螺栓17，地脚螺栓18，地面滑道19，第二支架20，第二横梁安装座21。

具体实施方式

实施例1，如图1和图2所示，所述的车体强度试验台端墙加载装置主要包括有，端墙横梁1、端墙加载横梁2、纵向拉杆3、支撑立柱4、第一支架6、第一横梁安装座7、第二支架20、第二横梁安装座21、加载油缸8、第一传递装置9、第二传递装置10。

其中，由端墙横梁1、端墙加载横梁2、纵向拉杆3及支撑立柱4组成矩形框架，被试车体5置于该矩形框架内。端墙横梁1和端墙加载横梁2位于被试车体5靠近端墙的两侧，纵向拉杆3为两根，纵向拉杆3的两端分别与端墙横梁1和端墙加载横梁2通过螺栓17固定连接，每根纵向拉杆3上固定连接有多根支撑立柱4，本实施例中，每根纵向拉杆3上固定连接有3根支撑立柱4，支撑立柱4对纵向拉杆3起支撑的作用，支撑立柱4的底部通过地脚螺栓18固定于地面滑道19上。端墙横梁1通过第二支架20固定于第一横梁安装座21上，另一侧，端墙加载横梁2通过第一支架6也固定于第一横梁安装座7上，第一支架6和第二支架20在每一侧边上设置有两个，以保证支撑强度。

在端墙加载横梁2内设置有加载油缸8，通过加载油缸8对被试车体5的端墙施加纵向压缩载荷，为保证被试车体5受力均匀，加载油缸8采用为两个。加载油缸8由该车体强度试验台油泵站提供油源，由控制阀控制加载油缸8的动作。

加载油缸8的前端固定连接第一传递装置9，第一传递装置9由小横梁13及多个加载座14组成，加载油缸8的前端通过螺栓固定连接在小横梁13上。在端墙加载横梁2的外部固定有用于加载油缸8动作导向的导向柱16，导向柱16一端固定于端墙加载横梁2上，另一端固定于小横梁13上。

为保证被试车体5受力均匀，本实施例中采用6个加载座14，加载座14的一端与小横梁13通过螺栓固定连接，加载座14的另一端与被试车体5的端墙接触。如果将加载座14直接与被试车体5的端墙接触，将载荷直接施加到端墙上，会造成端墙的损坏，所以，本实施例中，优选在加载座14的端部与被试车体5的端墙之间设置一个过渡件15，加载座14通过过渡件15将载荷传递给被试车体5的端墙上。为避免损伤车体端墙，过渡件15优选采用木质板材，并通过胶带或胶直接粘贴于被试车体5的端墙上，过渡件15的厚度优选为50mm-10mm。

另一侧，端墙横梁1固定连接第二传递装置10，第二传递装置10的结构如上所述，第二传递装置10也同样包括小横梁13和6个加载座14，小横梁13通过螺栓固定在端墙横梁1上，加载座14的一端与小横梁13通过螺栓固定连接，加载座14的另一端与过渡件15接触，加载座14通过过渡件15将载荷传递给被试车体5的端墙上，过渡件15优选采用木质板材，并通过胶带或胶直接粘贴于被试车体5的端墙上，过渡件15的厚度优选为50mm-10mm。在进行端墙加载试验时，该装置可以实现对被试车体5两侧端墙的相同部位同时施加纵向压缩载荷，进而可以更好地了解车体的性能，对提高车辆的质量提供更好的保障。

加载油缸8前端还设置有一压力传感器11，压力传感器11用于测量加载油缸8所施加载荷的大小，压力传感器11的另一端固定连接于第一传递装置9中的小横梁13上。压力传感器11与该车体强度试验台的控制单元连接，用于实施监控、测量所施加的载荷值，在达到所需压力载荷值时，车体强度试验台的油路系统可保压，同时采集所需试验数据，在进行强度试验时，试验台上的应变测量系统可以测量端墙各部件的应变值。

为了能够方便调节端墙横梁1和端墙加载横梁2的高度，以实现对被试车体5端墙高度方向上的不同部位的强度测试，两侧的第一支架6和第二支架20均采用可方便调节高度的结构。第一支架6和第二支架20可以采用两种结构形式，一是如图1所示的结构，第一支架6和第二支架20的顶端与端墙加载横梁2和端墙横梁1之间分别采用可拆卸的结构，如第一支架6和第二支架20的顶端与端墙加载横梁2和端墙横梁1之间采用螺栓固定连接的结构，第一支架6和第二支架20的底端与第一横梁安装座7和第二横梁安装座21之间均采用可插接的结构，当需要调节端墙加载横梁2和端墙横梁1的高度时，只需要更换相应长度的第一支架6和第二支架20即可；二是可以采用上下两段套管式的可调高度结构，调整到所需高度时，通过螺栓或插销固定。

为了方便调节纵向拉杆3的高度，支撑立柱4与纵向拉杆3之间通过可调节高度的安装座12固定连接。如图3所示，即为调整第一支架6和第二支架20高度及纵向拉杆3高度后的结构。

基于上述加载装置，所述车体强度试验台端墙加载装置的加载方法如下：

端墙横梁1通过第二传递装置10、端墙加载横梁2通过第一传递装置9相对地夹持固定被试车体5的端墙；

通过加载油缸8、第一传递装置9，从被试车体5的端墙一侧施加纵向压缩载荷；

在加载油缸8与第一传递装置9之间连接一压力传感器11，压力传感器11与试验台控制单元连接，压力传感器11测量加载油缸8所施加的载荷值。

在加载油缸8所施加的载荷达到设定值时，由试验台控制单元控制油路系统的压力，加载油缸8施加的载荷保持不变。

其中，设置在端墙加载横梁2内侧端的导向柱16，向加载油缸8提供施加载荷过程中的动作导向。

在第一传递装置9、第二传递装置10的内侧端，通过小横梁13和数个加载座14，加载油缸8施加的载荷均衡地分布于被试车体5的端墙。

固定连接于端墙横梁1和端墙加载横梁2两侧的纵向拉杆3、支撑立柱4构成了限位固定被试车体5的矩形框架。

支撑立柱4与纵向拉杆3之间，通过安装座12进行垂向高度的调节。

第一支架6和第二支架20均为上下两段套管式可调高度的结构，第二支架20与端墙横梁1及第二横梁安装座21之间采用可拆卸的连接方式，第一支架6与端墙加载横梁2及第一横梁安装座7之间也采用可拆卸的连接方式。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据上述技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：包括有端墙横梁（1）和端墙加载横梁（2），端墙横梁（1）通过垂向的第二支架（20）固定于第二横梁安装座（21）上，端墙加载横梁（2）通过垂向的第一支架（6）固定于第一横梁安装座（7）上；

端墙横梁（1）通过第二传递装置（10）、端墙加载横梁（2）通过第一传递装置（9）相对地夹持固定被试车体（5）的端墙；

在端墙加载横梁（2）上设置有加载油缸（8），加载油缸（8）的前端固定连接第一传递装置（9）；

端墙横梁（1）与第二传递装置（10）进行固定连接；

所述的第一传递装置（9）、第二传递装置（10）的内侧端，均具有一根小横梁（13）和6个加载座（14），加载座（14）的一端与小横梁（13）固定连接，加载座（14）的另一端通过过渡件（15）挤压于被试车体（5）的端墙，位于外侧的两个加载座（14）端部共同作用于一个过渡件（15），位于中间的两个加载座（14）各作用于一个过渡件（15）。

2.根据权利要求1所述的车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：在所述加载油缸（8）的前端设置一压力传感器（11），压力传感器（11）的另一端固定连接于第一传递装置（9），压力传感器（11）与试验台控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：在端墙加载横梁（2）的内侧端，连接有用于向加载油缸（8）提供动作导向的导向柱（16）。

4.根据权利要求1、2或3所述的车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：在端墙横梁（1）和端墙加载横梁（2）的两侧，固定连接有两根纵向拉杆（3），纵向拉杆（3）的底部由数个支撑立柱（4）进行支撑；

端墙横梁（1）、端墙加载横梁（2）、纵向拉杆（3）和支撑立柱（4）构成了限位固定被试车体（5）的矩形框架。

5.根据权利要求4所述的车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：所述的支撑立柱（4）与纵向拉杆（3）之间，通过可调节高度的安装座（12）进行连接。

6.根据权利要求5所述的车体强度试验台端墙加载装置，其特征在于：所述第一支架（6）和第二支架（20）为上下两段套管式可调高度的结构。

7.一种如权利要求1至6任一项所述车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：端墙横梁（1）通过第二传递装置（10）、端墙加载横梁（2）通过第一传递装置（9）相对地夹持固定被试车体（5）的端墙；

通过加载油缸（8）、第一传递装置（9），从被试车体（5）的端墙一侧施加纵向压缩载荷；

在加载油缸（8）与第一传递装置（9）之间连接一压力传感器（11），压力传感器（11）与试验台控制单元连接，压力传感器（11）测量加载油缸（8）所施加的载荷值；

在第一传递装置（9）、第二传递装置（10）的内侧端，分别通过小横梁（13）、6个加载座（14）及4个过渡件（15）将加载油缸（8）施加的载荷均衡地分布于被试车体（5）的端墙；

位于外侧的两个加载座（14）端部共作用于一个过渡件（15）挤压被试车体（5）的端墙，位于中间的两个加载座（14）各作用于一个过渡件（15）挤压被试车体（5）的端墙。

8.根据权利要求7所述的车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：在加载油缸（8）所施加的载荷达到设定值时，由试验台控制单元控制油路系统的压力，加载油缸（8）施加的载荷保持不变。

9.根据权利要求8所述的车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：设置在端墙加载横梁（2）内侧端的导向柱（16），向加载油缸（8）提供施加载荷过程中的动作导向。

10.根据权利要求9所述的车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：端墙横梁（1）、端墙加载横梁（2）、固定连接于端墙横梁（1）和端墙加载横梁（2）两侧的纵向拉杆（3）、支撑立柱（4）构成了限位固定被试车体（5）的矩形框架。

11.根据权利要求10所述的车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：支撑立柱（4）与纵向拉杆（3）之间，通过安装座（12）进行垂向高度的调节。

12.根据权利要求11所述的车体强度试验台端墙加载装置的加载方法，其特征在于：第一支架（6）和第二支架（20）为上下两段套管式可调高度的结构；

或，第二支架（20）与端墙横梁（1）及第二横梁安装座（21）之间、第一支架（6）与端墙加载横梁（2）及第一横梁安装座（7）之间均采用可拆卸的连接方式。