軸箱彈簧垂向載荷測試結構的製作方法
2023-10-06 01:33:24 1
軸箱彈簧垂向載荷測試結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種軸箱彈簧垂向載荷測試結構，包括一套由圓柱螺旋彈簧(21,22)、彈簧座(23,24)、對稱兩組或多組專業測力傳感器，每組測力傳感器由規格相同的第一、三、二和四應變片(1,3,2,4)組成的垂向載荷全橋電路，所述每組全橋電路的第一、三、二和四應變片(1,3,2,4)均粘貼於軸箱外卷彈簧外側中段，四個應變片貼片方向與彈簧螺旋線右旋方向分別呈±135°夾角和45°夾角的十字型方向位置,另一組全橋電路應變片位於該外卷彈簧對側對稱位置。採用本實用新型提供的測試結構，標定測力彈簧，可以得到施加於軸箱彈簧垂向載荷與輸出電壓的關係，根據標定結果，可以得到彈簧承受力的大小，實現連續測試任意時刻作用力輸出的目的。
【專利說明】軸箱彈簧垂向載荷測試結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測試轉向架軸箱彈簧垂向載荷的結構，特別涉及一種直接並且連續測試高速列車轉向架軸箱彈簧動應力垂向載荷的結構。
【背景技術】
[0002]目前，運營中動車組轉向架構架主要受到軸箱垂向載荷、橫向載荷、縱向牽引載荷、電動機載荷、齒輪箱載荷和制動載荷的共同作用，理論上應對它們分別測試或識別。事實上，軸箱垂向載荷在這所有的載荷中起著非常重要的作用。因此如果能夠準確獲得軸箱的垂向載荷，那麼就可以較為準確地確定出作用於構架上的載荷及其特性。同時，當前轉向架載荷線路測試中只有輪軌力實現了線路測試，且輪軌力測試也僅限於車輪每轉動一周只有有限次作用力輸出方式，還沒有達到車輪轉動任意位置和時刻均能夠輸出力的連續測試方式。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種新的軸箱彈簧垂向載荷特性測試結構，該結構能夠直接測試軸箱彈簧所受的垂向載荷特性，並且克服現有輪軌力測試車輪每轉動一周只有有限次作用力輸出方式的不足，實現連續測試任意時刻作用力輸出的目的。
[0004]為解決上述問題，本實用新型提出如下解決方案:
[0005]—種軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於，包括一套由圓柱螺旋彈簧、彈簧座、對稱兩組或多組專業測力傳感器組成，測力傳感器其特徵在於:每組所述測力傳感器由四個規格相同的第一、第三、第二、第四應變片組成的全橋電路。
[0006]在一個較佳的技術方案中:第一、三、二和四應變片貼在外卷彈簧外側中段以及中段對側，彈簧螺旋線右旋方向分別呈±135°夾角和T 45°夾角的十字型方向位置，另一組全橋電路應變片位於該外卷彈簧中段對側對稱位置。
[0007]在一個較佳的技術方案中，其特徵在於:第一應變片和第二應變片組成對臂，第三應變片和第四應變片組成對臂。第一應變片和第三應變片組成鄰臂，第一應變片和第四應變片組成鄰臂。
[0008]在一個較佳的技術方案中:第一應變片和第三應變片連接後輸出信號,第
[0009]二應變片和第四應變片連接後輸出信號；第三應變片和第二應變片連接後接電源，第一應變片和第四應變片連接後接電源。
[0010]在一個較佳的技術方案中:兩組測力傳感器測試作用力結果求平均值得到彈簧垂向載荷的輸出電壓信號，同時也可以進行多組測力測力傳感器測試結果求平均值得彈簧垂向載荷的輸出電壓信號。
[0011]在一個較佳的技術方案中:在連接信號採集裝置前，連接一個信號放大器。與現有技術相比較，本實用新型具有的有益效果是:本實用新型依據轉向架的運動特性，直接針對彈簧的垂向力系測試需要，設計了轉向架軸箱彈簧以及彈簧結構上的應變組橋結構，在細緻的基礎上設計的組橋結構使得測試垂向力系具有足夠的響應，同時使其它力系產生的幹擾響應比測試響應大約低兩個數量級，以確定各力系的解耦精度。轉向架測力軸箱彈簧的提出既保證了測試精度，又使得測得的載荷與結構應變之間大致呈準靜態關係。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1、圖2分別為本實用新型提供的測力軸箱彈簧結構的正面視圖與側視圖(屏蔽內卷彈簧(21)和芯軸(25))；
[0013]圖3為本實用新型提供的測力軸箱彈簧結構的側視圖；
[0014]圖3A為本實用新型提供的測力軸箱彈簧結構的測力傳感器結構示意圖，四個應變片(1，3，2，4)貼在貼片點26上的全橋電路，其中UO表示接電源輸入信號，Ul表示接採集設備輸出信號；
[0015]圖4為本使用新型提供的測力軸箱彈簧結構的兩側視圖(屏蔽內卷彈簧(21)和芯軸(25))；
[0016]圖4A是本實用新型提供的測力軸箱彈簧結構的測力傳感器結構示意圖，四個應變片(5，7，6，8)貼在貼片點27上的全橋電路，其中UO表示接電源輸入信號，Ul表示接採集設備輸出信號。
【具體實施方式】
[0017]首先介紹測力軸箱彈簧製作過程如下:
[0018](I)採用有限元方法建立彈簧結構動力學有限元模型，對彈簧結構施加擬載荷；
[0019](2)設計應變組橋方式，確定測力彈簧高分離度載荷識別點；
[0020](3)製作外/內卷圓柱螺旋彈簧，並有彈簧座，且尺寸與轉向架軸箱之間裝配良好;
[0021](4)製作測力軸箱彈簧，製作工序如布置應變片，連接全橋電路、連接信號放大器和信號採集裝置，最後進行封裝；
[0022](5)將所述有測力傳感器的軸箱彈簧安裝到專用標定試驗臺上進行靜態標定；
[0023](6)將所述測試彈簧安裝到工作現場，進行實況測試；
[0024](7)依據標定結果，對實況測試結果進行還原，得到軸箱彈簧在工作現場所承受的載荷值。
[0025]至於尋找彈簧上高分離度載荷識別點的具體過程與步驟，並不屬於本實用新型所要求保護的範圍之內，也不會影響公眾使用本實用新型來進行載荷測試，因此，本實用新型不予贅述。
[0026]然後，結合圖示，介紹本實用新型的具體機構如下:
[0027]如圖1、圖2所示，本實用新型提供的軸箱彈簧測試結構，其包括圓柱螺旋彈簧、彈簧座以及測力傳感器，所述圓柱螺旋彈簧分內卷彈簧21和測試外卷彈簧22，所述彈簧座由上座23、下座24和芯軸25組成，芯軸25連接上座和下座，所述彈簧上下座承受由構架施加的載荷和輪對的約束。本實用新型與現有技術的主要改進在於:
[0028]如圖1所示，所述測試外卷彈簧22左右兩側的外側中段設有應變片貼片貼片點26和貼片點27。如圖3所示所述貼片點26有四個貼片方向31、方向34、方向33和方向32，四個貼片方向與彈簧螺旋線右旋呈±135°夾角和=F 45°夾角的十字型方向位置依次排列。如圖4所示所述貼片點27有四個貼片方向35、方向38、方向37和方向36，四個貼片方向與彈簧螺旋線右旋呈±135°夾角和=F 45°夾角的十字型方向位置依次排列。
[0029]如圖3A、所述第一應變片1、第三應變片3、第二應變片2和第四應變片4分別粘貼在貼片點26貼片方向31、方向32、方向33和方向34的位置。
[0030]其中，兩個應變片夾角為180°組成對臂，即，第一應變片I和第二應變片2組成對臂，第三應變片3和第四應變片4組成對臂；兩應變片夾角為90°方向組成鄰臂，即，第一應變片I和第三應變片3組成鄰臂，第二應變片2和第四應變片4組成鄰臂；四個應變片組成全橋電路。彈簧螺旋線平行鄰臂夾角平分線的鄰臂兩應變片連接後接電源，即，第一應變片I和第四應變片4連接後接電源，第二應變片2和第三應變片3連接後接電源；彈簧螺旋線垂直鄰臂夾角平分線的鄰臂兩應變片連接後輸出信號，即，第一應變片I和第三應變片3連接後輸出信號，第二應變片2和第四應變片4連接後輸出信號。
[0031]如圖4A，所述第五應變片5、第七應變片7、第六應變片6和第四應變片8分別粘貼在貼片點27貼片方向35、方向36、方向37和方向38的位置。該全橋電路的組橋方式、連接電源以及輸出信號的方式與前述粘貼貼片點26所述類似，在此不再贅述。
[0032]使用的時候，先將上述兩組全橋電路8個應變片粘貼在彈簧的相應位置，然後對彈簧在實驗室中進行加載並作標定，得到軸向彈簧垂向載荷與輸出電壓的關係。接著將該彈簧安裝到列車上，並在實際運行狀態下測量，兩組橋路所得的結果比較相近，求平均值，輸出電壓信號，最後計算得到動車實際載荷。
[0033]採用本實用新型提供的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，在多通道加載測力彈簧專用標定試驗臺進行標定，可以得到施加於彈簧結構的垂向載荷與垂向載荷測試結構輸出電壓的關係。
[0034]當然，以上所述僅僅是本發明的一個較佳實施例，在該實施例的基礎上，還可以進行如下簡單變換而不影響本發明的實質特點:
[0035]例如，所述測試彈簧外卷22的外側中段可對稱的貼四組甚至更多組應變片，每兩組應變片組成如上述測試方法測力彈簧。
[0036]以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種軸箱彈簧垂向載荷測試結構，包括圓柱螺旋彈簧、彈簧座和對稱兩組或多組測力傳感器，其特徵在於，外/內卷彈簧(22，21)安裝在彈簧座上(23，24)，每組測力傳感器應變片對稱貼在彈簧上，所述每組測力傳感器特徵在於:由四個規格相同的第一、第三、第二、第四應變片(1，3，2，4)組成的，四個應變片兩兩相連組成全橋電路。
2.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:所述彈簧座受軸箱垂向載荷，彈簧座分上座(23)和下座(24)，彈簧座中間有芯軸(25)，用於連接上座和下座。
3.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:所述圓柱螺旋彈簧為外/內卷螺壓縮彈簧，其包括外卷彈簧(22)和內卷彈簧(21)，外卷彈簧(22)為右旋，內卷彈簧(21)為左旋。
4.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:所述測力傳感器應變片貼在外卷彈簧外側中段(26)，第一、三、二和四應變片(1，3，2，4)貼在與彈簧螺旋線右旋方向分別呈±135°夾角和T 45°夾角的十字型方向位置，另一組全橋電路應變片位於該外卷彈簧對側對稱位置(27)，每組四個應變片組成全橋電路。
5.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:第一應變片(I)和第二應變片(2)組成對臂，第三應變片(3)和第四應變片(4)組成對臂，第一應變片(I)和第三應變片(3)組成鄰臂，第一應變片(I)和第四應變片(4)組成鄰臂。
6.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:第一應變片(I)和第三應變片(3)連接後輸出信號,第二應變片(2)和第四應變片(4)連接後輸出信號；第三應變片(3)和第二應變片(2)連接後接電源，第一應變片(I)和第四應變片(4)連接後接電源。
7.根據權利要求1所述的軸箱彈簧垂向載荷測試結構，其特徵在於:包含兩組或多組上述測力傳感器應變片，多組測力傳感器應變片均布貼在外卷彈簧外側中段。
【文檔編號】G01L1/16GK203745112SQ201420009073
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月7日 優先權日:2014年1月7日
【發明者】胡偉鋼, 劉志明, 孫守光, 李強, 鄒驊 申請人:北京交通大學