專利名稱：搖枕載荷測試方法
技術領域：
本發明涉及列車的搖枕結構。
背景技術：
從我國貨車裝備技術近十余年來的發展情況看，貨車結構的疲勞可靠性問題是制 約貨車裝備技術提升的關鍵因素。如果貨車結構在顯著低于設計壽命時過早地發生疲勞裂 損，將使貨車的維修費用居高不下，并嚴重危及行車安全。由于貨車現行結構強度設計規 范和試驗標準尚不完善，特別是缺少符合我國實際運用條件的疲勞強度設計規范和試驗標 準。因此，進行貨車載荷譜測試，更新我國貨車結構的強度設計規范和試驗標準，已成為一 項非常緊迫的工作。在貨車載荷譜測試工作中，一般以轉向架搖枕為傳感器，通過測力搖枕來測試車 體上的垂向、側滾和扭轉載荷，其具體測試方法包括以下步驟1、貼應變片；如圖1所示，搖枕10包括心盤11和設置在心盤11兩側的旁承12，現 有的測試方法是在旁承盒處粘貼應變片13，在搖枕10的中央對稱面14處粘貼應變片15， 并在中央對稱面14附近且應力較大、應力梯度較小的部位粘貼應變片16 ；2、進行標定試驗；其又包括以下步驟1)在實驗室中，分別在心盤11和兩個旁承12處依次加載荷PpP2、P3，并同時測量 各應變片處的應力大小；其中，載荷Pi與搖枕10的中央對稱面15之間存在偏心距L ；2)在車輛運行中實測，全程連續采集，得到各應變片13、15、16的粘貼位置的應 變_時間歷程，計算得到各應變片13、15、16的粘貼位置的實測應力值；3)以實驗室測試數據和實測數據為已知條件，根據疊加原理建立方程組，然后解 方程組，得到心盤11和兩個旁承12處的實際載荷以及實際偏心距，完成搖枕心盤和旁承載 荷的標定，并分解計算出三種載荷Pi、P2、P3的標定系數；3、通過標定試驗所得出的標定系數，將各個應變片13、15、16的粘貼位置的應 變_時間歷程轉變為載荷_時間歷程。雖然上述現有的搖枕載荷測試方法為我國貨車結構的疲勞可靠性分析所大量采 用，然而，測試工作者也在工作過程中發現其存在測試結構不夠準確的問題，原因在于1、由于搖枕的心盤處難以直接粘貼應變片，因此只能通過標定試驗來間接得到心 盤處的載荷值，這中間的過程復雜，必然存在誤差。2、使用應變片測量應力值，通過解方程求得載荷值，其測量精度遠低于測力傳感 器的測量精度。3、使用應變片測量得到的是應變值，需要繁雜的后期工作才能轉化為我們需要的 載荷值。
因為上述因素的存在，使得通過現有的搖枕載荷測試方法得到的貨車載荷譜不夠 精準，甚至影響貨車結構的疲勞可靠性研究工作的進行，成為本領域技術人員所急需解決 的問題。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種搖枕載荷測試方法，提高搖枕 載荷測試工作的測試精度。為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括一種搖枕載荷測試方法，其特征在于，包括以下步驟1)在所述的搖枕的心盤處加工有一個心盤測力座，在所述的搖枕的每個旁承處加 工有一個旁承測力座，在所述的心盤測力座與旁承測力座中分別安裝心盤測力傳感器組件 與旁承測力傳感器，然后將所述的搖枕安裝到轉向架上；其中所述的心盤測力傳感器組 件中左右對稱地設置有至少一對心盤力傳感器；2)在車輛運行中進行實測，以信號采集裝置收集所述的心盤測力傳感器組件與旁 承測力傳感器所測得的信號；3)以信號采集裝置收集到的信號為依據，計算得到心盤和旁承處的載荷_時間歷 程，其中心盤力包括心盤中心力和心盤力偏移量，所述的心盤中心力等于心盤測力傳感器 組件中所有心盤力傳感器的受力總和，所述的心盤力偏移量通過心盤測力傳感器組件中左 右對稱布置的心盤力傳感器的輸出量和各心盤力傳感器的相對位置計算得到。與現有技術相比較，采用上述技術方案的本發明具有的優點在于1、通過直接測量的方式得到心盤力，可以顯著提高心盤力的測試精度；2、減少了實驗室中進行載荷標定的步驟，縮短了測試工作的周期，節約了人力和 物力；3、由于采用力傳感器來替代由應變片測試結構進行載荷識別所得到的載荷值，可 以極大地提高測試結果的精度；4、由力傳感器可以直接得到載荷值，減少后期工作量，并加快貨車載荷譜的編制 速度。
圖1是現有的測力搖枕進行載荷標定時載荷與測點位置示意圖；圖2是本發明采用的搖枕的半剖示意圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是圖2的B-B剖視圖；圖5是圖2的俯視圖；圖6是心盤測力傳感器組件的平面結構示意圖(不帶蓋板)；圖7是圖6的C-C剖視圖(帶蓋板和心盤力傳感器)。附圖標記說明搖枕10 ；搖枕10，；心盤11 ；旁承12 ；應變片13 ；中央對稱面14 ； 應變片15 ；應變片16 ；載荷Pi、P2、P3 ；偏心距L ；心盤測力座20 ；凸起的邊緣201 ；定位銷孔 21 ；中心銷孔22 ；心盤測力傳感器組件30 ；底座31 ；通孔311 ；柱孔312 ；定位孔313 ；蓋板
432 ；心盤力傳感器33 ；通孔321 ；旁承測力座40 ；彈性旁承42 ；旁承測力傳感器43。
具體實施例方式如圖2所示，是本發明采用的搖枕載荷測試結構，所述的搖枕10’包括心盤11和 設置在心盤11兩側的旁承12，其改進之處包括在心盤11處加工有一個心盤測力座20，所述的心盤測力座20為圓形盲孔，可供一 個心盤測力傳感器組件30放置其中，心盤測力座20邊上有一圈凸起的邊緣201，以代替搖 枕10’上的下心盤；所述的搖枕10’的心盤11安裝在轉向架上的時候，首先將所述的心盤 測力傳感器組件30放置在所述的心盤測力座20的底部，然后使車體的下心盤落入凸起的 邊緣201中，并壓在所述的心盤測力傳感器組件30上方，然后使用一根銷軸穿過下心盤、所 述的心盤測力傳感器組件30以及心盤測力座20底部所設置的中心銷孔22，以將搖枕10’ 與車體樞接在一起(由于所述的下心盤和銷軸均是采用現有結構，在此圖中并沒有繪制出 來)。而本實施例與現有結構之間的差別是去除了現有搖枕上的下心盤，使得車體的上心 盤的垂向作用力可以完全作用在所述的心盤測力傳感器組件30上；而且，所述的心盤測力 座20朝心盤11的上表面延伸的一圈凸起的邊緣201，能夠卡住下心盤的邊緣，使得下心盤 放置在心盤測力座20中的時候不會發生水平方向的位移。另外，在每個旁承12處加工有一個旁承測力座40，所述的旁承測力座40為一個 近似長方形的盲孔，所述的盲孔有約一半的深度處于搖枕10’上表面之下，另一半的深度凸 出于搖枕10’上表面，在所述的旁承測力座40的底部放置旁承測力傳感器43，在所述的旁 承測力座40的上部放置原有的彈性旁承42，并確保彈性旁承42的上平面與原設計高度一 致。所述的搖枕10’的旁承12安裝在轉向架上的時候，所述的車體的上旁承與所述的彈性 旁承42的上平面抵接。至于所述的心盤測力傳感器組件30的結構，如圖6、圖7所示，其包括底座31與 蓋板32，所述的底座31呈圓柱狀，在其中心開設有一個通孔311，以供所述的銷軸通過，所 述的底座31上左右對稱地開設有四對柱孔312，每個所述的柱孔312下端封閉，上端開放， 可用來容置一個心盤力傳感器33，在所述的底座31上還設有至少兩個定位孔313，所述的 定位孔313與心盤測力座20中設置的兩個定位銷孔21的位置相對應，并通過兩個定位銷 (圖中未示)穿接定位，以保證測心盤測力傳感器組件30呈左右對稱地安裝在心盤測力座 20中。從圖7中可以看到，所述的心盤力傳感器33的高度大于所述的柱孔312的深度， 因此其一端突出于底座31的上表面。所述的蓋板32呈平板狀，其中心開設有一個通孔321， 以供所述的銷軸通過，所述的蓋板32的下表面能夠與每個所述的心盤力傳感器33的突出 端接觸，蓋板32的上表面則能夠與所述的上心盤接觸，以將上心盤的作用力準確地傳遞到 所述的心盤力傳感器33上。使用上述搖枕10’來進行貨車載荷譜測試工作，無需標定試驗就可以直接在車輛 運行中進行實測，以得到心盤11和旁承12處的載荷-時間歷程，其過程如下1)在所述的搖枕10’上安裝所述的心盤測力傳感器組件30與旁承測力傳感器43， 并將所述的搖枕10’安裝到轉向架上；2)在車輛運行中進行實測，以信號采集裝置收集所述的心盤測力傳感器組件30與旁承測力傳感器43所測得的信號；3)以信號采集裝置收集到的信號為依據，計算得到心盤11和旁承12處的載 荷_時間歷程；其中旁承力可由旁承測力傳感器43測得的壓力信號直接得到，而心盤力 包括心盤中心力和心盤力偏移量，所述的心盤中心力等于心盤測力傳感器組件30中所有 心盤力傳感器33的受力總和，所述的心盤力偏移量通過心盤測力傳感器組件30中左右對 稱布置的心盤力傳感器33的輸出量和各心盤力傳感器33的相對位置計算得到。以上僅是本發明的一個較佳的實施例，而實際上，還可以在上述實施例的基礎上 作出一些修改，例如，所述的底座31上左右對稱地設置的柱孔312的數目可以是一對、兩 對、三對、五對或者更多對；甚至，還可以將柱孔312設置成位置不對稱的，例如三個柱孔 312呈三角形分布，只是這樣一來，計算心盤力偏移量的計算公式較為復雜而已。通過以上描述，可知本發明所具有的優點有1、通過直接測量的方式得到心盤力，可以顯著提高心盤力的測試精度；2、減少了實驗室中進行載荷標定的步驟，縮短了測試工作的周期，節約了人力和 物力；3、由于采用力傳感器來替代由應變片測試結構進行載荷識別所得到的載荷值，可 以極大地提高測試結果的精度；4、由力傳感器可以直接得到載荷值，減少后期工作量，并加快貨車載荷譜的編制 速度。以上說明對本發明而言只是說明性的，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范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落 入本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種搖枕載荷測試方法，其特征在于，包括以下步驟1)在所述的搖枕的心盤處加工有一個心盤測力座，在所述的搖枕的每個旁承處加工有一個旁承測力座，在所述的心盤測力座與旁承測力座中分別安裝心盤測力傳感器組件與旁承測力傳感器，然后將所述的搖枕安裝到轉向架上；其中所述的心盤測力傳感器組件中左右對稱地設置有至少一對心盤力傳感器；2)在車輛運行中進行實測，以信號采集裝置收集所述的心盤測力傳感器組件與旁承測力傳感器所測得的信號；3)以信號采集裝置收集到的信號為依據，計算得到心盤和旁承處的載荷 時間歷程，其中心盤力包括心盤中心力和心盤力偏移量，所述的心盤中心力等于心盤測力傳感器組件中所有心盤力傳感器的受力總和，所述的心盤力偏移量通過心盤測力傳感器組件中左右對稱布置的心盤力傳感器的輸出量和各心盤力傳感器的相對位置計算得到。
全文摘要
本發明是一種搖枕載荷測試方法，包括1)在所述的搖枕的心盤處加工有一個心盤測力座，在所述的搖枕的每個旁承處加工有一個旁承測力座，在所述的心盤測力座與旁承測力座中分別安裝心盤測力傳感器組件與旁承測力傳感器，然后將所述的搖枕安裝到轉向架上；2)在車輛運行中進行實測，以信號采集裝置收集所述的心盤測力傳感器組件與旁承測力傳感器所測得的信號；3)以信號采集裝置收集到的信號為依據，計算得到心盤和旁承處的載荷-時間歷程。由于本發明通過直接測量的方式得到心盤力以及心盤力的偏移量和旁承力，可以顯著提高心盤力的測試精度；并能夠減少實驗室中進行載荷標定的步驟，縮短了測試工作的周期，節約了人力和物力。
文檔編號G01L1/00GK101979975SQ201010525578
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者劉志明, 孫守光, 李強, 謝基龍 申請人:北京交通大學