一种空气弹簧扭摆疲劳试验机的研制

1、种空气弹簧扭摆疲劳试验机的研制曹建平（株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲）摘要：介绍了一种用于成对火车空气弹簧扭摆疲劳试验的机器原理、技术参数和结构。 关键词：成对火车空气弹簧；扭摆；疲劳试验,., Hunan)4 / 4刖言为了满足火车空气弹簧扭摆疲劳试验 要求，株洲时代新材料科技股份有限公司 于年研制了一台机械式火车空气弹簧扭摆 疲劳试验机（简称单空簧扭摆疲劳试验 机），真实地模拟了火车空气弹簧的实际运 行工况，为产品的可靠性设计提供了依据。但这台试验机仅能做一个空气弹簧的 疲劳试验，由于制造误差、材质等因素的 影响，一个空气弹簧疲劳试验结果带有一 定的偶然性，因此要求同一种规格的空

2、气 弹簧抽检二个或四个进行疲劳试验。由于 一个空气弹簧疲劳试验时间较长，用这台 试验机完成同一种规格空气弹簧的疲劳试 验，需要很长时间，因此产品的开发进度 得不到保证。为了提高试验效率，便于产 品比较分析，并得到一个更准确的疲劳试 验结果，株洲时代新材料科技股份有限公 司于年研制了一台用于二个空气弹簧同时 试验的扭摆疲劳试验机（简称双空簧扭摆 疲劳试验机）。双空簧扭摆疲劳试验机基本原理双空簧扭摆疲劳试验机基本原理类同 原单空簧扭摆疲劳试验机，主要是要实现 试验时二个空气弹簧的扭摆频率与幅值均 可调，其机构模型采用如图所示的曲柄摇 杆机构皿0A-IB图双空气弹簧扭摆疲劳试验机机构模型图中为曲柄，

3、为连杆，为 摇杆，为机架杆。图中曲柄由电机经减速机带动匀速转 动，如连杆的端点外接一个空气弹簧，则 可设计成一种机械式的单空簧扭摆疲劳试 验机；如点外接二个空气弹簧，则可设计 成一种机械式的双空簧扭摆疲劳试验机。双空簧扭摆疲劳机机构设计参数：曲柄长度取可调摇杆长度取1000mm取连杆长为1670mm 得 1947mm+ = 2087mm=+ = 2670mm双空簧扭摆疲劳试验机技术参数双空簧扭摆疲劳试验机主要技术参 数如表所示。故按以上参数设计的机构满足铰接四 杆机构曲柄存在条件。表双空簧扭摆疲劳试验机主要技术参数通道数试验产品数垂向加载力()可调垂向有效行程()可调垂向有效空间X 495mm

4、横向加载扭矩（厂可调横向有效行程()可调横向有效空间（勺摆臂长1000mm扭摆频率()可调表中参数满足国内外已开发的火车空 气弹簧扭摆疲劳试验要求。双空簧扭摆疲劳试验机结构介绍齿轮减速电机图双空簧扭摆疲劳试验机整机结构图工作台上活动架机架、曲柄摇杆装置V-一C5i下活动架双空簧扭摆疲劳试验机整机结构如图 所示，由机架、齿轮减速电机、曲柄摇杆 装置、工作台、上活动架、下活动架与电 控部分等组成，上、下活动架与工作台形 成了双空间，二个空气弹簧安装在其中。机架机架由底座、导柱与上横梁组成，通 过根导柱将底座和上横梁连接成四立柱框 架式结构，如图所示。工作台、齿轮减速 电机、上活动架、下活动架与曲柄

5、摇杆装 置均安装在机架上。底座为钢板焊接的箱 形结构，上面装有垂向调节螺杆及调节下 活动架上下运动的蜗轮蜗杆减速箱，四周 各有一根支撑螺杆。根导柱两端通过锁紧 螺母将底座和上横梁连接成整体，是上、 下活动架上下运动的导轨。上横梁同底座 一样，中央也装有垂向调节螺杆及调节上 活动架上下运动的蜗轮蜗杆减速箱，四周 也各有一根支撑螺杆。曲柄盘曲柄销连杆工作台上定位套图曲柄摇杆装置结构图齿轮减速电机试验机动力部分采用自带降温风扇与 防爆型变频调速电机的硬齿面圆柱圆锥齿 轮减速机，其额定功率为，额定转速为， 减速比为，减速机输出转速为，输出转矩 为，使用、三相异步交流电源。齿轮减速电机立式安装在机架底座

6、 上，其输出轴上安装有曲柄摇杆装置。曲柄摇杆装置曲柄摇杆装置由曲柄盘、曲柄销、连 杆、左摆臂、右摆臂与滚动装置等组成， 如图、图所示。曲柄盘安装在减速机输出 轴上，曲柄长度的调节是通过调整曲柄销 相对曲柄盘中心的位置来进行的。连杆一 端装在曲柄销上，另一端与工作台上定位 套铰接。工作台左右二边分别与左右摆臂 相连，左摆臂与机架铰接，右摆臂接滚动 装置，滚动装置在机架上作纯滚动。图曲柄摇杆装置结构图工作台工作台由台体、上定位套、下定位套、 锁紧螺母与进气管等组成，如图所示。台 体上下均开有形槽，便于空气弹簧的安装; 进气管装在上定位套上，下定位套通过锁 紧螺母与上定位套相连。二个空气弹簧分别安装

7、在工作台上面 和下面，上定位套与曲柄摇杆装置的连杆 铰接，工作台二侧与曲柄摇杆装置的摆臂 相连。运行时，整个工作台带动上下二个 空气弹簧绕摆臂铰接点同时作扭摆运动。活动架活动架分上活动架与下活动架，二者 结构完全一样，包括活动平台、滑动块与 调节装置等，如图所示。上活动架装在机 架上横梁垂向调节螺杆的下端，下活动架 装在机架底座垂向调节螺杆的上端，调节 垂向调节螺杆的上下运动带动上下活动架 在机架导柱上运动。活动架与导柱间有弹 性青铜瓦，试验机工作时拧紧锁紧螺栓， 可以锁定活动架。试验机工作时用上横梁 与底座上的支撑螺杆压紧活动架，保持活 动架的平衡。活动架上设有滑动块，通过 调节装置横向移动

8、滑动块，实现空气弹簧应急簧的偏移要求。活动平台调节装置滑动块IOD该试验机为国内首台专用于成对火 车空气弹簧扭摆疲劳试验的机器，已累计 完成株洲时代新材料科技股份有限公司成 对空簧、成对空簧与成对空簧数百万次的 疲劳试验，效益显著。图活动架结构图电控部分电气控制部分采用完成操作、计数、 补气与保护等控制，人机对话通过触摸屏 进行，加载频率的调节通过变频器进行。电控柜上设置有上活动架上下运动按 钮、下活动架上下运动按钮与主电机开停 按钮，并有声光报警装置。通过变频器可对工频实现变频，经齿 轮减速电机减速，实现加载频率的无级 调节，频率设定在触摸屏上进行。试验次数设定也通过触摸屏进行，当 累计运行次数到达设定次数时， 动停机。空气弹簧气囊的工作气压、 保护气压均可通过触摸屏设置， 自动充气、补气与保护停机。试验机自补气气压、并由控制使用过程中，累计运行次数、累计运 行时间、运行频率与气囊内气压等参数均 可实时在触摸屏上显示。主要参考文献:1 :曹建平，欧阳玉香，王进.机械式火车 空气弹簧扭摆疲劳试验机 .机械工程 师，（）:曹建平，王进.橡胶减振制品机械式疲 劳试验机的研究与应用 .试验技术与 试验机，（）：.曹建平，颜猛，张洪波，王进.曲柄摇 杆机构在弹