車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力測試方法及測試裝置的製作方法

2023-04-25 03:38:11

專利名稱：車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力測試方法及測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路重載機車的車鉤緩衝裝置，具體地講，是有關於一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法及測試裝置。
背景技術：
車鉤緩衝裝置是重載機車最重要的部件之一，位於機車或車輛兩端，通過它使機車和車輛或機車之間實現連掛，並且傳遞和緩和列車在運行或在調車作業時所產生的牽引力和衝擊力。車鉤緩衝裝置有各種結構，其基礎結構包括車鉤、緩衝器、鉤尾框以及從板。車鉤用於與另外的車輛對應部件相勾掛，從而向另外的車輛傳遞牽引力和衝擊力。緩衝器與車鉤連接，位於鉤尾框內，對車鉤傳遞來的力進行緩衝。車鉤緩衝裝置通常安裝在底架兩端的牽引梁內。機車或車輛承受衝擊時車鉤受壓，推動鉤尾框和前從板向後移動，衝擊力經緩衝器傳至後從板。此時後從板為後從板座所阻擋不能移動。列車牽引時車鉤受拉，通過鉤尾銷帶動鉤尾框和後從板向前移動，牽引力經緩衝器傳至前從板，此時前從板為前從板座所阻擋不能移動。在這兩種情況下，緩衝器都會受到壓縮，起吸收能量、緩和縱向衝擊的作用， 並把衝擊力或牽引力傳給牽引梁。具有自恢復力的車鉤緩衝裝置可以有效地提高了機車車輛運行的安全性，因為它不僅可以實現車鉤的自動對正，還可以將車鉤的偏轉角度控制在規定的範圍內，使得機車車輛受到衝擊力時，因車鉤偏轉而產生的橫向力不致危害機車車輛的安全運行。雖然具有自恢復力的車鉤緩衝裝置可以有效地提高機車車輛運行的安全性能，但是目前自恢復力卻沒有明確的數值或計算方法，自恢復力大小的獲得也沒有明確的計算或測試方法，因此無法準確掌握緩衝裝置的安全性能。

發明內容
本發明的一個目的在於，提供一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法及測試裝置，通過該測試方法和測試裝置，能夠獲得車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的參數或性能數據，從而能夠更加準確地選擇合適的車鉤緩衝裝置，提高車輛運行的安全性。本發明提供了一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法，該方法包括對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力；對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力；其中，針對緩衝器施加不同的正壓力，並且針對某一給定正壓力，對緩衝器施加多個不同的側壓力，測量出側壓力的大小和緩衝器的相應位移量；獲得正壓力、側壓力和位移量的對應關係的數據。本發明提供的測試方法是通過對車鉤緩衝裝置的緩衝器的整體壓縮，獲得車鉤緩衝裝置的靜態阻抗力，並對緩衝器進行偏壓，通過改變正壓力以及改變側壓力或相應位移量，以獲得不同正壓力、不同側壓力或不同位移量(對應於車鉤偏轉角度)的對應關係的數據，由此獲得車鉤緩衝裝置的自恢復力的參數值或性能數據。根據本發明的一個例子，側壓力的施加位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。根據本發明的一個例子，正壓力可以施加在緩衝器的受壓面的正中位置，或者正壓力也施加在多個位置，使得多個位置的力相對於緩衝器的正中位置保持相互均衡。在本發明的上述測試方法中，可以通過在緩衝器上施加正壓力來使緩衝器整體壓縮。可以通過壓力計來獲取施加在緩衝器上的正壓力，或者通過測量緩衝器整體壓縮的距離來通過計算獲取出施加在緩衝器上的正壓力。採用這種方法可以通過對液壓設備、測力設備和特定的工裝設備等測試設備的操作獲得車鉤緩衝裝置的自恢復力的大小。本測試方法的原理是，具有自恢復力的車鉤緩衝裝置的自恢復力應該與車鉤受到的壓力有一定的關係，即壓力小，自恢復力小，壓力大，自恢復力也大。同時自恢復力與車鉤偏轉角度有一定關係，即車鉤偏轉角度小，自恢復力小，車鉤偏轉角度大，自恢復力也大。該車鉤偏轉角度在車鉤緩衝裝置中，衰減壓(衝擊)力的主要部件是緩衝器，因此，自恢復力必然來自緩衝器。通過對緩衝器的整體壓縮，可獲得車鉤緩衝裝置的靜態阻抗力的數值， 然後再根據車鉤的偏轉角度偏壓緩衝器，即可獲得車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的數值。 由於對於一個車鉤緩衝裝置來講，車鉤受到的壓力的施加位置是固定(即側壓力的施加位置)的，該車鉤偏轉角度的變化體現為緩衝器受到側壓力後的位移變化。因此，獲得正壓力、側壓力和位移量的對應關係的數據，即可有效反應車鉤緩衝裝置的自恢復力性能。這樣，設計者在選擇車鉤緩衝裝置時，該測得的自恢復力性能參數可以作為有效的安全性能依據，設計者可以根據安裝空間、安全性能等進行綜合考慮，選擇出符合實際需要的車鉤緩衝裝置，為機車車輛的安全運行提供了有利保障。本發明還提供一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，該裝置包括對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力的正壓力施加單元；改變所施加的正壓力的正壓力改變單元；對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力的側壓力施加單元；改變所施加的側壓力的側壓力改變單元；測定側壓力大小的側壓力測力單元。根據本發明的一個例子，上述施加側壓力的預定位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。根據本發明的一個例子，上述正壓力施加單元為液壓設備，上述正壓力改變單元為液壓設備的壓力調節裝置。根據本發明的一個例子，上述側壓力施加單元直接對緩衝器施力或者通過力傳遞部件對緩衝器施力。根據本發明的一個例子，上述側壓力施加單元為千斤頂。根據本發明的一個例子，上述力傳遞部件設置為樞轉安裝在測試裝置的機架上的弧形臂，弧形臂的一端與側壓力施加單元連接，另一端與緩衝器的上述預定位置抵接。根據本發明的一個例子，上述力傳遞部件的兩端具有弧狀接觸部分，使得該力傳遞部件在發生轉動時能夠保持與對應接觸的側壓力施加單元或緩衝器的接觸位置不變。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是表示本發明的測試方法和測試裝置的原理圖。圖2是描述和解釋本發明的測試方法的流程圖；圖3是描述和解釋本發明的測試裝置的立體圖；圖4是描述和解釋本發明的測試裝置的立體圖，其中的液壓裝置被去除；圖5是描述和解釋本發明的測試裝置的立體圖，其中一部分部件被去除以進行說明；圖6是描述和解釋本發明的測試裝置中的力傳遞部件(槓桿)的示意圖；圖7是車鉤緩衝裝置的一種結構示意圖；圖8車鉤緩衝裝置的另一種結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖1是表示本發明的測試方法和測試裝置的原理圖。針對車鉤緩衝裝置中的緩衝器施加正壓力T，其中T代表車鉤受到的正向牽引力或壓縮力。在緩衝器的側邊，施加側壓力t。其中，為了更加準確地模擬車鉤緩衝裝置的實際工況狀態，側壓力可以施加在該車鉤緩衝裝置上的預定位置，該預定位置設置為緩衝器上的在車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相碰撞的部位。如圖7、圖8示出了兩種車鉤緩衝裝置，其中箭頭所指的位置即是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相碰撞的部位。通過施加不同的正壓力以及不同的側壓力，記錄正壓力與側壓力以及側壓力弓丨起的位移量之間的對應關係數據。通過上述測得的對應關係數據，可以準確掌握緩衝裝置的安全性能，這樣，設計者在選擇車鉤緩衝裝置時，該測得的自恢復力性能參數可以作為有效的安全性能依據，設計者可以根據安裝空間、安全性能等進行綜合考慮，選擇出符合實際需要的車鉤緩衝裝置，為機車車輛的安全運行提供了有利保障。本發明提供了一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法，該方法可參照圖2 來理解。根據該測試方法，由步驟Sl開始本測試方法，對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力(步驟S2)，然後對該正壓力進行測量和記錄(步驟S3)；並且對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力至某一值(步驟S4)，然後對該側壓力進行測量和計算(步驟 S5)。由於需要針對多個不同的正壓力，多個不同的側壓力或由該側壓力引起的緩衝器的多個不同的位移進行測量，因此，在沒有測量完預定數量的正壓力和側壓力(或位移量)的情況下，重複進行上述部分或全部步驟。例如，在步驟S6中，針對某一給定的正壓力，需要測量多個不同的側壓力或位移量，因此在這些需要測量的側壓力沒有測量完之前，返回S4步驟。在針對某一給定的正壓力測量完所有的側壓力的情況下，進入步驟S7。在步驟S7中， 判斷是否所有需要測量的正壓力數值均已經進行測量，若尚未測量完，則返回至步驟S2。根據上述說明，本發明的測試方法中，針對緩衝器施加不同的正壓力，並且針對某一給定正壓力，對緩衝器施加多個不同的側壓力，測量出側壓力的大小和緩衝器的相應位移量，由此獲得正壓力、側壓力和位移量的對應關係的數據。在本發明的測試方法中，所述側壓力的施加位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。由於在實際使用過程中，車鉤在轉動時會造成鉤體尾部與緩衝器相接觸，從而對緩衝器施加進一步的力，因此，本發明的測試方法能夠模擬車鉤緩衝裝置的實際工作環境進行測試，因此得到的數據能夠更加準確地反映緩衝裝置的自恢復力的性能。在本發明的測試方法中，正壓力可以施加在緩衝器的受壓面的正中位置；或者正壓力也可以施加在多個位置，使得多個位置的力相對於緩衝器的正中位置保持相互均衡。參見圖3-圖6，表示了本發明的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置的結構。該測試裝置包括正壓力施加單元10，用於對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力；正壓力改變單元100，用於改變所施加的正壓力；側壓力施加單元20，用於對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力；側壓力改變單元200，用於改變所施加的側壓力。 在圖3-5所示的示例中，正壓力施加單元10和正壓力改變單元100由同一部件實現，例如液壓裝置10(100)，即該部件能夠實現施加正壓力和改變正壓力兩種功能，或者該部件能夠施加預定的多個不同正壓力。另外，側壓力施加單元20和側壓力改變單元200也由同一部件實現，例如千斤頂，即該部件能夠實現施加側壓力和改變側壓力兩種功能，或者該部件能夠施加預定的多個不同側壓力。當然，也可以設置成正壓力施加單元10和正壓力改變單元 100由不同的部件或相互獨立的部件來實現；以及，設置成側壓力施加單元20和側壓力改變單元200由不同的部件或相互獨立的部件來實現。例如，正(側)壓力施加單元為彈簧， 正(側)壓力改變單元為墊片，通過調節墊片來調節壓力大小。在本發明的測試裝置中，作為一個例子，上述施加側壓力的預定位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。圖6、圖7示中的箭頭顯示了兩種車鉤緩衝裝置的車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置，即在緩衝器上施加側壓力的預定位置。在本發明的測試裝置中，作為一個例子，如圖3所示，上述測定側壓力大小的側壓力測力單元為測力計22。在本發明的測試裝置中，作為一個例子，上述正壓力施加單元10為液壓設備，上述正壓力改變單元為液壓設備中的壓力調節裝置。在本發明的測試裝置中，上述側壓力施加單元可設置成直接對緩衝器施力或者通過力傳遞部件對緩衝器施力。作為一個例子，上述側壓力施加單元20為千斤頂。作為一個例子，上述力傳遞部件23設置為樞轉安裝在測試裝置的機架(例如圖 4-圖5所示的工裝壓頭11)上的弧形臂，弧形臂的一端與側壓力施加單元21連接，另一端與緩衝器的上述預定位置抵接。作為一個例子，參見圖6所示，上述力傳遞部件的兩端具有弧狀接觸部分231和 232，使得該力傳遞部件在發生轉動時能夠保持與對應接觸的側壓力施加單元或緩衝器的接觸位置不變測試實例1 本測試方法對測試設備和環境的要求(目的是為了獲得較準確的數值)液壓裝置的最大壓力應不低於3000kN，壓頭行程應大於90mm，壓縮速度應為5mm/ s 50mm/ s。測試環境溫度為5°C 25°C。緩衝器應靜置24h後進行測試。測試時，按液壓設備的操作規程，以不超過50mm/s的壓縮速度壓縮緩衝器。本發明的測試方法需要的測試設備主要包括液壓設備(帶壓力計)10、測力計22、 液壓千斤頂21、測距工具(如卡尺、鋼板尺等)以及測試工裝(包括工裝壓頭11、工裝底座 12、調整墊24、工裝槓桿23、工裝圓銷25、工裝開口銷26)。測試準備工作分析車鉤緩衝裝置的結構，根據鉤尾、從板、緩衝器的結構自確定恢復力的力臂和緩衝器的偏壓點，即確定側壓力的施加位置；根據車鉤緩衝裝置的結構，計算緩衝器偏壓距離與車鉤偏轉角度的對應關係；準備上述測試工裝設備；校核液壓設備10、測力計22、液壓千斤頂21、測距工具等；安裝測試工裝設備將工裝底座12固定在液壓設備10的下平臺上，工裝壓頭11 固定在液壓設備10的上平臺上，工裝壓頭11與工裝底座12要上下對正，其中，在液壓設備的驅動下，工裝壓頭11相對工裝底座12可以上下運動。另外，工裝槓桿23與工裝壓頭11 用圓銷25竄在一起。工裝槓桿23可以圓銷25轉動。工裝槓桿23以圓銷25轉動時，工裝槓桿23兩端的圓弧(弧狀接觸部分231和23 可以保證工裝槓桿11與接觸物的接觸點在接觸物上不變。測試工作Sl 將被測緩衝器2置入工裝底座12中，緩衝器的箱體在下，工裝槓桿23與被測緩衝器2的接觸點與計算的側壓力施加位置重合，開始測試。S2 啟動液壓設備10(100)，以不超過50mm/s的壓縮速度壓縮被測緩衝器2至一預設的高度(或壓力值)。S3 記錄液壓設備10的壓力計的讀數(或用測距工具測量被測緩衝器2的壓縮高度)。S4 啟動液壓千斤頂21，偏壓被測緩衝器2至一預設的高度(或壓力值)。S5 記錄測力計22的讀數(或用測距工具測量被測緩衝器2偏壓點的偏壓高度)。S6 判斷是否需要繼續偏壓緩衝器2，如果是，改變預設偏壓高度(或壓力值)重複上述步驟S4、S5，如果否，進入步驟S7。S7 判斷是否需要繼續整體壓縮緩衝器2，如果是，改變預設壓縮高度(或壓力值) 重複上述步驟S2、S3、S4、S5、S6，如果否，進入步驟S8。S8 測試結束。本發明的上述描述僅為示例性的屬性，因此沒有偏離本發明要旨的各種變形理應在本發明的範圍之內。這些變形不應被視為偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法，該方法包括對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力；對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力；其中，針對緩衝器施加不同的正壓力，並且針對某一給定正壓力，對緩衝器施加多個不同的側壓力，測量出側壓力的大小和緩衝器的相應位移量；獲得正壓力、側壓力和位移量的對應關係的數據。
2.根據權利要求1所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法，其特徵在於，所述側壓力的施加位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。
3.根據權利要求1所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法，其特徵在於，正壓力施加在緩衝器的受壓面的正中位置；或者正壓力施加在多個位置，使得多個位置的力相對於緩衝器的正中位置保持相互均衡。
4.一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於，該裝置包括對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力的正壓力施加單元；改變所施加的正壓力的正壓力改變單元；對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力的側壓力施加單元；改變所施加的側壓力的側壓力改變單元；測定側壓力大小的側壓力測力單元。
5.根據權利要求4所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於，上述施加側壓力的預定位置是車鉤轉動時鉤體尾部與緩衝器相接觸的接觸位置。
6.根據權利要求4所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其中，上述正壓力施加單元為液壓設備，上述正壓力改變單元為液壓設備的壓力調節裝置。
7.根據權利要求4所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於，上述側壓力施加單元直接對緩衝器施力或者通過力傳遞部件對緩衝器施力。
8.根據權利要求4或7所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於， 上述側壓力施加單元為千斤頂。
9.根據權利要求4或7所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於， 上述力傳遞部件設置為樞轉安裝在測試裝置的機架上的弧形臂，弧形臂的一端與側壓力施加單元連接，另一端與緩衝器的上述預定位置抵接。
10.根據權利要求9所述的車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試裝置，其特徵在於，上述力傳遞部件的兩端具有弧狀接觸部分，使得該力傳遞部件在發生轉動時能夠保持與對應接觸的側壓力施加單元或緩衝器的接觸位置不變。
全文摘要
本發明提供一種車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的測試方法及測試裝置，能夠獲得車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的參數或性能數據。該測試方法包括對車鉤緩衝裝置的緩衝器施加正壓力；對車鉤緩衝裝置的緩衝器在預定位置處施加側壓力；其中，針對緩衝器施加不同的正壓力，並且針對某一給定正壓力，對緩衝器施加多個不同的側壓力，測量出側壓力的大小和緩衝器的相應位移量；獲得正壓力、側壓力和位移量的對應關係的數據。通過本發明的測試方法和測試裝置，能夠獲得車鉤緩衝裝置的靜態自恢復力的參數或性能數據，從而能夠更加準確地選擇合適的車鉤緩衝裝置，提高車輛運行的安全性。
文檔編號G01L5/00GK102419231SQ20101029515
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者馮國江, 封全保, 張江田, 李維忠, 楊俊傑, 黃啟超 申請人:中國北車集團大同電力機車有限責任公司