一种铁路货车关节连接器强度试验加载装置及其试验方法

技术领域

本发明属于关节连接器强度试验领域，具体涉及一种铁路货车关节连接器强度试验加载装置及其试验方法。

背景技术

随着我国多式联运技术的发展，国内出现了多种适应多式联运发展的铁路车辆和编组形式，其中采用关节连接器将多辆车辆连接为一个单元车组进行货物运输即为一种比较有代表性车辆组合形式。关节连接器的使用在一定程度上减少了转向架、缓冲器、制动装置等的数量，降低了整车重量，具有较高的使用价值。

CN201402215Y公开了一种铁路货车关节连接器疲劳性能试验装置，但是其解决的目的手段和方式是针对关节连接器的疲劳性能进行相应的试验，并且其结构相对固定，并不能有效的针对各种情况进行组合模拟并针对关节连接器的强度进行加载试验。

综上有必要针对关节连接器的强度试验进行相应的结构组合设计和试验方法设定，其结构需要灵活多变可根据不同的需要进行适宜性的快速拆卸、安装、组合，从而尽可能的提高试验的效率和有效参考价值。

发明内容

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

本发明提供了一种铁路货车关节连接器强度试验加载装置及其试验方法，具体结构简单，安装、拆除方便，可高效的完成关节连接器的各种强度试验和组合强度试验的模拟考核工作。

本发明公开了一种铁路货车关节连接器强度试验加载装置，包括：

底座；

下支座，通过心盘纵向加载装置可纵向水平位移的设于所述底座上，且所述下支座上设有用于与待测关节连接器中销轴连接结构处相适配并形成卡接的连接插槽；所述心盘纵向加载装置的加载端通过纵向水平位移与所述下支座实现抵接或分离；

两个侧支座，对称的设置于所述下支座的两侧，其内端用于与待测关节连接器的两端固定连接，其外端通过纵向加载装置可纵向水平位移的设于所述底座上；所述纵向加载装置的加载端和所述侧支座之间设有可拆卸的轴连接器；

顶座，设于所述侧支座的上方，且每一所述侧支座和所述顶座之间均设有垂向加载装置；所述垂向加载装置的加载端通过垂直位移与其对应的所述侧支座或所述顶座实现抵接或分离；

横向转角加载装置，设于其中一个所述侧支座的一侧，其加载端通过横向水平位移与所述侧支座实现抵接或分离；

两个夹持支撑座，设于另一所述侧支座的两侧，每一所述夹持支撑座与所述侧支座之间设有可拆卸的支撑夹持梁；

垂向转角加载装置，设于任一所述侧支座的外端，其加载端和所述侧支座之间通过一可拆卸倾斜结构设置的转角力梁相连接。

在一些实施方式中，所述底座上设有限位边沿；所述下支座的下端卡嵌于所述限位边沿中以限制所述下支座的纵向水平位移方向。

在一些实施方式中，所述侧支座的内端为凹槽式结构并用于与待测关节连接器的两端形成卡接。

在一些实施方式中，还包括：

导向支撑座，设于所述底座上；所述导向支撑座的上端面与所述侧支座相抵接；所述导向支撑座内设有导向孔；所述心盘纵向加载装置的顶棒贯穿所述导向孔设置。

在一些实施方式中，所述垂向加载装置的设于所述顶座上，所述垂向加载装置的加载端通过垂直位移与其对应的所述侧支座实现抵接或分离。

在一些实施方式中，还包括：

光轴，设于所述底座的两侧；

两个滑移座，可滑移的安装于所述光轴上；每一所述滑移座与其对应的所述轴连接器相连接。

在一些实施方式中，所述顶座和所述底座之间设有连接加强板；所述连接加强板呈三角形结构分布设置。

在一些实施方式中，所述垂向转角加载装置的加载端水平高度位于所述侧支座水平高度的下方，且所述转角力梁上设有转角滚轮。

在一些实施方式中，还包括：

纵向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器两端的压缩载荷和拉伸载荷；

心盘纵向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器中销轴连接结构处的心盘纵向承载载荷；

垂向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器两端的垂向承载载荷；

横向转角载荷传感单元，用于检测待测关节连接器一端的横向转角偏转承载载荷；

垂向转角载荷传感单元，用于检测待测关节连接器一端的垂向转角偏转承载载荷；

倾角传感器，用于检测待测关节连接器在横向转角偏转承载载荷和垂向转角偏转承载载荷过程中的倾角大小。

一种铁路货车关节连接器强度试验方法，包括如上述实施方式中任一项所述的铁路货车关节连接器强度试验加载装置，其试验方法包括：

将待测关节连接器的两端与侧支座分别进行连接固定，在将待测关节连接器中销轴连接结构处安装于下支座的连接插槽内；

纵向载荷试验，将支撑夹持梁、转角力梁拆除，心盘纵向加载装置、垂向加载装置、横向转角加载装置不阻碍纵向加载装置对侧支座施加的压缩载荷和拉伸载荷；

心盘纵向载荷试验，将支撑夹持梁、转角力梁以及位于心盘纵向加载装置同侧的轴连接器拆除，纵向加载装置、垂向加载装置、横向转角加载装置不阻碍心盘纵向加载装置对下支座的施加的心盘纵向承载载荷；

垂向载荷试验，将支撑夹持梁、转角力梁拆除、轴连接器拆除，心盘纵向加载装置、横向转角加载装置不阻碍垂向加载装置对侧支座施加的垂向承载载荷；

横向转角力载荷试验，将轴连接器、转角力梁拆除，垂向加载装置、心盘纵向加载装置不阻碍横向转角加载装置对侧支座施加的横向转角偏转承载载荷；

垂向转角力载荷试验，将支撑夹持梁以及位于垂向转角加载装置同侧的轴连接器拆除，纵向加载装置、垂向加载装置、心盘纵向加载装置、横向转角加载装置不阻碍垂向转角加载装置对侧支座施加的垂向转角偏转承载载荷；

多方向载荷组合试验，进一步包括：

纵向载荷和垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁、转角力梁拆除，心盘纵向加载装置、横向转角加载装置不阻碍纵向加载装置和垂向加载装置对侧支座施加的组合作用力；

心盘纵向载荷和垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁、轴连接器、转角力梁拆除，横向转角加载装置不阻碍心盘纵向加载装置和垂向加载装置对侧支座施加的组合作用力；

纵向载荷、心盘纵向载荷、垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁、转角力梁拆除，横向转角加载装置不阻碍纵向加载装置、心盘纵向加载装置和垂向加载装置对侧支座施加的组合作用力。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本装置结合实际需要模拟的工况情况，针对关节连接器的强度加载模拟实验一共设置了5个加载试验方法以及3个组合加载试验方法的集成，通过合理按照结构位置和布局设置，即可进行分别试验，满足关节连接器强度检验(单方向、单载荷，多方向、多载荷同时作用)的要求，由于国内尚无关节连接器强度检验提供了有针对性的检验方案。

2、本装置整体结构简单、设计方式合理、力传递方式便捷可靠，便于根据实际模拟加载情况进行拆卸、安装设置，具有占地小的优点，同时极大的提高了试验装置的利用率，降低了试验成本。

3、各加载方案相互独立、相互不干涉，提高了各试验工况的安全性、可靠，其加载方法及其装置适用性广，只需要具有加载轨基础、地脚螺栓即可。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明心盘加载座、夹持支撑座、横向转角加载座的分布结构示意图。

图3为本发明底座、下支座、侧支座和顶座之间的连接结构示意图。

图4为本发明的半剖图。

图5为本发明垂向转角加载装置和横向转角加载装置的立体结构示意图。

图6为本发明的俯视图。

附图说明：底座1、下支座2、连接插槽3、侧支座4、顶座5、轴连接器6、滑移座7、光轴8、垂向加载装置9、心盘加载座10、夹持支撑座11、横向转角加载座12、心盘纵向加载装置13、导向支撑座14、垂向转角加载座15、垂向转角加载装置16、转角力梁17、转角滚轮18、连接加强板19、支撑夹持梁20、横向转角加载装置21。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

一种铁路货车关节连接器强度试验加载装置，包括：

底座1，作为整体实验装置的安装基础平台，同时在底座1的两侧对称布置有光轴8，且同时在光轴8上滑移安装有两个滑移座7。

下支座2，通过心盘纵向加载装置13可纵向水平位移的设于所述底座1上，且所述下支座2上设有用于与待测关节连接器中销轴连接结构处相适配并形成卡接的连接插槽3；所述心盘纵向加载装置13的加载端通过纵向水平位移与所述下支座2实现抵接或分离；具体的，下支座2两侧对称设置有导向支撑座14，导向支撑座14固定安装在底座1上，导向支撑座14内设有导向孔，所述心盘纵向加载装置13的顶棒贯穿所述导向孔设置，以起到驱动导向作用。同时，在所述底座1上设有限位边沿；所述下支座2的下端卡嵌于所述限位边沿中以限制所述下支座2的纵向水平位移方向，以保证在对待测关节连接器中销轴连接结构处施加加载过程中受力方向的稳定性和可靠性。

两个侧支座4，对称的设置于所述下支座2的两侧，其内端用于与待测关节连接器的两端固定连接，具体的，所述侧支座4的内端为凹槽式结构并用于与待测关节连接器的两端形成卡接，其外端通过纵向加载装置可纵向水平位移的设于所述底座1上，具体的，两个侧支座4分别抵接的放置于其相应的导向支撑座14上；所述纵向加载装置的加载端和所述侧支座4之间设有可拆卸的轴连接器6，具体的，纵向加载装置将力施加在滑移座7上，并通过轴连接器6传导至侧支座4上，最终传递给待测关节连接器，在压缩和拉伸过程中，通过光轴8起到良好的导向作用。

顶座5，设于所述侧支座4的上方，且每一所述侧支座4和所述顶座5之间均设有垂向加载装置9；所述垂向加载装置9的加载端通过垂直位移与其对应的所述侧支座4或所述顶座5实现抵接或分离；具体的，如图中所示将所述垂向加载装置9的设于所述顶座5上，所述垂向加载装置9的加载端通过垂直位移与其对应的所述侧支座4实现抵接或分离。

横向转角加载装置21，设于其中一个所述侧支座4的一侧，其加载端通过横向水平位移与所述侧支座4实现抵接或分离；

两个夹持支撑座11，设于另一所述侧支座4的两侧，每一所述夹持支撑座11与所述侧支座4之间设有可拆卸的支撑夹持梁20；

垂向转角加载装置16，设于任一所述侧支座4的外端，其加载端和所述侧支座4之间通过一可拆卸倾斜结构设置的转角力梁17相连接。所述垂向转角加载装置16的加载端水平高度位于所述侧支座4水平高度的下方，且所述转角力梁17上设有转角滚轮18。

连接加强板19，设于所述顶座5和所述底座1之间；所述连接加强板19呈三角形结构分布设置。

在一些实施例中，还包括：

纵向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器两端的压缩载荷和拉伸载荷；

心盘纵向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器中销轴连接结构处的心盘纵向承载载荷；

垂向载荷传感单元，用于检测待测关节连接器两端的垂向承载载荷；

横向转角载荷传感单元，用于检测待测关节连接器一端的横向转角偏转承载载荷；

垂向转角载荷传感单元，用于检测待测关节连接器一端的垂向转角偏转承载载荷；

倾角传感器，用于检测待测关节连接器在横向转角偏转承载载荷和垂向转角偏转承载载荷过程中的倾角大小。

上述传感单元和传感器的具体安装位置不限，满足具体可实现的检测功能即可，上述传感单元和传感器具体作用就是通过实施将检测数据进行收集反馈，并呈现到显示端，便于操作人员识别其是否满足设定需求。

一种铁路货车关节连接器强度试验方法，包括如上述实施例中任一所述的铁路货车关节连接器强度试验加载装置，其试验方法包括：

首先，将待测关节连接器的两端与侧支座4分别进行连接固定，在将待测关节连接器中销轴连接结构处安装于下支座2的连接插槽3内，以此完成装置的初步安装固定。

根据需求可进行下述5种单方向的力加载试验和3种组合的力加载试验，包括：纵向载荷试验、心盘纵向载荷试验、垂向载荷试验、横向转角力载荷试验、垂向转角力载荷试验、纵向载荷和垂向载荷组合试验、心盘纵向载荷和垂向载荷组合试验以及纵向载荷、心盘纵向载荷、垂向载荷组合试验。

1、纵向载荷试验，将支撑夹持梁20、转角力梁17拆除，心盘纵向加载装置13、垂向加载装置9、横向转角加载装置21不阻碍纵向加载装置对侧支座4施加的压缩载荷和拉伸载荷；纵向加载装置对两端的滑移座7施加相应的载荷，通过轴连接器6、侧支座4传递至待测关节连接器的两端，上述过程中，由于其他加载装置的传递端被拆除或者处于收起状态下，因此不会发生机械阻碍，确保其可以提供相应的空间。

2、心盘纵向载荷试验，将支撑夹持梁20、转角力梁17以及位于心盘纵向加载装置13同侧的轴连接器6拆除，纵向加载装置、垂向加载装置9、横向转角加载装置21不阻碍心盘纵向加载装置13对下支座2的施加的心盘纵向承载载荷；心盘纵向加载装置13另一侧的轴连接器6不拆除，可以起到受力支撑的作用，心盘纵向加载装置13施加相应的载荷，通过下支座2传递至待测关节连接器中销轴连接结构处。

3、垂向载荷试验，将支撑夹持梁20、转角力梁17拆除、轴连接器6拆除，心盘纵向加载装置13、横向转角加载装置21不阻碍垂向加载装置9对侧支座4施加的垂向承载载荷；两个垂向加载装置9分别相其对应的侧支座4施加相应的载荷，并传递给对应的待测关节连接器两端。

4、横向转角力载荷试验，将轴连接器6、转角力梁17拆除，垂向加载装置9、心盘纵向加载装置13不阻碍横向转角加载装置21对侧支座4施加的横向转角偏转承载载荷；横向转角加载装置21对其对应的侧支座4施加相应的载荷，通过侧支座4传递至待测关节连接器的一端。

5、垂向转角力载荷试验，将支撑夹持梁20以及位于垂向转角加载装置16同侧的轴连接器6拆除，纵向加载装置、垂向加载装置9、心盘纵向加载装置13、横向转角加载装置21不阻碍垂向转角加载装置16对侧支座4施加的垂向转角偏转承载载荷；在上述过程中，转角力梁17为倾斜结构设置，因为在施加载荷的过程中会产生一个倾斜的受力，从而模拟垂向转角力的加载。

6、纵向载荷和垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁20、转角力梁17拆除，心盘纵向加载装置13、横向转角加载装置21不阻碍纵向加载装置和垂向加载装置9对侧支座4施加的组合作用力。

7、心盘纵向载荷和垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁20、轴连接器6、转角力梁17拆除，横向转角加载装置21不阻碍心盘纵向加载装置13和垂向加载装置9对侧支座4施加的组合作用力。

8、纵向载荷、心盘纵向载荷、垂向载荷组合试验，将支撑夹持梁20、转角力梁17拆除，横向转角加载装置21不阻碍纵向加载装置、心盘纵向加载装置13和垂向加载装置9对侧支座4施加的组合作用力。

在上述试验过程中，各个连接结构处通过螺栓可进行快速的拆卸和安装，同时受力接触点多为可抵接的结构形式，即需要施加载荷时相接以确保力的传递，不需要施加载荷时相分离以避免相互阻碍。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。