[發(fā)明專利]輪軸疲勞試驗裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710367530.3
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107014627A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任學(xué)沖;陳新;高建雨
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01M17/10
• 分類號: G01M17/10;G01M13/00;G01N3/38
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料性能測試和研究領(lǐng)域，尤其涉及一種輪軸疲勞試驗裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著鐵路運輸高速技術(shù)及重載技術(shù)的發(fā)展，鐵路列車的運輸安全及運行性能的要求越來越高，而車輪和車軸作為鐵路機車的重要部件之一，其運行安全直接關(guān)系到整個鐵路系統(tǒng)的運行品質(zhì)和發(fā)展。

輪軸系統(tǒng)在列車運行過程中起著傳遞動力、承載及制動的作用，是列車在高速運行中服役條件最嚴(yán)酷的部件。由于交變載荷、摩擦、磨損等苛刻的服役條件容易造成服役過程中車輪和車軸的疲勞開裂，為了評價服役過程中車輪、車軸的性能，需要對其進(jìn)行疲勞測試，目前廣泛使用的是輪、軸材料疲勞性能試驗以及全尺寸輪軸試驗臺試驗。

由于車輪和車軸的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，用材料疲勞數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確預(yù)測車輪、車軸產(chǎn)品的疲勞性能，而使用全尺寸車輪和車軸在大型試驗臺上進(jìn)行車輪或車軸的疲勞性能研究，所得實驗數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，更接近實際，但同時其實驗成本高、實驗周期長，難于應(yīng)用在輪、軸的疲勞測試、壽命預(yù)測及新型車輪的指導(dǎo)開發(fā)上，目前該方法主要用于輪、軸產(chǎn)品的認(rèn)證考核。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種輪軸疲勞試驗裝置及方法，可在低成本條件下得到車輪、車軸材料及構(gòu)件的疲勞性能，克服了材料試驗的局限性以及全尺寸輪、軸疲勞性能試驗的不足，具備高精度、高效率、低成本、多功能的特點，對指導(dǎo)新型車輪設(shè)計及開發(fā)具有重要的實用價值。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種輪軸疲勞試驗裝置，包括：

縮比輪和軌道輪，用于在輪、軌接觸疲勞及摩擦-磨損試驗中模擬實際車輪和實際車輪運行的實際軌道；所述縮比輪取樣于待測的實際車輪，并與所述實際車輪成比例縮放制成，所述軌道輪選用于與實際軌道具有相同成分、顯微組織和力學(xué)性能的材料制成；；

旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動所述縮比輪和所述軌道輪中的一個；

垂向加載系統(tǒng)，用于在輪、軌接觸疲勞及摩擦-磨損試驗中向所述縮比輪和所述軌道輪中的從動輪施加垂向載荷，使所述縮比輪的踏面與所述軌道輪接觸；

阻尼及制動機構(gòu)，用于在輪、軌接觸疲勞及摩擦-磨損試驗中向所述縮比輪和所述軌道輪中的從動輪施加扭矩，模擬車輪實際運行中與實際軌道間的摩擦力及制動力；

控制器，用于控制所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、所述垂向加載系統(tǒng)和所述阻尼及制動機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述的輪軸疲勞試驗裝置還包括：橫向移動系統(tǒng)，用于在輪、軌接觸疲勞及摩擦-磨損試驗中驅(qū)動所述縮比輪和所述軌道輪中的從動輪，使所述縮比輪相對所述軌道輪發(fā)生橫向移動，模擬車輪實際運行中的橫向移動；所述控制器還用于控制所述橫向移動系統(tǒng)。

具體地，所述橫向移動系統(tǒng)包括：橫向移動滑板和橫向移動機構(gòu)；所述橫向移動滑板與所述橫向移動機構(gòu)相連，所述橫向移動機構(gòu)通過所述橫向移動滑板驅(qū)動所述縮比輪，使所述縮比輪相對所述軌道輪發(fā)生橫向移動。

具體地，所述垂向加載系統(tǒng)，包括：垂向可移動橫梁、載荷傳感器、加載連桿和垂向加載機構(gòu)；所述垂向可移動橫梁通過所述載荷傳感器與所述加載連桿連接，所述加載連桿與所述垂向加載機構(gòu)相連。

進(jìn)一步地，所述輪軸疲勞試驗裝置，還包括：在車軸疲勞試驗中使用的縮比車軸和模擬車輪，所述縮比車軸取樣于待測的實際車軸，并與所述實際車軸成比例縮放制成，所述模擬車輪用于模擬實際運行時車輪對實際車軸的作用；在車軸疲勞試驗時，所述縮比車軸一端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)相連，另一端為加載端，與一加載端軸承相連；所述垂向加載系統(tǒng)還用于通過所述加載軸承對所述縮比車軸的加載端施加載荷；所述模擬車輪壓裝連接所述縮比車軸，與所述縮比車軸壓裝好的模擬車輪固定在固定盤上。

進(jìn)一步地，所述輪軸疲勞試驗裝置，還包括：在車輪輻板疲勞試驗中使用的縮比輪和模擬車軸，所述縮比輪的輻板從實際的全尺寸車輪輻板上取樣，并與所述實際車輪的輻板成比例縮放制成，所述模擬車軸用于模擬實際運行時車軸對實際車輪的作用；在車輪輻板疲勞試驗時，所述模擬車軸一端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)相連，另一端為加載端，與一加載端軸承相連；所述垂向加載系統(tǒng)還用于通過所述加載軸承對所述模擬車軸的加載端施加載荷；所述縮比輪壓裝連接所述模擬車軸，與所述模擬車軸壓裝好的縮比輪固定在固定盤上。

優(yōu)選地，所述縮比輪與所述模擬車軸采用過盈壓裝方式連接，壓裝過盈比與實際車輪和車軸壓裝過盈比相同。