专利名称：一种风压疲劳试验装置及其试验方法
技术领域：
本发明涉及的是一种一种风压疲劳试验装置及其试验方法，是模拟(高速)列车 在会车或进出隧道时，车门、车窗受外界交变风压疲劳试验的装置。也可以用于其他受
“交变风压作用”对象的疲劳试验。属轨道车辆门扇风压疲劳测试技术领域。
背景技术：
轨道车辆特别是高速列车在轨运行时，不可避免的要经历“会车”或“穿越隧 道”的过程。当高速列车相向“会车”时，其车体向着对方车辆的一侧(包括车门、车 窗)会受到正风压的“压迫”和负风压的“吸拽”作用，当高速列车进出隧道时，其车 体两侧面会同时受到正风压的“压迫”和负风压的“吸附”作用。交变风压对车门、 车窗的累积疲劳破坏作用越来越受到业界的高度关注，因交变风压作用而造成车门“掉 落”、车窗“破损”的安全事故也有见报道。目前，关于高速列车门窗风压疲劳试验的 研究，多采用模拟实验的原理，即构建一个能够模拟高速列车门窗在“会车”及“进出 隧道”受力状态的实验装置，将试验门(或窗)安装在试验装置上进行疲劳试验。其关 键技术是如何真实的模拟高速列车门窗在“会车”及“进出隧道”时的受力状态——既 试验装置加载方式。
发明内容
本发明是一种风压疲劳试验装置及试验方法，旨在通过改变由机架和试验门 (或窗)构成的“密封舱”内的气体压力来模拟高速列车门窗所承受的交变风压载荷，构 建一个能真实“再现”高速列车在“会车”或“进出隧道”时门窗受力状态的风压疲劳 试验装置。本发明的技术j9九游会真人的解决方案风压疲劳试验装置的结构包括减速装置、密封舱、曲 柄滑块机构，减速装置中的减速器输出轴与曲柄滑块机构中的曲柄轴通过减速器输出轴 的联轴器相接，密封舱中的压盘与曲柄滑块机构中的滑块相接；当密封舱内压力幅值不 满足要求时，设置曲柄长度调整结构，来调整密封舱内压力幅值大小；当曲柄长度调 整到位后，设置曲柄锁紧机构利用斜楔原理实现燕尾块连杆轴颈与曲柄轴之间的可靠联 接。风压疲劳试验方法包括如下步骤一、电动机轴通过联轴器将电机的旋转运动传给小齿轮，经大齿轮减速，在小 齿轮轴上装有飞轮，用于调节机器运转的速度不均勻性；二、大齿轮的输出轴通过联轴器传给曲柄滑块机构，将大齿轮输出轴的旋转运 动转化为直线移动，并带动滑块做往复运动；三、由于滑块与压盘相接，所以压盘带动皮囊同样做往复运动，使密封舱内的 有效容积发生周期性变化，进而使其内部压力产生周期性变化。本发明还具有以下特点是根据需要皮囊的数量可以是一个或多个；根据皮囊的数量，减速器输出轴可以是单输出、双输出，也可以设置多个输出轴，对于两个及以 上皮囊的情况，可以全部使用曲柄和连杆长度独立可调的曲柄滑块机构，也可以部分使 用曲柄和连杆长度独立可调的曲柄滑块机构；根据压力峰值保持时间的不同需要，多个 曲柄滑块机构的初相位可以是相同的，也可以是按一定规律错开排列的；皮囊与滑块、 侧座是通过带有曲线倒角的斜向剖分式压盘压紧的；皮囊可以是带有中性强力层结构 (如布帘、经纬线等)橡胶制品，也可以是不带中性强力层纯橡胶制品；滑块在机架上的 支撑采用直线轴承，可以是单支撑、也可以是双支撑；连杆体9与燕尾块连杆轴颈之间 和连杆头与连杆销之间不同时使用球面或关节轴承。
图1是风压疲劳试验装置的结构轴测图。图2是风压疲劳试验装置原理图。图3是曲柄长度调节结构局部剖视图。图4是曲柄长度调节结构俯视图。图5是斜剖式压盘端视图。图6是斜剖式压盘横剖局部放大视图。图中的1是减速器输出轴的联轴器，2是减速器，2a是小齿轮，2b是大齿轮，
3是电动机的联轴器，4是电动机，5是飞轮，6是曲柄轴支座，7是曲柄轴，8是燕尾块 连杆轴颈，9是连杆体，10是底座，11是锁紧螺母，12是连杆头，13是连杆销，14是滑 块，15是滑块导向轴承座，16是压盘，17是皮囊，18是侧座，19是密封舱，20是调节 螺钉座、21是挡圈、22是调节螺钉、23是夹紧斜块、24是斜块夹紧螺钉、25是轴承压 圈、26是试验门或窗、27是曲柄滑块机构、28是压圈。
具体实施例方式对照附图1、2，风压疲劳试验装置的结构主要包括减速装置、密封舱19、曲柄 滑块机构27，减速装置中的减速器输出轴与曲柄滑块机构27中的曲柄轴7通过减速器输 出轴的联轴器1相接，密封舱19中的压盘16与曲柄滑块机构27中的滑块14相接。所述的减速装置包括减速器输出轴的联轴器1、减速器2、小齿轮2a、大齿轮 2b、电动机的联轴器3、电动机4、飞轮5，其中电动机4与减速器2通过电动机的联轴 器3相接，飞轮5与减速器中的小齿轮轴相接，小齿轮2a装在减速器的输入轴上，大齿 轮2b装在减速器的输出轴上。所述的密封舱19包括试验门或窗26、压盘16、滑块14、侧座18以及皮囊17， 其中皮囊17有内圈和外圈，皮囊17的内圈在压盘16与小压圈之间，并通过双头螺柱将 压盘16、皮囊17、小压圈压紧；皮囊17外圈在密封舱19的环形孔与大压圈之间，并通 过双头螺柱将将密封舱19的环形孔、皮囊17外圈、大压圈压紧；密封舱19外侧与试验 门或窗26用螺栓或者螺钉连接，为保证密封性，在他们之间加橡胶密封垫。所述的曲柄滑块机构27包括曲柄轴支座6、曲柄轴7、燕尾块连杆轴颈8、连杆 体9、锁紧螺母11、连杆头12、连杆销13、滑块14、滑块导向轴承座15、调节螺钉22 ； 其中曲柄轴支座6支撑曲柄轴7，曲柄轴7与燕尾块连杆轴颈8相接，燕尾块连杆轴颈8与连杆体9相接，连杆体9与连杆头12用锁紧螺母11锁紧，连杆头12又与滑块14用连 杆销13相接，滑块14由滑块导向轴承座15支撑，轴承压圈25通过圆螺母将曲柄轴7与 燕尾块连杆轴颈8压紧，曲柄轴7与燕尾块连杆轴颈8间有调节螺钉22，用以调节曲柄半径。对照附图3、4，设置曲柄长度调整结构，调整密封舱19内压力幅值的大小，当 需要调整曲柄长度时，先旋转斜块夹紧螺钉24松开夹紧斜块23，同时再松开双圆螺母与 压圈，再通过旋转调整螺钉22实现对曲柄长度的调整，调整到位后通过曲柄锁紧机构中 的锁紧夹紧斜块23以及双圆螺母与压圈，使燕尾块连杆轴颈与曲柄轴形成“牢固”连接。所述的曲柄锁紧机构包括调节螺钉座20、挡圈21、调节螺钉22，曲柄轴7、夹 紧斜块23、斜块夹紧螺钉24，燕尾块连杆轴颈8、连杆体9、轴承压圈25，其中调节螺钉 22在调节螺钉座20上，挡圈21与调节螺钉22用销连接，防止调节螺钉22轴向窜动，调 节螺钉22与燕尾块连杆轴颈8螺纹相接，旋转调节螺钉22可使燕尾块连杆轴颈8移动， 实现曲柄长度的调整；调整到位后，由于斜块夹紧螺钉24与夹紧斜块23螺纹相接，旋转 斜块夹紧螺钉24使夹紧斜块23移动，楔紧燕尾块连杆轴颈8，再用轴承压圈25通过双圆 螺母将连杆体9上的轴承内圈压紧。曲柄锁紧机构的作用是利用斜楔原理实现燕尾块连杆轴颈8与曲柄轴7之间的可
靠联接。风压疲劳试验方法，其特征是该方法包括如下步骤一、电动机轴通过联轴器将电机的旋转运动传给小齿轮2a，经大齿轮2b减速， 在小齿轮轴上装有飞轮5，用于调节机器运转的速度不均勻性；二、大齿轮2b的输出轴通过联轴器传给曲柄滑块机构27，将大齿轮2b输出轴的 旋转运动转化为直线移动，并带动滑块14做往复运动；三、由于滑块14与压盘16相接，所以压盘16带动皮囊17同样做往复运动，使 密封舱19内的有效容积发生周期性变化，进而使其内部压力产生周期性变化；当密封舱19内压力幅值不满足要求时，设置曲柄长度调整结构，来调整密封舱 19内压力幅值大小，具体步骤是先旋转斜块夹紧螺钉24松开夹紧斜块23，同时再松开 双圆螺母与压圈25，再通过旋转调整螺钉22实现对曲柄长度的调整，调整到位后通过曲 柄锁紧机构中的锁紧夹紧斜块23以及双圆螺母与压圈25，使燕尾块连杆轴颈8与曲柄轴 7形成“牢固”连接。所述的曲柄锁紧机构包括调节螺钉座20、挡圈21、调节螺钉22，曲柄轴7、夹 紧斜块23、斜块夹紧螺钉24，燕尾块连杆轴颈8、连杆体9、轴承压圈25，其中调节螺钉 22在节螺钉座20上，挡圈21与调节螺钉22用销连接，防止调节螺钉22轴向窜动，调节 螺钉22与燕尾块连杆轴颈8螺纹相接，旋转调节螺钉22可使燕尾块连杆轴颈8移动，实 现曲柄长度的调整；调整到位后，由于斜块夹紧螺钉24与夹紧斜块23螺纹相接，旋转斜 块夹紧螺钉24使夹紧斜块23移动，楔紧燕尾块连杆轴颈8，再用轴承压圈25通过双圆螺 母将连杆体9上的轴承内圈压紧。曲柄锁紧机构的作用是利用斜楔原理实现燕尾块连杆轴颈8与曲柄轴7之间的可
靠联接。
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当密封舱19内正负压力幅值不对称时，设置连杆长度可调整结构来调整密封舱 19内正负压力幅值对称性，调整的具体步骤是先松开锁紧螺母11，再通过旋转连接螺 纹实现对连杆长度的调整，调整到位后锁紧锁紧螺母11，使连杆体9与连杆头12形成
“牢固”连接。由于一个皮囊产生的压力达不到设计要求，因此采用两个对称的皮囊结构，为 了让密封舱内的压力同时达到最大与最小，两个皮囊运动的相位要求一致，具体步骤 是在减速器2大齿轮2b的输出轴二端分别通过两个曲柄轴7驱动各自的曲柄滑块机构 27，在装配时要保证大齿轮2b的输出轴二端连接的两个曲柄轴7的相位一致。最后通过 两个皮囊17传给密封舱，使密封舱的压力才能保持一致。
权利要求
1.一种风压疲劳试验装置，其特征是包括减速装置、密封舱、曲柄滑块机构，减速 装置中的减速器输出轴与曲柄滑块机构中的曲柄轴通过减速器输出轴的联轴器相接，密 封舱中的压盘与曲柄滑块机构中的滑块相接；当密封舱内压力幅值不满足要求时，设置 曲柄长度调整结构，来调整密封舱内压力幅值大小；当曲柄长度调整到位后，设置曲柄 锁紧机构利用斜楔原理实现燕尾块连杆轴颈与曲柄轴之间的可靠联接。
2.根据权利要求1所述的一种风压疲劳试验装置，其特征是减速装置包括减速器输出 轴的联轴器、减速器、小齿轮、大齿轮、电动机的联轴器、电动机、飞轮，其中电动机 与减速器通过电动机的联轴器相接，飞轮与减速器中的小齿轮轴相接，小齿轮装在减速 器的输入轴上，大齿轮装在减速器的输出轴上。
3.根据权利要求1所述的一种风压疲劳试验装置，其特征是密封舱包括试验门或窗、 压盘、滑块、侧座以及皮囊，其中皮囊有内圈和外圈，皮囊的内圈在压盘与小压圈之 间，并通过双头螺柱将压盘、皮囊、小压圈压紧；皮囊外圈在密封舱的环形孔与大压圈 之间，并通过双头螺柱将将密封舱的环形孔、皮囊外圈、大压圈压紧；密封舱外侧与试 验门或窗用螺栓或者螺钉连接，为保证密封性，在他们之间加橡胶密封垫。
4.根据权利要求1所述的一种风压疲劳试验装置，其特征是曲柄滑块机构包括曲柄轴 支座、曲柄轴、燕尾块连杆轴颈、连杆体、锁紧螺母、连杆头、连杆销、滑块、滑块导 向轴承座、调节螺钉；其中曲柄轴支座支撑曲柄轴，曲柄轴与燕尾块连杆轴颈相接，燕 尾块连杆轴颈与连杆体相接，连杆体与连杆头用锁紧螺母锁紧，连杆头又与滑块用连杆 销相接，滑块由滑块导向轴承座支撑，轴承压圈通过圆螺母将曲柄轴与燕尾块连杆轴颈 压紧，曲柄轴与燕尾块连杆轴颈间有调节螺钉，用以调节曲柄半径。
5.根据权利要求1所述的一种风压疲劳试验装置，其特征是设置曲柄长度调整结构， 调整密封舱内压力幅值的大小，当需要调整曲柄长度时，先旋转斜块夹紧螺钉松开夹紧 斜块，同时再松开双圆螺母与压圈，再通过旋转调整螺钉实现对曲柄长度的调整，调整 到位后通过曲柄锁紧机构中的锁紧夹紧斜块及双圆螺母与压圈，燕尾块连杆轴颈与曲柄 轴形成牢固连接。
6.根据权利要求1所述的一种风压疲劳试验装置，其特征是曲柄锁紧机构包括调节 螺钉座、挡圈、调节螺钉，曲柄轴、夹紧斜块、斜块夹紧螺钉，燕尾块连杆轴颈、连杆 体、轴承压圈，其中调节螺钉在调节螺钉座上，挡圈与调节螺钉用销连接，防止调节螺 钉轴向窜动，调节螺钉与燕尾块连杆轴颈螺纹相接，旋转调节螺钉可使燕尾块连杆轴颈 移动，实现曲柄长度的调整；调整到位后，由于斜块夹紧螺钉与夹紧斜块螺纹相接，旋 转斜块夹紧螺钉使夹紧斜块移动，楔紧燕尾块连杆轴颈，再用轴承压圈通过双圆螺母将 连杆体上的轴承内圈压紧。
7.根据权利要求1的风压疲劳试验方法，其特征是该方法包括如下步骤一、电动机轴通过联轴器将电机的旋转运动传给小齿轮，经大齿轮减速，在小齿轮 轴上装有飞轮，用于调节机器运转的速度不均勻性；二、大齿轮的输出轴通过联轴器传给曲柄滑块机构，将大齿轮输出轴的旋转运动转 化为直线移动，并带动滑块做往复运动；三、由于滑块与压盘相接，所以压盘带动皮囊同样做往复运动，使密封舱内的有效 容积发生周期性变化，进而使其内部压力产生周期性变化。
8.根据权利要求7的风压疲劳试验方法，其特征是当密封舱内压力幅值不满足要求 时，设置曲柄长度调整结构，来调整密封舱内压力幅值大小，具体步骤是先旋转斜块 夹紧螺钉松开夹紧斜块，同时再松开双圆螺母与压圈，再通过旋转调整螺钉实现对曲柄 长度的调整，调整到位后通过曲柄锁紧机构中的锁紧夹紧斜块以及双圆螺母与压圈，使 燕尾块连杆轴颈与曲柄轴形成牢固连接。
9.根据权利要求7的风压疲劳试验方法，其特征是当密封舱内正负压力幅值不对称 时，设置连杆长度调整结构来调整密封舱内正负压力幅值对称性，调整的具体步骤先 松开锁紧螺母，再通过旋转连接螺纹实现对连杆长度的调整，调整到位后锁紧锁紧螺母 使连杆体与连杆头形成牢固连接。
10.根据权利要求7的风压疲劳试验方法，其特征是当皮囊只有一个时，一个皮囊所 产生的压力是达不到设计要求，采用两个对称的皮囊结构，使密封舱内的压力同时达到 最大与最小，两个皮囊运动的相位要求一致，具体步骤是在减速器大齿轮的输出轴二 端分别通过两个曲柄轴驱动各自的曲柄滑块机构，在装配时要保证大齿轮的输出轴二端 连接的两个曲柄轴(7)的相位一致，最后通过两个皮囊传给密封舱，密封舱的压力保持 一致。
全文摘要
本发明是一种风压疲劳试验装置及其试验方法，其结构是减速装置中的减速器输出轴与曲柄滑块机构中的曲柄轴通过减速器输出轴的联轴器相接，密封舱中的压盘与曲柄滑块机构中的滑块相接；优点根据皮囊的数量，减速器输出轴可以是单输出、双输出或多个输出轴，两个及以上皮囊可全部使用曲柄和连杆长度独立可调的曲柄滑块机构，或使用曲柄和连杆长度独立可调的曲柄滑块机构；根据压力峰值保持时间的不同需要，多个曲柄滑块机构的初相位可以是相同的或是按一定规律错开排列的；本装置通过改变由机架和试验门(或窗)构成的“密封舱”内的气体压力模拟高速列车门窗所承受的交变风压载荷，真实“再现”高速列车在“会车”或“进出隧道”时门窗受力状态。
文档编号g01m17/08gk102012320sq20101053038
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者刘落明, 吕云嵩, 张 杰, 徐松南, 王坤, 王贤民, 胥保春 申请人:南京工程学院, 南京康尼机电股份有限公司