一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備及控制裝置的制作方法

本發明屬于輪軌交通系統軌道結構動力學設計領域，具體涉及一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備及控制裝置。

背景技術：

扣件是鐵路軌道鋼軌與軌枕的連接件，由扣壓件、彈性墊板、以及聯結零件組成，對緩沖輪軌沖擊、減弱振動向軌道及其下方的傳播具有重要的作用。隨著列車運行速度的提高，扣件彈性墊板復雜的非線性動力性能對輪軌相互的影響也越來越嚴重。為了準確研究扣件動力性能對輪軌系統的影響，首先需要對扣件彈性墊板復雜動力性能進行測試。

彈性墊板的動態力學行為具有強烈的時間和溫度依賴性，與初始預壓力、動載頻率、動載振幅等多種因素有關。在對彈性墊板動力性能進行測試時，目前較為常用的方式是采用動態力學分析儀(dynamicmechanicalanalysis，dma)進行測試，以及采用大型疲勞機對彈性墊板施加正弦力激勵，通過測試彈性墊板的位移響應來測試彈性墊板的動力性能。由于dma試驗多局限在線性小應變范圍內，而在列車通過時，扣件彈性墊板所受力可達70kn，應變往往會超過10％，變形中非線性特征特別明顯。因此，目前通過dma試驗獲得的小應變范圍內彈性墊板動力性能結果與列車通過時彈性墊板在大應變情況下表現的動力性能差距較大。大型疲勞試驗機在一定程度上解決了dma無法測試彈性墊板大應變動力性能的問題，但測試時正弦力激勵不易控制，實際荷載往往會超出設定范圍，而且這種方式對測試設備中力傳感器及控制系統的靈敏度要求較高，需要利用高精度的傳感器反復調試來控制加載。因此，亟需一種能測試鋼軌扣件彈性墊板動力性能隨初始預壓力、動載頻率、動載振幅的變化關系的設備，以克服現有測試設備測試時加載激勵不易控制、穩定性差等缺陷。

技術實現要素：

鑒于此，本發明的目的在于提供一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備及控制裝置，以有效地改善上述問題。

本發明的實施例是這樣實現的：

本發明實施例提供了一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備，包括：正弦位移激勵加載裝置和螺旋升降儀，所述螺旋升降儀安裝在所述正弦位移激勵加載裝置上。所述正弦位移激勵加載裝置包括：支撐架、第一動力裝置、傳動裝置和加載組件。所述第一動力裝置和所述加載組件均安裝于所述支撐架上。所述加載組件包括：輪軸和凸輪組，所述凸輪組包括：第一凸輪，所述第一凸輪與所述輪軸可拆卸連接。所述第一動力裝置通過所述傳動裝置與所述輪軸連接。所述傳動裝置用于將所述第一動力裝置的功率傳遞到所述加載組件中的所述輪軸上，以使所述第一凸輪將所述輪軸的轉動轉化為豎向運動。所述螺旋升降儀包括：第一底座、調節組件、支承板和驅動裝置。所述驅動裝置安裝于所述第一底座上，所述調節組件分別與所述第一底座和所述支承板連接。所述驅動裝置與所述調節組件傳動連接，用于控制所述調節組件的升降，以調節所述支承板的高度。

在本發明較佳的實施例中，所述凸輪組還包括：第二凸輪和第三凸輪，所述第二凸輪和所述第三凸輪均與所述輪軸可拆卸連接，使用時，所述第一凸輪、所述第二凸輪和所述第三凸輪中的任意一個凸輪設置于所述輪軸上。

在本發明較佳的實施例中，所述正弦位移激勵加載裝置還包括：變頻器，所述變頻器與所述第一動力裝置耦合，用于控制所述第一動力裝置的輸出轉速。

在本發明較佳的實施例中，所述正弦位移激勵加載裝置還包括：作動裝置，所述作動裝置包括：作動頭和傳力壓板，所述傳力壓板與所述作動頭連接，所述傳力壓板通過彈簧組件與所述支撐架連接，所述傳力壓板與所述第一凸輪接觸，在所述第一凸輪的作用下，所述傳力壓板豎直運動。

在本發明較佳的實施例中，所述支撐架包括：第二底座、頂板和支撐件，所述支撐件包括：第一支撐板和第二支撐板，所述第一動力裝置安裝于所述第二底座上，所述加載組件安裝于所述頂板上，所述第一支撐板的一端與所述第二底座連接，所述第一支撐板的另一端與所述頂板連接，所述第二支撐板的一端與所述第二底座連接，所述第二支撐板的另一端與所述頂板連接。

在本發明較佳的實施例中，所述驅動裝置包括：第二動力裝置和齒輪組件，所述齒輪組件與所述調節組件連接，所述第二動力裝置與所述齒輪組件傳動連接，用于驅動所述齒輪組件的轉動，以控制所述調節組件的升降，所述調節組件的一端與所述齒輪組件連接，所述第二動力裝置和所述齒輪組件均安裝于所述底座上。

在本發明較佳的實施例中，所述齒輪組件包括：安裝于所述第一底座的中心齒輪和與所述中心齒輪嚙合的至少兩個第一齒輪，每個所述第一齒輪均與所述調節組件連接，所述第二動力裝置與所述中心齒輪傳動連接，用于驅動所述中心齒輪轉動，以帶動每個所述第一齒輪轉動。

在本發明較佳的實施例中，所述調節組件包括：至少兩個套筒和與所述套筒相匹配的螺旋撐桿，每個所述螺旋撐桿的一端均與其對應的一個所述套筒螺紋連接，每個所述螺旋撐桿的另一端均與所述支承板連接，每個所述套筒均安裝于所述底座上，每個所述套筒均與其對應的一個所述第一齒輪連接。

在本發明較佳的實施例中，每個所述套筒均包括：內筒和外筒，所述內筒內設置有螺紋，所述內筒底端外側設置有輪齒，所述內筒與所述第一齒輪嚙合連接，所述內筒與其對應的所述螺旋撐桿的一端連接，所述外筒安裝于所述底座上，用于固定所述內筒，所述內筒可相對于所述外筒轉動。

本發明實施例還提供了一種控制裝置，包括：控制器和上述的鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備，所述控制器與所述正弦位移激勵加載裝置中的第一動力裝置耦合，用于控制所述第一動力裝置轉動，以使所述凸輪將所述輪軸的轉動轉化為豎向運動；所述控制器還與所述螺旋升降儀中的驅動裝置耦合，用于控制所述驅動裝置轉動，以控制所述螺旋升降儀中的調節組件的升降。

本發明實施例提供了一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備及控制裝置。與現有技術相比，該鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備包括螺旋升降儀和正弦位移激勵加載裝置。測試時，所述正弦位移激勵加載裝置用于向測試組件施加正弦位移激勵，所述螺旋升降儀用于調節測試組件與所述正弦位移激勵加載裝置之間的高度，以使測試組件被所述螺旋升降儀與所述正弦位移激勵加載裝置相互擠壓而發生形變。

該正弦位移激勵加載裝置包括：支撐架、第一動力裝置、傳動裝置和加載組件。其中，所述加載組件包括：輪軸和凸輪組，所述凸輪組包括第一凸輪。在傳動裝置的帶動下，可以將所述第一動力裝置的功率傳遞到所述加載組件中的所述輪軸上，以實現所述輪軸與所述第一動力裝置的同步轉動，以使所述第一凸輪將所述輪軸的轉動轉化為豎向運動，進而產生一個正弦位移激勵。通過控制第一動力裝置的輸出功率，便可以改變該正弦位移激勵的擾動頻率。解決了現有技術(例如大型疲勞機)產生的正弦力激勵不易控制，以及其加載頻率不能滿足測試的需求的問題。

螺旋升降儀包括：第一底座、調節組件、支承板和驅動裝置。在驅動裝置的作用下，可以實現調節組件的升降，即與調節組件連接的支承板相對于水平面的高度可以相對的上升或者下降，從而達到調整支承板高度的效果。該螺旋升降儀具備自動調節支承板高度的功能，可以大大降低人工調節的成本。該螺旋升降儀主要用于在彈性墊板安裝好后調整加載臺高度，使作動頭與短鋼軌能夠接觸，并調整彈性墊板的初始預壓力。此外，本發明還具備：結構簡單、調節方便、效果好、成本低、受人工的主觀因素影響較小、適用性強等諸多優點。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明實施例而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1示出了本發明實施例提供的一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備的第一視角的結構示意圖。

圖2示出了本發明實施例提供的一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備的第二視角的結構示意圖。

圖3示出了本發明實施例提供的圖1中的正弦位移激勵加載裝置的結構示意圖。

圖4示出了本發明實施例提供的圖2中的正弦位移激勵加載裝置的結構示意圖。

圖5示出了本發明實施例提供的圖3中的凸輪組的廓形示意圖。

圖6示出了本發明實施例提供的圖1中的螺旋升降儀的結構示意圖。

圖7示出了本發明實施例提供的圖6中的齒輪組件的結構示意圖。

圖8示出了本發明實施例提供的圖6中的套筒的結構示意圖。

圖9示出了本發明實施例提供的鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備在加載測試組件時的結構示意圖。

圖10示出了圖9中的測試組件與正弦位移激勵加載裝置、螺旋升降儀相作用的結構示意圖。

圖11示出了本發明實施例提供的一種控制裝置的結構框圖。

圖標：100－鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備；10－正弦位移激勵加載裝置；11－支撐架；111－第二底座；112－頂板；113－支撐件；114－第一支撐板；115－第二支撐板；13－第一動力裝置；15－傳動裝置；17－加載組件；171－輪軸；172－凸輪組；173－第一凸輪；174－第二凸輪；175－第三凸輪；18－變頻器；19－作動裝置；191－傳力壓板；192－作動頭；193－彈簧組件；20－螺旋升降儀；21－第一底座；23－驅動裝置；231－第二動力裝置；232－齒輪組件；233－中心齒輪；234－第一齒輪；25－調節組件；250－套筒；251－內筒；252－外筒；253－螺旋撐桿；27－支承板；30－測試組件；31－彈性墊板；32－第一砂布；33－第二砂布；34－鐵墊板；35－短鋼軌；36－位移傳感器；37－壓力傳感器；300－控制裝置；310－控制器；330－控制終端。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”、“耦合”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本發明實施例提供了一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備100，請參閱圖1和圖2，所述鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備100包括：螺旋升降儀20和正弦位移激勵加載裝置10。測試時，所述正弦位移激勵加載裝置10用于向測試組件施加正弦加載激勵，所述螺旋升降儀20用于調節測試組件與所述正弦位移激勵加載裝置10之間的高度，以使測試組件被所述螺旋升降儀20與所述正弦位移激勵加載裝置10相互擠壓而發生形變。

為了清楚的說明螺旋升降儀20和正弦位移激勵加載裝置10的工作原理及其構造，下面將分別對螺旋升降儀20和正弦位移激勵加載裝置10進行介紹。

請參閱圖3和圖4，該正弦位移激勵加載裝置10包括：支撐架11、第一動力裝置13、傳動裝置15和加載組件17。

所述支撐架11用于固定第一動力裝置13、傳動裝置15和加載組件17。即，所述第一動力裝置13和所述加載組件17均安裝于所述支撐架11上，所述第一動力裝置13和所述加載組件17通過所述傳動裝置15連接。于本實施例中，優選地，所述支撐架11包括：第二底座111、頂板112和支撐件113。

所述第二底座111的形狀可以有多種，例如，可以是圓形，也可以是長方形，還可以是三角形等等。于本實施例中，優選地，所述第二底座111的形狀可以為長方形。優選地，所述第二底座111的材質可以為金屬材質，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。

所述第二底座111與所述頂板112通過所述支撐件113連接。其中，所述第二底座111與所述支撐件113的連接的方式可以有多種，例如，可以是通過中間件連接，例如，該中間件為：螺母和螺桿、螺釘等；也可以是通過粘合、焊接等方式連接，還可以是通過組合方式連接，例如，通過凹槽與凸塊等組合方式連接；亦或者是一體成型等。于本實施例中，優選地，所述第二底座111與所述支撐件113通過中間件連接。

所述支撐件113用于固定所述頂板112，即，所述支撐件113的一端與所述第二底座111連接，所述支撐件113的另一端與所述頂板112連接，從而將頂板112固定住。于本實施例中，優選地，所述支撐件113包括：第一支撐板114和第二支撐板115。

所述第一支撐板114的一端與所述第二底座111連接，所述第一支撐板114的另一端與所述頂板112連接。所述第一支撐板114的形狀可以有多種，于本實施例中，優選地，所述第一支撐板114的形狀可以為長方形。優選地，所述第一支撐板114的材質可以為金屬材質，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。

所述第二支撐板115的一端與所述第二底座111連接，所述第二支撐板115的另一端與所述頂板112連接。所述第二支撐板115的形狀可以有多種，于本實施例中，優選地，所述第二支撐板115的形狀可以為長方形。優選地，所述第二支撐板115的材質可以為金屬材質，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。

其中，優選地，該第一支撐板114的一端與所述第二底座111的一端連接，所述第一支撐板114的另一端與所述頂板112的一端連接。該第二支撐板115的一端與所述第二底座111的另一端連接，所述第二支撐板115的另一端與所述頂板112的另一端連接。第二底座111、第一支撐板114、第二支撐板115和頂板112構成一個長方形或者梯形等。

所述頂板112與所述第二底座111通過所述支撐件113連接。其中，所述頂板112與所述支撐件113的連接的方式可以有多種，于本實施例中，優選地，所述頂板112與所述支撐件113通過中間件連接。優選地，所述頂板112的一端與第一支撐板114連接，所述頂板112的另一端與所述第二支撐板115連接。

所述頂板112的形狀可以有多種，例如，可以是圓形，也可以是長方形，還可以是三角形等等。于本實施例中，優選地，所述頂板112的形狀可以為長方形。優選地，所述頂板112的材質可以為金屬材質，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。

所述第一動力裝置13安裝于所述支撐架11上，優選地，所述第一動力裝置13安裝于所述第二底座111上。所述第一動力裝置13與所述加載組件17通過所述傳動裝置15連接，用于使所述加載組件17產生正弦位移激勵。于本實施例中，優選地，所述第一動力裝置13包括但不限于：電機。其中，該電機可以是目前市場上常使用的交流電機。于本實施例中，優選地，所述電機為三相異步電機。

其中，應當理解的是，可以根據實際使用需要，可以選擇性地選擇是否使用驅動器來驅動電路。由于驅動器與電機之間的連接關系屬于公知常識，在此，不對在選用驅動器的情況下，對驅動器與電機之間的連接關系進行說明。因此，不應將驅動器的有無理解成是對本發明的限制。

所述傳動裝置15分別與所述第一動力裝置13和所述加載組件17連接，用于將所述第一動力裝置13的功率傳遞到所述加載組件17上，以使所述加載組件17產生正弦位移激勵。該傳動裝置15的結構可以有多種，例如，可以是同步帶，也可以是鏈條，還可以是齒輪等，于本實施中，優選地，該傳動裝置15可以為同步帶。

所述加載組件17安裝于所述支撐架11上，優選地，所述加載組件17安裝于所述頂板112上。所述加載組件17與第一動力裝置13通過所述傳動裝置15連接，所述加載組件17可以根據該第一動力裝置13輸出的功率產生一個正弦位移激勵。進一步優選地，所述加載組件17包括：輪軸171和凸輪組172。

所述輪軸171固定于所述頂板112上，通過所述傳動裝置15與所述第一動力裝置13連接，該輪軸171在傳動裝置15的帶動下，可以實現與所述電機的同步轉動。

所述凸輪組172中的第一凸輪173設置于所述輪軸171上，在傳動裝置15的帶動下所述第一凸輪173可以將所述輪軸171的轉動轉化為豎向運動，從而產生一個正弦位移激勵。其中，所述第一凸輪173與所述輪軸171的連接方式可以有多種，優選地，該第一凸輪173通過螺桿和螺母、螺釘等中間件與該輪軸171可拆卸連接，以便于更換該第一凸輪173。其中，為了更可能的滿足測試的需求，需要改變激勵的振幅，發明人經過研究發現，通過改變凸輪的凸起高度可實現改變激勵的振幅，因此，本實施例中，如圖5所示，所述凸輪組172至少包括三種不同結構的凸輪，分別為第一凸輪173、第二凸輪174和第三凸輪175。根據實際的使用需求，使用時，選擇性的將所述第一凸輪173、所述第二凸輪174和所述第三凸輪175中的其中一個凸輪設置于所述輪軸171上。例如，將第一凸輪173設置于所述輪軸171上。

為了盡可能滿足在大頻率范圍內彈性墊板動力性能的測試需求，例如，0－1000hz范圍內，優選地，所述正弦位移激勵加載裝置10還包括：變頻器18。所述變頻器18與所述第一動力裝置13耦合，用于控制所述第一動力裝置13的輸出轉速，以實現對位移激勵擾動頻率的改變。其中，變頻器18和三相異步電機連接時，優選地，直接將變頻器18的u/v/w三個端子用合適的導線按順序分別連接到的電機的u/v/w端子即可。

其中，還可以通過在凸輪上設置凸起部的方式來實現對位移激勵擾動頻率的改變，即可以通過變頻器18控制三相異步電機的輸出轉速，與改變凸輪上凸起部的數目相結合的方式控制位移激勵擾動頻率，極大地增加了動載激勵頻率范圍，可實現1000hz范圍內彈性墊板動力性能的測試。

其中，以圖5所示的凸輪組172的廓形示意圖對第一凸輪173、第二凸輪174和第三凸輪175進行說明。其中，設置于第一凸輪173上的凸起部的數量與設置于第二凸輪174上的凸起部的數量相同，例如，其凸起部的數量為1。設置于第三凸輪175上的凸起部的數量與設置于第意凸輪上的凸起部的數量不同，例如，設置于第三凸輪175上的凸起部的數量為5，優選地，5個凸起部等間隔設置于第三凸輪175上。其中，使用第一凸輪173時，其產生的激勵的振幅為1mm；使用第二凸輪174時，其產生的激勵的振幅為2mm；使用第三凸輪175時，其產生的激勵的振幅為1mm。其中，凸起部的數量可以改變位移激勵擾動頻率，凸輪的凸起高度可以改變激勵的振幅。

在對彈性墊板進行動力性能測試時，為了盡可能模仿出實際車輪與鋼軌的接觸狀態，于本實施例中，優選地，所述正弦位移激勵加載裝置10還包括：作動裝置19。所述作動裝置19包括：作動頭192和傳力壓板191。

所述傳力壓板191通過彈簧組件193與所述支撐架11連接。優選地，該傳力壓板191通過彈簧組件193固定于頂板112上，以保證凸輪與傳力壓板191緊密接觸，在所述凸輪的作用下，所述傳力壓板191可豎直運動。所述傳力壓板191的形狀可以有多種，于本實施例中，優選地，所述傳力壓板191呈“t”字狀。其中，優選地，所述彈簧組件193可以是包括一組支撐彈簧，也可以是包括兩組支撐彈簧，還可是包括兩組以上的支撐彈簧。于本實施例中，優選地，該彈簧組件193包括兩組支撐彈簧。由于傳力壓板191是通過彈簧組件193固定于頂板112上的，因此彈簧組件193處于壓縮狀態，以此保證凸輪與作動裝置19緊密接觸，即確保凸輪轉動產生的豎向運動與作動裝置19的豎向運動一致。

所述作動頭192與所述傳力壓板191連接，所述作動頭192的尺寸可以有多種，優選地，作動頭192的半徑與鐵路車輛車輪半徑相同，以盡可能模仿實際車輪與鋼軌的接觸狀態。

其中，上述中的凸輪是第一凸輪173、第二凸輪174或第三凸輪175的簡稱。

其中，螺旋升降儀20安裝在正弦位移激勵加載裝置10上，進一步地，螺旋升降儀20安裝在正弦位移激勵加載裝置10中的第二底座111上。如圖6所示，該螺旋升降儀20包括：第一底座21、驅動裝置23、調節組件25和支承板27。

所述第一底座21的形狀可以有多種，例如，可以是圓形，也可以是長方形，還可以是三角形等等。于本實施例中，優選地，所述第一底座21的形狀可以為長方形。優選地，所述第一底座21的材質可以為金屬材質，其中，所述第一底座21的材質可以有多種，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。

所述第一底座21分別與所述驅動裝置23和所述調節組件25連接。其中，所述第一底座21與所述驅動裝置23連接的方式可以有多種，例如，可以是通過中間件連接，例如，該中間件為：螺母和螺桿、螺釘等；也可以是通過粘合、焊接等方式連接，還可以是通過組合方式連接，例如，通過凹槽與凸塊等組合方式連接。于本實施例中，優選地，所述驅動裝置23通過中間件安裝于所述第一底座21上。所述第一底座21與所述調節組件25的連接方式可以有多種，其連接方式可以參見上述的第一底座21與驅動裝置23連接的方式，為了避免累贅，此處不再一一舉例。

所述驅動裝置23安裝于所述第一底座21上，且與所述調節組件25連接。該驅動裝置23用于控制調節組件25的升降，以調節所述支承板27的高度。于本實施例中，優選地，所述驅動裝置23包括：第二動力裝置231和齒輪組件232。

所述第二動力裝置231安裝于所述第一底座21上，且與所述齒輪組件232傳動連接，用于驅動所述齒輪組件232的轉動，以控制所述調節組件25的升降。所述第二動力裝置231包括但不限于：電機。其中，該電機可以是目前市場上常使用的交流電機。由于，該電機只需要驅動齒輪組件232旋轉即可，不需要太大的功率，為了節約成本，于本實施例中，優選地，該電機可以為單相交流電動機。

所述齒輪組件232安裝于所述第一底座21上，且與所述第二動力裝置231傳動連接，在第二動力裝置231的驅動下，該齒輪組件232可以實現逆時針旋轉，或者順時針旋轉，從而實現對調節組件25的調節，以便于調節所述支承板27的高度。其中，該齒輪組件232還與調節組件25連接，于本實施例中，如圖7所示，優選地，該齒輪組件232包括：中心齒輪233和與該中心齒輪233嚙合的第一齒輪234。

所述中心齒輪233安裝于第一底座21上，與所述第二動力裝置231傳動連接。該中心齒輪233還與至少兩個第一齒輪234嚙合。在第二動力裝置231的作用下，該中心齒輪233可以逆時針或者逆時針旋轉，以帶動第一齒輪234可以逆時針或者逆時針旋轉。

所述第一齒輪234安裝于第一底座21上，與所述中心齒輪233嚙合，此外，該第一齒輪234還與調節組件25連接。所述第一齒輪234的數量可以是2個，也可以是2個以上，于本實施例中，優選地，所述第一齒輪234的數量可以是4個。例如，該4個第一齒輪234分布于所述第一底座21的4個邊角處，即，位于中心齒輪233的左上角的所述第一底座21上設置有一個第一齒輪234，位于中心齒輪233的左下角的所述第一底座21上設置有一個第一齒輪234，位于中心齒輪233的右上角的所述第一底座21上設置有一個第一齒輪234，位于中心齒輪233的右下角的所述第一底座21上設置有一個第一齒輪234。

所述調節組件25用于調節支承板27的高度，該調節組件25的分別與所述第一底座21和所述支承板27連接。于本實施例中，優選地，所述調節組件25包括：套筒250和與所述套筒250相匹配的螺旋撐桿253。

所述套筒250安裝于所述第一底座21上，與第一齒輪234嚙合。此外，該套筒250還與螺旋撐桿253螺紋連接。所述套筒250的數量與所述第一齒輪234的數量相匹配，即所述套筒250的數量可以是2個，也可以是2個以上，于本實施例中，優選地，所述套筒250的數量可以是4個。例如，該4個套筒250分布于所述第一底座21的4個邊角處，即，左上角、左下角、右上角和右下角。于本實施例中，如圖8所示，優選地，每個所述套筒250均包括：內筒251和外筒252。

所述內筒251內設置有內螺紋，與其對應的所述螺旋撐桿253的一端螺紋連接。所述內筒251底端外側設置有輪齒，即，外筒252套設于內筒251上時，裸露于外筒252的所述內筒251一端設置有輪齒。所述內筒251與其對應的一個所述第一齒輪234通過齒嚙合連接，可在第一齒輪234的帶動下實現轉動，進而帶動螺旋撐桿253實現升降。

所述外筒252安裝于所述第一底座21上，用于固定所述內筒251，所述內筒251可相對于所述外筒252轉動。在第二動力裝置231的驅動下，中心齒輪233轉動，進而帶動中心齒輪233周圍的4個第一齒輪234轉動，從而帶動套筒250轉動，實現螺旋撐桿253的升降，達到調整支承板27高度的效果。其中，優選地，套筒250的數量與第一齒輪234的數量相匹配，優選地，套筒250的數量可以為4個。

所述螺旋撐桿253的一端與其對應的一個所述套筒250螺紋連接，所述螺旋撐桿253的另一端與所述支承板27連接。優選地，在與套筒250連接的所述螺旋撐桿253上設置有外螺紋，該外螺紋與設置于套筒250內的內螺紋相匹配。所述螺旋撐桿253的數量與所述套筒250的數量相匹配，即所述螺旋撐桿253的數量可以是2個，也可以是2個以上，于本實施例中，優選地，所述螺旋撐桿253的數量可以是4個。

其中，在第二動力裝置231的驅動下，中心齒輪233轉動，進而帶動中心齒輪233周圍的4個第一齒輪234轉動，從而帶動套筒250轉動。例如，當套筒250逆時針轉動時，螺旋撐桿253相對與套筒250向上運動，此時支承板27相對于地面的高度增加，當套筒250順時針轉動時，螺旋撐桿253相對與套筒250向下運動，此時支承板27相對于地面的高度減小，以此，來實現對所述支承板27的高度的調節。

所述支承板27的形狀可以有多種，例如，可以是圓形，也可以是長方形，還可以是三角形等等。于本實施例中，優選地，所述支承板27的形狀可以為長方形。優選地，所述支承板27的材質可以為金屬材質，其中，所述支承板27的材質可以有多種，例如，可以是由鐵質材料制成，也可以是由鋼質材料制成，還可以是合金制成，例如由不銹鋼材質制成等。優選地，該支承板27可以為支承鋼板。

所述支承板27與調節組件25連接，優選地，該支承板27與螺旋撐桿253連接。其中，該螺旋撐桿253與支撐板的連接方式可以有多種，例如，可以是通過粘合、焊接等方式連接，也可以是通過螺桿和螺母、螺釘等中間件連接，還可以是一體成型等。優選地，該支承板27與螺旋撐桿253可以是通過中間件連接的。

其中，螺旋升降儀20安裝在正弦位移激勵加載裝置10上，進一步的螺旋升降儀20中的第一底座21安裝在正弦位移激勵加載裝置10中的第二底座111上，其連接方式可以有多種，例如，通過螺桿和螺母、螺釘等中間件連接。

測試時，將測試組件30加載于螺旋升降儀20上，如圖9所示。通過調節螺旋升降儀20的高度，使測試組件30與正弦激勵加裝裝置相接觸，然后控制正弦激勵加裝裝置對彈性墊板31進行正弦位移激勵試驗。其中，以圖10所示的裝載方式對測試組件30進行安裝。在支承板27上依次安裝：第一砂布32(有砂粒面朝上)、被測彈性墊板31、第二砂布33(有砂粒面朝下)、鐵墊板34、短鋼軌35。在支承板27對角上布置2個獨立的位移傳感器36，測定鐵墊板34的垂向位移，在傳力壓板191與作動頭192之間布置一個壓力傳感器37，以測定作動頭192所受的壓力。然后，檢查試驗設備的連接狀態，確保螺旋升降儀20、正弦位移激勵加載裝置10、位移傳感器36、壓力傳感器37可正常工作，并將壓力傳感器37和位移傳感器36初始狀態調整歸零。

準備就緒后，通過控制螺旋升降儀20來調整支承板27高度，并實時關注壓力傳感器37讀數，待彈性墊板31受預壓力達到測試工況要求時，停止螺旋升降儀20的升降。待預壓力讀數穩定后，控制位移激勵加載裝置對彈性墊板31進行正弦位移激勵試驗。需要注意的是，位移激勵加載裝置加載時，通過控制異步電機頻率對加載頻率進行調節，加載頻率需由小到大緩慢調節，直至返回的實測加載頻率達到試驗要求頻率。待加載穩定后，繼續對彈性墊板31加載至少100次，高頻加載時可適當增加加載次數，最終選取最后20個連續循環加載中的力和位移數據進行數據處理，計算彈性墊板31動力性能。

其中，位移傳感器36僅用于測試彈性墊板31在力作用下發生的壓縮變形位移，因此對位移傳感器36的原理、構造并沒有固定要求，只對位移傳感器36測試精度、采樣頻率及量程有要求。本實施例中，優選地，選用采樣頻率大于等于2000hz，測試量程大于等于10mm，測試精度小于等于0.01mm的位移傳感器36。例如，選用型號為wydc－10l、wydc－5d、ghsd750、cd375、hstar750、ghsd750等型號的位移傳感器。

其中，壓力傳感器37僅用于測試彈性墊板31所受的壓力，因此對壓力傳感器37的原理、構造并沒有固定要求，只對壓力傳感器37測試精度、采樣頻率及量程有要求。本實施例中，優選地，選用采樣頻率大于等于2000hz，測試量程大于等于150kn，測試精度小于等于500n的壓力傳感器37。例如，選用型號為m10b、n10b、c10e、myd－8433、myz－133等型號的壓力傳感器。

本發明實施例還提供了一種控制裝置300，如圖11所示。該控制裝置300包括：控制器310、控制終端330和上述的鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備100。

所述控制器310與所述螺旋升降儀20中的驅動裝置23耦合，用于控制所述驅動裝置23轉動，以控制所述螺旋升降儀20中的調節組件25的升降。優選地，該控制器310與驅動裝置23中的第二動力裝置231耦合，用于控制電機的轉速、轉向以及輸出功率等，例如，控制電機逆時針旋轉或順時針旋轉，以實現螺旋撐桿253的升降，達到調整支承鋼板高度的效果。

此外，所述控制器310還與所述正弦位移激勵加載裝置10中的第一動力裝置13耦合，用于控制所述第一動力裝置13轉動，以使所述正弦位移激勵加載裝置10中的加載組件17產生正弦位移激勵。優選地，該控制器310與第一動力裝置13中的電機耦合，用于控制電機的轉速、轉向以及輸出功率等，例如，控制電機逆時針旋轉或順時針旋轉，進而實現輪軸171的逆時針旋轉或順時針旋轉，以使凸輪將所述輪軸171的轉動轉化為豎向運動，從而產生一個正弦位移激勵。

其中，進一步優選地，該控制器310通過控制變頻器18輸出交流頻率，進而控制三相異步電機的轉速和功率。其連接方式上，控制器310與變頻器18通過plc模塊和變頻器18上的rs485通訊接口進行通信，采用plc編程通信控制。該變頻器18與電機連接時，直接將變頻器18的u/v/w三個端子用合適的導線按順序分別連接到的電機的u/v/w端子即可。其中，優選地，該控制器310集成了plc控制模塊，以便于控制變頻器18輸出交流頻率，進而控制三相異步電機的轉速和功率。

其中，所述控制器310可以是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的控制器310可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、網絡處理器(networkprocessor，np)等；還可以是數字信號處理器(digitalsignalprocessing，dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、現成可編程門陣列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。通用處理器可以是微處理器或者該控制器310也可以是任何常規的處理器等。于本實施例中，優選地，該控制器310可以是stm32系列的處理器，例如stm32f103c8t6、stm32f103vet6等型號。優選地，該控制器310預留串行通訊接口(即com口)。

所述控制終端330與所述控制器310耦合，用于控制控制器310，以控制電機的轉速、轉向以及輸出功率等，例如，所述控制終端330向控制器310發送控制指令，以控制電機逆時針或者順時針旋轉。其中，所述控制終端330包括但不限于：電腦。優選地，該控制終端330通過串口線與控制器310連接，實現對電機的控制。

綜上所述，本發明實施例提供了一種鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備及控制裝置。該鐵路扣件彈性墊板垂向動力性能測試設備包括螺旋升降儀和正弦位移激勵加載裝置。測試時，所述正弦位移激勵加載裝置用于向測試組件施加正弦加載激勵，所述螺旋升降儀用于調節測試組件與所述正弦位移激勵加載裝置之間的高度，以使測試組件被所述螺旋升降儀與所述正弦位移激勵加載裝置相互擠壓而發生形變。

該正弦位移激勵加載裝置包括：支撐架、第一動力裝置、傳動裝置、加載組件、變頻器和作動裝置。其中，該支撐架包括：第二底座、頂板、第一支撐板和第二支撐板。所述加載組件包括：輪軸和凸輪組，所述凸輪組包括：第一凸輪、第二凸輪和第三凸輪。在傳動裝置的帶動下，可以將所述第一動力裝置的功率傳遞到所述加載組件中的所述輪軸上，以實現所述輪軸與所述第一動力裝置的同步轉動，以使所述第一凸輪將所述輪軸的轉動轉化為豎向運動，進而產生一個正弦位移激勵。其次，通過控制變頻器輸出交流頻率，進而控制三相異步電機的轉速和功率便可以改變該激勵的擾動頻率。此外，通過改變凸輪上凸起部的數目以及凸輪的凸起高度便可以改變位移激勵擾動頻率以及位移激勵的振幅。加之，采用半徑與鐵路車輛車輪半徑相同的作動頭來盡可能模仿出實際車輪與鋼軌的接觸狀態，以保證測試的準確性以及可行性，使其所得的測試數據更加可信。該正弦位移激勵加載裝置解決了現有技術(例如大型疲勞機)產生的正弦力激勵不易控制，以及其加載頻率不能滿足測試的需求的問題。

該螺旋升降儀包括：第一底座、第二動力裝置、齒輪組件(包括：中心齒輪和4個第一齒輪)、套筒、螺旋撐桿、支承板等。在第二動力裝置的作用下，該中心齒輪可以順時針或者逆時針轉動，進而帶動該中心齒輪周圍的4個第一齒輪順時針或者逆時針輪動，從而帶動套筒順時針或者逆時針轉動，實現螺旋撐桿的升降，達到調整支承板高度的效果，具備自動調節支承板高度的功能，可以大大降低人工調節的成本。在對彈性墊板的動力性能進行測試時，該螺旋升降儀主要用于在彈性墊板安裝好后調整加載臺高度，使作動頭與短鋼軌能夠接觸，并調整彈性墊板的初始預壓力。此外，本發明還具備：結構簡單、調節方便、效果好、成本低、受人工的主觀因素影響較小、適用性強等諸多優點。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。