[发明专利]一种铁路扣件弹性垫板垂向动力性能测试设备及控制装置

说明书

本发明属于轮轨交通系统轨道结构动力学设计领域，具体涉及一种铁路扣件弹性垫板垂向动力性能测试设备及控制装置。该测试设备包括：正弦位移激励加载装置和螺旋升降仪。所述正弦位移激励加载装置包括：支撑架、第一动力装置、传动装置和加载组件。所述第一动力装置和所述加载组件均安装于所述支撑架上，所述加载组件包括：轮轴和凸轮组，所述凸轮组包括：第一凸轮，所述第一凸轮与所述轮轴可拆卸连接，所述第一动力装置通过所述传动装置与所述轮轴连接。所述螺旋升降仪包括：第一底座、调节组件、支承板和驱动装置。所述驱动装置安装于所述第一底座上，所述调节组件分别与所述第一底座和所述支承板连接，所述驱动装置与所述调节组件传动连接。

技术领域

本发明属于轮轨交通系统轨道结构动力学设计领域，具体涉及一种铁路扣件弹性垫板垂向动力性能测试设备及控制装置。

背景技术

扣件是铁路轨道钢轨与轨枕的连接件，由扣压件、弹性垫板、以及联结零件组成，对缓冲轮轨冲击、减弱振动向轨道及其下方的传播具有重要的作用。随着列车运行速度的提高，扣件弹性垫板复杂的非线性动力性能对轮轨相互的影响也越来越严重。为了准确研究扣件动力性能对轮轨系统的影响，首先需要对扣件弹性垫板复杂动力性能进行测试。

弹性垫板的动态力学行为具有强烈的时间和温度依赖性，与初始预压力、动载频率、动载振幅等多种因素有关。在对弹性垫板动力性能进行测试时，目前较为常用的方式是采用动态力学分析仪(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)进行测试，以及采用大型疲劳机对弹性垫板施加正弦力激励，通过测试弹性垫板的位移响应来测试弹性垫板的动力性能。由于DMA试验多局限在线性小应变范围内，而在列车通过时，扣件弹性垫板所受力可达70kN，应变往往会超过10％，变形中非线性特征特别明显。因此，目前通过DMA试验获得的小应变范围内弹性垫板动力性能结果与列车通过时弹性垫板在大应变情况下表现的动力性能差距较大。大型疲劳试验机在一定程度上解决了DMA无法测试弹性垫板大应变动力性能的问题，但测试时正弦力激励不易控制，实际荷载往往会超出设定范围，而且这种方式对测试设备中力传感器及控制系统的灵敏度要求较高，需要利用高精度的传感器反复调试来控制加载。因此，亟需一种能测试钢轨扣件弹性垫板动力性能随初始预压力、动载频率、动载振幅的变化关系的设备，以克服现有测试设备测试时加载激励不易控制、稳定性差等缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁路扣件弹性垫板垂向动力性能测试设备及控制装置，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种铁路扣件弹性垫板垂向动力性能测试设备，包括：正弦位移激励加载装置和螺旋升降仪，所述螺旋升降仪安装在所述正弦位移激励加载装置上。所述正弦位移激励加载装置包括：支撑架、第一动力装置、传动装置和加载组件。所述第一动力装置和所述加载组件均安装于所述支撑架上。所述加载组件包括：轮轴和凸轮组，所述凸轮组包括：第一凸轮，所述第一凸轮与所述轮轴可拆卸连接。所述第一动力装置通过所述传动装置与所述轮轴连接。所述传动装置用于将所述第一动力装置的功率传递到所述加载组件中的所述轮轴上，以使所述第一凸轮将所述轮轴的转动转化为竖向运动。所述螺旋升降仪包括：第一底座、调节组件、支承板和驱动装置。所述驱动装置安装于所述第一底座上，所述调节组件分别与所述第一底座和所述支承板连接。所述驱动装置与所述调节组件传动连接，用于控制所述调节组件的升降，以调节所述支承板的高度。

在本发明较佳的实施例中，所述凸轮组还包括：第二凸轮和第三凸轮，所述第二凸轮和所述第三凸轮均与所述轮轴可拆卸连接，使用时，所述第一凸轮、所述第二凸轮和所述第三凸轮中的任意一个凸轮设置于所述轮轴上。

在本发明较佳的实施例中，所述正弦位移激励加载装置还包括：变频器，所述变频器与所述第一动力装置耦合，用于控制所述第一动力装置的输出转速。