一種空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制

1、種空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)的研制曹建平（株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南株洲）摘要：介紹了一種用于成對(duì)火車空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)的機(jī)器原理、技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：成對(duì)火車空氣彈簧；扭擺；疲勞試驗(yàn),., Hunan)4 / 4刖言為了滿足火車空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn) 要求，株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司 于年研制了一臺(tái)機(jī)械式火車空氣彈簧扭擺 疲勞試驗(yàn)機(jī)（簡稱單空簧扭擺疲勞試驗(yàn) 機(jī)），真實(shí)地模擬了火車空氣彈簧的實(shí)際運(yùn) 行工況，為產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。但這臺(tái)試驗(yàn)機(jī)僅能做一個(gè)空氣彈簧的 疲勞試驗(yàn)，由于制造誤差、材質(zhì)等因素的 影響，一個(gè)空氣彈簧疲勞試驗(yàn)結(jié)果帶有一 定的偶然性，因此要求同一種規(guī)格的空

2、氣 彈簧抽檢二個(gè)或四個(gè)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。由于 一個(gè)空氣彈簧疲勞試驗(yàn)時(shí)間較長，用這臺(tái) 試驗(yàn)機(jī)完成同一種規(guī)格空氣彈簧的疲勞試 驗(yàn)，需要很長時(shí)間，因此產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度 得不到保證。為了提高試驗(yàn)效率，便于產(chǎn) 品比較分析，并得到一個(gè)更準(zhǔn)確的疲勞試 驗(yàn)結(jié)果，株洲時(shí)代新材料科技股份有限公 司于年研制了一臺(tái)用于二個(gè)空氣彈簧同時(shí) 試驗(yàn)的扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)（簡稱雙空簧扭擺 疲勞試驗(yàn)機(jī)）。雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)基本原理雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)基本原理類同 原單空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)，主要是要實(shí)現(xiàn) 試驗(yàn)時(shí)二個(gè)空氣彈簧的扭擺頻率與幅值均 可調(diào)，其機(jī)構(gòu)模型采用如圖所示的曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)皿0A-IB圖雙空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)機(jī)構(gòu)模型圖中為曲柄，

3、為連桿，為 搖桿，為機(jī)架桿。圖中曲柄由電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn) 動(dòng)，如連桿的端點(diǎn)外接一個(gè)空氣彈簧，則 可設(shè)計(jì)成一種機(jī)械式的單空簧扭擺疲勞試 驗(yàn)機(jī)；如點(diǎn)外接二個(gè)空氣彈簧，則可設(shè)計(jì) 成一種機(jī)械式的雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)。雙空簧扭擺疲勞機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)：曲柄長度取可調(diào)搖桿長度取1000mm取連桿長為1670mm 得 1947mm+ = 2087mm=+ = 2670mm雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參 數(shù)如表所示。故按以上參數(shù)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)滿足鉸接四 桿機(jī)構(gòu)曲柄存在條件。表雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)通道數(shù)試驗(yàn)產(chǎn)品數(shù)垂向加載力()可調(diào)垂向有效行程()可調(diào)垂向有效空間X 495mm

4、橫向加載扭矩（廠可調(diào)橫向有效行程()可調(diào)橫向有效空間（勺擺臂長1000mm扭擺頻率()可調(diào)表中參數(shù)滿足國內(nèi)外已開發(fā)的火車空 氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)要求。雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)介紹齒輪減速電機(jī)圖雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖工作臺(tái)上活動(dòng)架機(jī)架、曲柄搖桿裝置V-一C5i下活動(dòng)架雙空簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 所示，由機(jī)架、齒輪減速電機(jī)、曲柄搖桿 裝置、工作臺(tái)、上活動(dòng)架、下活動(dòng)架與電 控部分等組成，上、下活動(dòng)架與工作臺(tái)形 成了雙空間，二個(gè)空氣彈簧安裝在其中。機(jī)架機(jī)架由底座、導(dǎo)柱與上橫梁組成，通 過根導(dǎo)柱將底座和上橫梁連接成四立柱框 架式結(jié)構(gòu)，如圖所示。工作臺(tái)、齒輪減速 電機(jī)、上活動(dòng)架、下活動(dòng)架與曲柄

5、搖桿裝 置均安裝在機(jī)架上。底座為鋼板焊接的箱 形結(jié)構(gòu)，上面裝有垂向調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)下 活動(dòng)架上下運(yùn)動(dòng)的蝸輪蝸桿減速箱，四周 各有一根支撐螺桿。根導(dǎo)柱兩端通過鎖緊 螺母將底座和上橫梁連接成整體，是上、 下活動(dòng)架上下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。上橫梁同底座 一樣，中央也裝有垂向調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)上 活動(dòng)架上下運(yùn)動(dòng)的蝸輪蝸桿減速箱，四周 也各有一根支撐螺桿。曲柄盤曲柄銷連桿工作臺(tái)上定位套圖曲柄搖桿裝置結(jié)構(gòu)圖齒輪減速電機(jī)試驗(yàn)機(jī)動(dòng)力部分采用自帶降溫風(fēng)扇與 防爆型變頻調(diào)速電機(jī)的硬齒面圓柱圓錐齒 輪減速機(jī)，其額定功率為，額定轉(zhuǎn)速為， 減速比為，減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為，輸出轉(zhuǎn)矩 為，使用、三相異步交流電源。齒輪減速電機(jī)立式安裝在機(jī)架底座

6、 上，其輸出軸上安裝有曲柄搖桿裝置。曲柄搖桿裝置曲柄搖桿裝置由曲柄盤、曲柄銷、連 桿、左擺臂、右擺臂與滾動(dòng)裝置等組成， 如圖、圖所示。曲柄盤安裝在減速機(jī)輸出 軸上，曲柄長度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)整曲柄銷 相對(duì)曲柄盤中心的位置來進(jìn)行的。連桿一 端裝在曲柄銷上，另一端與工作臺(tái)上定位 套鉸接。工作臺(tái)左右二邊分別與左右擺臂 相連，左擺臂與機(jī)架鉸接，右擺臂接滾動(dòng) 裝置，滾動(dòng)裝置在機(jī)架上作純滾動(dòng)。圖曲柄搖桿裝置結(jié)構(gòu)圖工作臺(tái)工作臺(tái)由臺(tái)體、上定位套、下定位套、 鎖緊螺母與進(jìn)氣管等組成，如圖所示。臺(tái) 體上下均開有形槽，便于空氣彈簧的安裝; 進(jìn)氣管裝在上定位套上，下定位套通過鎖 緊螺母與上定位套相連。二個(gè)空氣彈簧分別安裝

7、在工作臺(tái)上面 和下面，上定位套與曲柄搖桿裝置的連桿 鉸接，工作臺(tái)二側(cè)與曲柄搖桿裝置的擺臂 相連。運(yùn)行時(shí)，整個(gè)工作臺(tái)帶動(dòng)上下二個(gè) 空氣彈簧繞擺臂鉸接點(diǎn)同時(shí)作扭擺運(yùn)動(dòng)。活動(dòng)架活動(dòng)架分上活動(dòng)架與下活動(dòng)架，二者 結(jié)構(gòu)完全一樣，包括活動(dòng)平臺(tái)、滑動(dòng)塊與 調(diào)節(jié)裝置等，如圖所示。上活動(dòng)架裝在機(jī) 架上橫梁垂向調(diào)節(jié)螺桿的下端，下活動(dòng)架 裝在機(jī)架底座垂向調(diào)節(jié)螺桿的上端，調(diào)節(jié) 垂向調(diào)節(jié)螺桿的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)上下活動(dòng)架 在機(jī)架導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)。活動(dòng)架與導(dǎo)柱間有彈 性青銅瓦，試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)擰緊鎖緊螺栓， 可以鎖定活動(dòng)架。試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)用上橫梁 與底座上的支撐螺桿壓緊活動(dòng)架，保持活 動(dòng)架的平衡?；顒?dòng)架上設(shè)有滑動(dòng)塊，通過 調(diào)節(jié)裝置橫向移動(dòng)

8、滑動(dòng)塊，實(shí)現(xiàn)空氣彈簧應(yīng)急簧的偏移要求?；顒?dòng)平臺(tái)調(diào)節(jié)裝置滑動(dòng)塊IOD該試驗(yàn)機(jī)為國內(nèi)首臺(tái)專用于成對(duì)火 車空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)的機(jī)器，已累計(jì) 完成株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司成 對(duì)空簧、成對(duì)空簧與成對(duì)空簧數(shù)百萬次的 疲勞試驗(yàn)，效益顯著。圖活動(dòng)架結(jié)構(gòu)圖電控部分電氣控制部分采用完成操作、計(jì)數(shù)、 補(bǔ)氣與保護(hù)等控制，人機(jī)對(duì)話通過觸摸屏 進(jìn)行，加載頻率的調(diào)節(jié)通過變頻器進(jìn)行。電控柜上設(shè)置有上活動(dòng)架上下運(yùn)動(dòng)按 鈕、下活動(dòng)架上下運(yùn)動(dòng)按鈕與主電機(jī)開停 按鈕，并有聲光報(bào)警裝置。通過變頻器可對(duì)工頻實(shí)現(xiàn)變頻，經(jīng)齒 輪減速電機(jī)減速，實(shí)現(xiàn)加載頻率的無級(jí) 調(diào)節(jié)，頻率設(shè)定在觸摸屏上進(jìn)行。試驗(yàn)次數(shù)設(shè)定也通過觸摸屏進(jìn)行，當(dāng) 累計(jì)運(yùn)行次數(shù)到達(dá)設(shè)定次數(shù)時(shí)， 動(dòng)停機(jī)。空氣彈簧氣囊的工作氣壓、 保護(hù)氣壓均可通過觸摸屏設(shè)置， 自動(dòng)充氣、補(bǔ)氣與保護(hù)停機(jī)。試驗(yàn)機(jī)自補(bǔ)氣氣壓、并由控制使用過程中，累計(jì)運(yùn)行次數(shù)、累計(jì)運(yùn) 行時(shí)間、運(yùn)行頻率與氣囊內(nèi)氣壓等參數(shù)均 可實(shí)時(shí)在觸摸屏上顯示。主要參考文獻(xiàn):1 :曹建平，歐陽玉香，王進(jìn).機(jī)械式火車 空氣彈簧扭擺疲勞試驗(yàn)機(jī) .機(jī)械工程 師，（）:曹建平，王進(jìn).橡膠減振制品機(jī)械式疲 勞試驗(yàn)機(jī)的研究與應(yīng)用 .試驗(yàn)技術(shù)與 試驗(yàn)機(jī)，（）：.曹建平，顏猛，張洪波，王進(jìn).曲柄搖 桿機(jī)構(gòu)在彈