空氣彈簧力學性能測試裝置以及實驗機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及力學性能測試裝置，特別設計用于測試空氣彈簧力學性能的裝置。本發(fā)明還涉及包括這種空氣彈簧力學性能測試裝置的實驗機。
【背景技術】
[0002]空氣彈簧是指在可伸縮的密閉容器中充以壓縮空氣，利用空氣彈性作用的彈簧?？諝鈴椈删哂蟹蔷€性特點，并且可根據車輛振動性能設計成較為理想的彈性特性曲線，此外空氣彈簧還具有良好的吸收高頻振動的性能。因此，空氣彈簧在鐵路客車、動車組、地鐵車輛、輕軌車輛和磁浮列車等領域得到廣泛應用。
[0003]然而，外界的環(huán)境溫度對空氣彈簧的力學性能有著極大的影響，特別是冬季在我國東北和西北嚴寒地區(qū)存在較突出的問題，而夏季在我國南方炎熱地區(qū)也存在有較突出的問題。目前空氣彈簧的力學性能試驗大都是在常溫條件下進行，這使沒有可靠的數據來表征環(huán)境溫度對空氣彈簧力學性能的影響。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提出了一種空氣彈簧力學性能測試裝置。使用根據本發(fā)明的裝置能夠在高溫和低溫下測得空氣彈簧的力學性能，從而可準確地表征環(huán)境溫度對空氣彈簧力學性能的影響。
[0005]根據本發(fā)明第一方面的空氣彈簧力學性能測試裝置，包括:用于容納空氣彈簧的封閉的實驗箱體，在實驗箱體內設置有加熱器和冷卻器，穿過實驗箱體的壁部而向空氣彈簧施加力的施力機構。通過加熱器或冷卻器將實驗箱體內的溫度調到預定溫度，然后在預定溫度下向空氣彈簧施加力以測試空氣彈簧的力學性能。
[0006]根據本發(fā)明的裝置，由于在實驗箱體內設置有加熱器和冷卻器，因此可以在實驗箱體內方便地模擬環(huán)境溫度。施力機構則可以在所模擬的環(huán)境溫度下對空氣彈簧施加力。由此，使用根據本發(fā)明的裝置能夠在空氣彈簧的研發(fā)階段對其進行一系列的高溫和低溫力學性能試驗，由此來指導產品開發(fā)。這樣就節(jié)約了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。而且對于評價現(xiàn)有空氣彈簧的安全性能也有重要的參考意義，由此能確保車輛在高溫和低溫條件的安全運行。
[0007]在一個實施例中，加熱器包括設置在實驗箱體內的電熱絲或加熱盤管，冷卻器包括設置在實驗箱體內的制冷盤管。在一個優(yōu)選的實施例中，在實驗箱體的壁上還設置有保溫材料。由此，可方便地將實驗箱體的內部升溫或降溫。保溫材料能夠長時間地維持實驗箱體內部的溫度保持恒定，因此在實驗過程中不必始終對試驗箱體的內部進行加熱或冷卻，這降低能量消耗，也降低了實驗成本。
[0008]在一個實施例中，施力機構包括穿過實驗箱體的頂壁而向空氣彈簧施加垂向力的加壓組件，和穿過實驗箱體的側壁而向空氣彈簧施加水平力的拉動組件。通過設置加壓組件和拉動組件，不但能夠向空氣彈簧單獨施加垂向的壓力和水平方向的拉力，還能夠向空氣彈簧同時施加壓力和拉力。也就是說，通過本發(fā)明的裝置能夠實現(xiàn)向空氣彈簧進行垂向和水平同時加載的要求。與傳統(tǒng)的實驗機相比，本發(fā)明的裝置能更加精確地模擬空氣彈簧在實際使用中的受力狀況，因此所得到的實驗數據也更加準確。
[0009]在一個實施例中，該裝置還包括能相對于實驗箱體水平移動的用于固定承載空氣彈簧的承載臺，拉動組件與承載臺相連。根據這種結構，由于承載臺能夠相對于試驗箱體而水平移動，并且拉動組件穿過了試驗箱體的側壁，因此在實驗過程中，實驗箱體本身并不受到水平拉力。因此，有效地解決了實驗箱體受水平拉力的技術問題，并且也不需要將實驗箱體構造為高強度，有助于降低實驗成本。
[0010]在一個實施例中，該裝置還包括能與實驗箱體的底板固定相連的底座，承載臺設置在底座上，在底座和承載臺之間設置有多個滾軸。通過設置滾軸，進一步降低了承載臺與實驗箱體之間的力的傳遞，從而進一步降低實驗箱體受到的水平拉力。還應注意地是，實際上底座、承載臺一起形成為能獨立于實驗箱體而存在的整體。由此，實驗人員可在實驗箱體之外將待測定的空氣彈簧、承載臺以及底座裝配成到一起，然后再將整體式安裝到實驗箱體內，這極大地方便了裝配工作。另外，實驗人員還可以任選容納所裝配的整體的實驗箱體，這使得進行實驗的自由度非常大，實驗人員也可以為了方便而任意選擇實驗箱體。
[0011]在一個實施例中，加壓組件包括延伸穿過實驗箱體的頂壁的加壓軸，以及安裝在加壓軸的處于實驗箱體內的端部上的施壓板，空氣彈簧與施壓板相連。施壓板能夠擴大空氣彈簧的受力面積，由此可以防止空氣彈簧被損壞。此外，為了模擬與空氣彈簧相連的不同類型的元件，還可以將施壓板構造為不同的形狀，這樣極大地方便了實驗人員進行測試。
[0012]在一個實施例中，在底座的偏離承載臺的位置設置有立柱，在施壓板上構造有與立柱間隙配合的導向孔。立柱和導向孔對施壓板的豎直運動起到了引導和限制作用，防止空氣彈簧收到的垂向壓力發(fā)生偏斜，由此提高了測試的準確性。優(yōu)選地，立柱的數量為多個，并且分布在承載臺的周圍，施壓板上的導向孔的數量與立柱的數量相匹配。這些立柱將底座、施壓板以及加壓軸連成了一個整體。在對空氣彈簧同時施加垂向壓力和水平拉力時，立柱、底座、施壓板和加壓軸一起承受水平方向上的力，而防止實驗箱體受到水平方向上的力，同時確保了承載臺和空氣彈簧能自由地相對于實驗箱而運動。這樣，不僅滿足了垂向與水平雙向加載的試驗要求，而且能進一步防止實驗箱體受水平拉力的影響。
[0013]在一個優(yōu)選的實施例中，承載臺上設置有能與空氣彈簧連通的充氣口，在實驗箱體的壁部上設置有與充氣口對應的能被封閉的通孔。由此，實驗人員可在實驗箱體之外將未充氣的空氣彈簧與承載臺以及底座裝配成到一起，并且安裝到實驗箱體之后，再給空氣彈簧充氣。這樣，能夠避免體積較大的空氣彈簧給裝配工作帶來的不便。應理解地是，在給空氣彈簧充氣完畢之后，應當將實驗箱體的壁部上的通孔封閉，以避免在實驗過程中實驗箱體內的溫度發(fā)生變化。
[0014]在一個實施例中，在底座上平行設置有一對側向導板，多個滾軸在一對側向導板的引導下運動。通過設置這種側向導板，嚴格規(guī)定的承載臺的運動路徑，空氣彈簧也就只能受到預定方向的水平載荷，這樣就能夠準確地測得空氣彈簧在受水平載荷情況下的力學性會K。
[0015]在一個實施例中，承載臺由35CrMo合金鋼制成，優(yōu)選地，在底座和承載臺之間填充有耐低溫的潤滑劑。在本申請中所述的低溫例如可為零攝氏度到零下70攝氏度的溫度。耐低溫潤潤滑劑具有在低溫下潤滑、抗氧化、防銹蝕功能。這些耐低溫潤潤滑劑例如為:德國克魯勃KLUBER ISOFLEX TOPAS L 32耐低溫潤滑脂、瑞士 Nascent-耐低溫潤滑脂、日本ShinEtsu信越G-30M耐低溫軸承潤滑脂。35CrMo合金鋼以及這里所使用的潤滑劑能夠耐低溫，以滿足在低溫下進行測試的要求。
[0016]根據本發(fā)明的第二方面，還提出了包括根據上文所述的空氣彈簧力學性能測試裝置的實驗機。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:(I)使用根據本發(fā)明的空氣彈簧力學性能測試裝置能夠在高溫和低溫條件下測試空氣彈簧的力學性能參數，這解決了現(xiàn)有技術中存在的缺陷。(2)在使用根據本發(fā)明的空氣彈簧力學性能測試裝置進行測試時，能夠同時進行垂向加載和水平加載，而且實驗箱體不會受到水平拉力的影響。
【附圖說明】
[0018]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0019]圖1是根據本發(fā)明的空氣彈簧力學性能測試裝置的內部結構圖。
[0020]圖2是包括根據本發(fā)明的空氣彈簧力學性能測試裝置的實驗機的整體視圖。
[0021]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0023]圖1示意性地顯示了根據本發(fā)明的空氣彈簧力學性能測試裝置10(以下簡稱為裝置10)的內部結構。如圖1所示，裝置10包括實驗箱體I和施力機構?？諝鈴椈?設置在實驗箱體I內，施力機構則穿過實驗箱體I的壁部3而向空氣彈簧2施加力，以對空氣彈簧2進行力學性能測試。實驗箱體I可為長方體或立方體的形式，并且其六個面可以拆卸和再裝配以方便向實驗箱體I內安裝空氣彈簧2和其他相關的構件。施力機構將在下文中詳細描述。
[0024]為了能夠模擬空氣彈簧2將要面對的高溫工作環(huán)境和低溫工作環(huán)境，還在實驗箱體I的壁部3上設置有加熱器4和冷卻器5。例如，加熱器4為設置在壁部3的內表面上的電熱絲，而冷卻器5為設置在壁部3的內表面上制冷盤管。當然，還可以使用現(xiàn)有技術中