吊弦疲劳试验机

361 编辑：中冶有色技术网来源：济南科汇试验设备有限公司

2024-04-08 13:58:52

权利要求书： 1.吊弦疲劳试验机，其特征在于，包括上支撑件、下支撑件、力施力部件、力缓冲部件和传感器，力施力部件固定设置在下支撑件上，力缓冲部件固定设置在上支撑件上，传感器固定设置在拉力缓冲部件上，力施力部件和力缓冲部件同轴线，吊弦试样放置在力施力部件与力缓冲部件之间，且吊弦试样底端与力施力部件顶部接触连接，顶端与力缓冲部件底部固定连接；

所述力缓冲部件包括弹簧座、拉杆和缓冲弹簧，所述弹簧座顶部固定在上支撑件上，弹簧座设有开口向下的竖直的弹簧安装孔，缓冲弹簧安装在弹簧安装孔内，拉杆穿过缓冲弹簧且顶部固定在弹簧安装孔顶部，底部向下伸出弹簧安装孔并向下延伸，拉杆底部固定有传感器，传感器为力传感器，力传感器与吊弦试样的顶部固定连接；

所述力施力部件包括电缸、托盘、砝码，所述电缸包括伺服电机、丝杠和丝母，所述丝母上固定设有托盘，砝码放置在托盘上，吊弦试样的底部与砝码接触连接；所述托盘上设有缓冲垫，砝码放置在缓冲垫上；

或，所述力施力部件包括电缸，所述电缸包括伺服电机、丝杠和丝母，吊弦试样的底部与丝母接触连接。

2.根据权利要求1所述的吊弦疲劳试验机，其特征在于，所述伺服电机通过电机座固定在下支撑件上，电机座上设有竖直方向的导向杆，导向杆与其上方的导向横梁配合导向。

3.根据权利要求1所述的吊弦疲劳试验机，其特征在于，所述缓冲弹簧包括有一个。

4.根据权利要求1所述的吊弦疲劳试验机，其特征在于，所述缓冲弹簧包括第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧，第一缓冲弹簧长度大于第二缓冲弹簧，第一缓冲弹簧的刚度小于第二缓冲弹簧的刚度。

5.根据权利要求1?4任一所述的吊弦疲劳试验机，其特征在于，吊弦试样达到下极限位置时作用在吊弦试样的力等于试验力。

6.根据权利要求1所述的吊弦疲劳试验机，其特征在于，所述上支撑件包括上横梁和吊环，吊环固定设置在上横梁顶面；所述下支撑件包括有底座，电机座固定在底座的工作台面上。

说明书：吊弦疲劳试验机技术领域[0001] 本发明涉及吊弦疲劳测试设备技术领域，特别涉及吊弦疲劳试验机。背景技术[0002] 接触网吊弦疲劳试验，用于模拟承力索与接触线之间的吊弦在受电弓频繁“托放”状态中的使用寿命。其中，接触网是在电气化铁道中，沿钢轨上空“之”字形架设的，供受电弓取流的高压输电线。接触网是铁路电气化工程的主构架，是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。接触网主要包含以下几项内容：基础构件，如水泥支柱、钢柱及支撑这些结构物的基础；基础安装结构件，这项内容的作用主要是连接接触网导线和基础构件接触网导线，这部分作用就是传输电流给电力机车；其他辅助构件，包括回流线、附加悬挂等。而承力索是电气化铁道悬挂接触导线的配套产品，主要通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上；受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。为保证试验结果符合实际情况，吊弦的装夹、加载与卸载应真实反映吊弦的工作状态。[0003] 在实际使用过程中吊弦会发生疲劳破坏，因此按欧标EN50119要求吊弦应做疲劳试验，试验由一个变化载荷和压缩周期组成[0004] 吊弦应与其特地的线夹进行试验[0005] 应按正常使用的最低要求进行试验[0006] 应指定压缩幅度在20mm～200mm之间，吊弦内部力为100N～400N[0007] 频率应为0.5Hz～10Hz，最小应进行2000000次试验[0008] 吊弦不得在指定次数之前断裂[0009] 在现有技术中，压缩周期通常是以规定重量砝码挂在吊弦下，以自由落体的形式对吊弦施加载荷，这种方式造成了对吊弦的冲击，往往吊弦破坏不是由规定砝码重量引起的，而是砝码冲击力造成的，这与吊弦实际使用状态不符。本案目的就是消除砝码冲击力，使吊弦在疲劳试验中的受力状态与工作状态一致，试验结果反映吊弦的真实疲劳寿命。[0010] 该申请案要解决的问题是：[0011] 1、吊弦在200mm振幅下如何实现高频疲劳试验；[0012] 2、吊弦在下降至下极限位置时如何缓冲做用在吊弦上的惯性力，使吊弦承受恒定力(接触线重力)。[0013] 即解决吊弦压缩方式和对吊弦平稳加力的问题。发明内容[0014] 为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种吊弦疲劳试验机。[0015] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种吊弦疲劳试验机，包括上支撑件、下支撑件、力施力部件、力缓冲部件和传感器，力施力部件固定设置在下支撑件上，力缓冲部件固定设置在上支撑件上，传感器固定设置在拉力缓冲部件上，力施力部件和力缓冲部件同轴线，吊弦试样放置在力施力部件与力缓冲部件之间，且吊弦试样底端与力施力部件顶部接触连接，顶端与力缓冲部件底部固定连接。[0016] 进一步地，所述力施力部件包括电缸、托盘、砝码，所述电缸包括伺服电机、丝杠和丝母，所述丝母上固定设有托盘，砝码放置在托盘上，吊弦试样的底部与砝码接触连接。[0017] 进一步地，所述托盘上设有缓冲垫，砝码放置在缓冲垫上。[0018] 进一步地，所述力施力部件包括电缸，所述电缸包括伺服电机、丝杠和丝母，吊弦试样的底部与丝母接触连接。[0019] 进一步地，所述伺服电机通过电机座固定在下支撑件上，电机座上设有竖直方向的导向杆，导向杆与其上方的导向横梁配合导向。[0020] 进一步地，所述力缓冲部件包括弹簧座、拉杆和缓冲弹簧，所述弹簧座顶部固定在上支撑件上，弹簧座设有开口向下的竖直的弹簧安装孔，缓冲弹簧安装在弹簧安装孔内，拉杆穿过缓冲弹簧且顶部固定在弹簧安装孔顶部，底部向下伸出弹簧安装孔并向下延伸，拉杆底部固定有传感器，传感器为力传感器，力传感器与吊弦试样的顶部固定连接。[0021] 进一步地，所述缓冲弹簧包括有一个。[0022] 进一步地，所述缓冲弹簧包括第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧，第一缓冲弹簧长度大于第二缓冲弹簧，第一缓冲弹簧的刚度小于第二缓冲弹簧的刚度。[0023] 进一步地，吊弦试样达到下极限位置时作用在吊弦试样的力等于试验力。[0024] 进一步地，所述上支撑件包括上横梁和吊环，吊环固定设置在上横梁顶面；所述下支撑件包括有底座，电机座固定在底座的工作台面上。[0025] 综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：[0026] 本方案采用高速电缸自下而上对吊弦试样加载及卸载，加载及卸载各个阶段的速度、位移可以通过预先编好的计算机程序进行控制。实现半个正弦波内完成压缩，以及吊弦试样在下降过程中缓冲惯性力。[0027] 吊弦试样夹持模拟吊弦在承力索中的受力状态，以弹簧替代承力索，弹簧处于竖直位置，下端固定，上端浮动，弹簧可以缓冲作用于吊弦试样上的惯性力。附图说明[0028] 图1为本发明的整体结构示意图；[0029] 图2为图1中A部分的局部放大图；[0030] 图3为图1中B部分的局部放大图。[0031] 图中：[0032] 1.吊环，2.上横梁，3.弹簧座，4.第一缓冲弹簧，5.第二缓冲弹簧，6.拉杆，7.传感器，8.砝码，9.缓冲垫，10.托盘，11.导向横梁，12.导向杆13.丝杠，14.工作台面，15.底座，16.吊弦试样，17.弹簧安装孔。

具体实施方式[0033] 以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。[0034] 如图1所示，该发明包括上支撑件、下支撑件、力施力部件、力缓冲部件和传感器。其中上支撑件包括上横梁2和吊环1，吊环1固定设置在上横梁2顶面，使用时，可以将吊环悬挂固定。下支撑件包括有底座15，力施力部件固定在底座15的工作台面14上。上横梁2和工作台面14之间用四根立柱紧固在一起形成一个刚性框架，为防止振动，底座15由厚钢板焊接而成。

[0035] 力缓冲部件固定设置在上支撑件上，传感器7固定设置在拉力缓冲部件上。力施力部件和力缓冲部件同轴线。[0036] 具体地，力缓冲部件包括弹簧座3、拉杆6和缓冲弹簧。弹簧座3为矩形或圆柱形座体，弹簧座3的顶部通过螺栓固定在上横梁2的底面。弹簧座设有开口向下的竖直的弹簧安装孔17，缓冲弹簧安装在弹簧安装孔17内，缓冲弹簧的底部固定在弹簧安装孔内，顶部为自由端。拉杆6穿过缓冲弹簧且顶部固定在弹簧安装孔顶部，底部向下伸出弹簧安装孔并向下延伸，拉杆6底部固定有传感器，传感器为力传感器，力传感器与吊弦试样16的顶部固定连接。力传感器用于测量实际作用在吊弦试样16上的力。[0037] 实际使用时缓冲弹簧可以设置一个，也可以设置两个或多个。比如两个缓冲弹簧时，如图2所示，缓冲弹簧包括第一缓冲弹簧4和第二缓冲弹簧5，第一缓冲弹簧4长度大于第二缓冲弹簧5的长度。第一缓冲弹簧的刚度小于第二缓冲弹簧的刚度。这样第一缓冲弹簧在压缩到第二缓冲弹簧位置后继续压缩时，第二缓冲弹簧也与第一缓冲弹簧一起压缩，缓冲力量加大。也就是说在开始缓冲阶段吊弦试样移动较快，缓冲阶段的后半程缓冲压力增大，吊弦试样16移动变慢。第一缓冲弹簧的作用是防止吊弦试样下降速度过慢，满足不了试验的频率要求，第二缓冲弹簧的在缓冲过程中起到主要缓冲作用。第一缓冲弹簧主要调整吊弦下落速度，弹簧刚度太小，缓冲能力不够，造成冲击力；弹簧刚度太大，砝码下落速度太慢，跟不上托盘的下降速度。第二缓冲弹簧和缓冲垫主要作用是吊弦接近下极限位置时起到主要缓冲作用。[0038] 试验机实际使用过程中需要对弹簧预载荷进行调整，便于快速方便的调整缓冲弹簧的预载荷，满足试验要求，主要通过更换不同刚度、长度、结构和材料的缓冲弹簧来实现。[0039] 如图3所示，具体地，力施力部件包括电缸、托盘10、砝码8。电缸包括伺服电机、丝杠13和丝母，所述丝母上固定有托盘10，砝码8放置在托盘10上，用于防止砝码升降过程中摆动，吊弦试样的底部与砝码接触连接。托盘上设有缓冲垫9，砝码放置在缓冲垫9上，用于缓冲砝码惯性力对吊弦试样的冲击。具体试验时，调整缓冲弹簧刚度，使吊弦试样下降到下极限位置时砝码与托盘之间刚刚离开，砝码重量全部作用在吊弦试样上，砝码的惯性力由缓冲弹簧缓冲。即吊弦试样上面用弹簧吊挂，下端挂砝码，吊弦试样下端砝码与施力部件顶部托盘接触连接(并在砝码与托盘之间设置缓冲垫)，吊弦试样在砝码重力作用下自由下落。[0040] 另外一种实施方式，力施力部件包括电缸，所述电缸包括伺服电机、丝杠和丝母，吊弦试样的底部与丝母接触连接。即吊弦试样下端不挂砝码，直接与电缸上滚珠丝杠的丝母连接在一起，推动吊弦试样上下运动，试验时先根据传感器读数调整缓冲弹簧刚度，保证吊弦试样到达下极限位置时作用于吊弦试样上的力等于试验力。即不使用砝码，吊弦试样上面用弹簧吊挂，下端与施力部件顶部固定连接，吊弦在施力部件拖动下上下运动，吊弦试样达到下极限位置时受到的力由弹簧力设定。[0041] 吊弦试样放置在力施力部件与力缓冲部件之间，且吊弦试样底端与力施力部件顶部接触连接，顶端与力缓冲部件底部固定连接。[0042] 伺服电机通过电机座固定在下支撑件上，电机座上设有竖直方向的导向杆12，导向杆12与其上方的导向横梁11配合导向。[0043] 另外，电缸、液压缸以及曲柄滑块机构等实现上下往复运动的结构均可对吊弦试样加载及卸载。因此，力施力部件的具体结构还可以是以上结构。[0044] 上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。