一种六自由度试验台装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种六自由度试验台装置，装置包括：底座平台，反力支架，伺服加载作动器，试验平台，温度控制箱，油源系统，液压子站，分油器系统，管路系统，附加气室，试验工装。底座平台设置于试验台装置的底部，反力支架设置于底座平台上；伺服加载作动器竖向设置；温度控制箱设置于试验平台上；附加气室与试件连接。采用以上方法完全可以有效模拟高铁运行过程中，受到各种方向载荷变化的空气弹簧的综合性能指标，进而改进产品的设计水平，提高产品的质量。

A six degree of freedom test rig device

The utility model provides a six-degree-of-freedom test-bed device, which comprises a base platform, a reaction support, a servo loading actuator, a test platform, a temperature control box, an oil source system, a hydraulic sub-station, an oil distributor system, a pipeline system, an additional gas chamber and a test tooling. The base platform is set at the bottom of the test bed device, and the reaction support is set on the base platform; the servo loading actuator is set vertically; the temperature control box is set on the test platform; and the additional chamber is connected with the test piece. The above method can effectively simulate the comprehensive performance index of air spring which is subject to various direction load changes during the operation of high-speed railway, and then improve the design level of products and improve the quality of products.

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度试验台装置
本技术涉及轨道车辆试验领域，具体而言，涉及一种六自由度试验台装置。
技术介绍
目前，我国高速列车技术发展迅猛，最新的动车组运营时速达到380km/h。列车的行驶速度提高和车辆轴重载荷的提升加剧了轮对和轨道之间的冲击振动。轨道车辆的乘坐舒适型以及运行的安全性能和平稳性问题逐渐突出。空气弹簧作为轨道车辆第二系悬挂元件，不仅承载车身质量同时在轨道车辆运过程中起到缓冲减震的作用，其性能的优劣直接影响到轨道车辆的运行舒适性和安全性。空气弹簧对于减震至关重要，同时由于我国国土面积辽阔，具有很大部分区域在高寒区，因此轨道车辆运行反复于低温区域。由于空气弹簧的材质是橡胶的，故在不同温度条件下工作性能不一致，在高寒地区更加容易因为疲劳破裂，因此必须通过试验手段对空气弹簧进行综合性能参数的测试及检测。目前我们国内的检测设备主要进行垂向及水平刚度的测试，但是对于真实状态下尤其轨道转弯时，转向架向空气弹簧传递的冲击力等综合测试一直是我们的软肋，这也要求我们必须具备该工况下的检测手段，判定空气弹簧的可靠性能。有鉴于此，特提出本技术。
技术实现思路
本技术的第一目的在于提供一种六自由度试验台装置，所述装置主要用于模拟空气弹簧的垂向、横向、扭转或组合运动状态，精确测量空气弹簧的各项性能参数。为了实现本技术的上述目的，特采用以下技术方案：本技术实施例提供了一种六自由度试验台装置，包括：底座平台，反力支架，伺服加载作动器，试验平台，温度控制箱，油源系统，液压子站，分油器系统，管路系统，附加气室，试验工装。底座平台设置于试验台装置的底部，反力支架设置于底座平台上；伺服加载作动器竖向设置；温度控制箱设置于试验平台上；油源系统与液压子站连接；分油器系统与管路系统连接；附加气室与试件连接。底座平台是整套试验台装置的基础，反力支架、实验下平台及垂向作动器都设置在装置基础上，进行加载试验的进行。伺服加载作动器均为竖向设置，其中横向作动器及纵向作动器设置在反力支架的目的，是为了使试验能够更加稳定的进行，反力支架对作动器进行有效支撑，从而才能使作动器进行不同方向及载荷的静态及动态试验。不同温度下的试验是通过温度控制箱实现的，由于列车行驶跨越的地域区间较大，在实际运行中，空气弹簧势必在不同的温度条件下承受不同方向及角度的冲击，温度控制能够更加真实的模拟空气弹簧的运动状态。油源系统、液压子站、分油器系统及管路系统是整套试验装置运行的保障，六自由度试验台装置的荷载输出点相对较多，需要上述系统所构建的体系有机配合，合理的将液压势能分配到各个伺服加载作动器的油缸中。附加气室的作用主要是为了增加空气弹簧的空气容积以取得柔软性而附加的辅助空气室，在该装置的构成中，主要需要保持空气弹簧的高度不变及具有的良好柔性。进一步地，试验平台包括试验上平台及试验下平台，上平台的材质为硬铝合金。本技术中，空气弹簧的所有受力均通过试验上平台完成，试验上平台与万向连杆连接，目的是将万向连杆传递的输出动作加载于空气弹簧上，试验下平台的主要作用是对空气弹簧进行固定，两者结合实现了空气弹簧的综合受力。所以说，试验上平台发挥的作用至关重要，承担着从三维空间不同角度及荷载对空气弹簧力的施加。在试验上平台的设计过程中，通过力学有限元分析计算，分别考察三个方向作动器单独作用时，上工作平台的应力和变形情况。竖向作动器下的计算结果：前提条件为有限元模拟时，在放置试件的部位加上固端约束，在安装作动器的位置加均布荷栽。最大变形位移：0.6mm；最大应力：97MPa。横向作动器作用下的计算结果：前提条件为放置试件的部位设置固端约束，考虑左右两端的作动器，同样加均布荷载。最大变形位移：0.43mm；最大应力：208MPa。硬铝合金具有良好的高温强度和工艺性能，易于焊接。本技术中，使用硬铝合金制造试验上平台，能够保证试件受力的同时，试验上平台本身的稳固性，增加试验的稳定性。进一步地，温度控制箱设置于试验下平台，温度控制箱控制的温度范围在-40～60℃。由于空气弹簧的材质是橡胶的，故在不同温度条件下工作性能不一致，在高寒地区更加容易因为疲劳破裂，因此必须通过试验手段对空气弹簧的性能指标进行可靠性测试。空气弹簧通过试验下平台固定，需要将温度控制箱放置于试验下平台；温度范围在-40～60℃也是在充分考虑了实际列车的运行状态后选取的范围。进一步地，伺服加载作动器包括横向作动器，纵向作动器及垂向作动器三种形式。综合性能试验台主要用于模拟空气弹簧的垂向、横向、扭转或组合运动状态，共有六个方向的运动轨迹。X方向主要通过横向作动器，y方向通过纵向作动器，而z方向通过垂向作动器来完成动作输出。当需要组合运动状态时，需要三者或两者协同完成综合动作。进一步地，垂向作动器设置于底座平台上，并与试验上平台连接；横向作动器及纵向作动器设置于反力支架上。垂向作动器主要是对试件实施纵向的加载，作动器输出的行程及轨迹方向与对试件施加的载荷方向一致，故而设置于底座平台；而横向作动器及纵向作动器所输出的行程及轨迹是通过连接头的传递而加载到试件上，故而将其设置于反力支架，实现对试件的不同方向及载荷的综合测试。进一步地，反力支架的个数为4台；垂向作动器的个数为2台；横向作动器的个数为3台；纵向作动器的个数为1台。垂向作动器直接设置于底座平台，不需要反力支架；而横向作动器及纵向作动器的数量需要满足试件加载试验的需求。进一步地，六自由度试验台装置还包括具有连接功能的万向连杆及连接头；万向连杆及连接头的材质为碳钢。万向连杆及连接头的作用是对伺服作动器输出的载荷传递到试验上平台，对空气弹簧进行综合运动状态的模拟。在机械连接的同时，传递的是载荷，必须要保证万向连杆及连接头的机械强度。进一步地，连接头设置在反力支架上，并分别与伺服加载作动器及万向连杆连接；连接头与反力支架铰接连接。连接头为倒三角形式，中间顶角固定在反力支架上，底边两侧分别与伺服加载作动器及万向连杆连接。围绕中间的固定顶角可进行一定限位的往复运动，这就促成了加载作动器及万向连杆的协同运动；只有连接头与反力支架的铰接形式，才能使往复运动更加顺畅，保证整套系统的通畅性。进一步地，万向连杆一端与试验上平台连接，另一端与连接头连接。万向连杆与试验上平台及连接头连接，形成了载荷输出的连接机构，有利于作动器的载荷输出。并且在万向连杆上还设置了球轴承及载荷传感器，使得在连接位置运动更加顺畅，载荷传感器及时将真实的载荷数据传输至控制系统。本技术实施例提供的所述装置各组件性能优越，结构简单，具有安装方便，运行稳定，操作性强等优点。主要用于模拟空气弹簧的垂向、横向、扭转或组合运动状态，精确测量空气弹簧的各项性能参数。除了提供一种六自由度试验台装置，本技术实施例还提供了一种采用所述装置来进行六自由度试验的应用方法，包括如下步骤：将试件设置在试验下平台上的温度控制箱内，模拟空气弹簧的垂向、横向、扭转或组合运动状态，测量试件的各项性能参数。通过与所述六自由度试验台装置相结合，采用以上方法完全可以有效模拟高铁运行过程中，受到各种方向载荷变化的空气弹簧的综合性能指标，进而改进产品的设计水平，提高产品的质量。主要试验功能：空气弹簧系统的仿真试验：模拟空气弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六自由度试验台装置，其特征在于，包括：底座平台，反力支架，伺服加载作动器，试验平台，温度控制箱，油源系统，液压子站，分油器系统，管路系统，附加气室，工装附件；所述试验平台包括试验上平台及试验下平台；所述底座平台设置于试验台装置的底部，所述反力支架设置于所述底座平台上；所述伺服加载作动器竖向设置，所述伺服加载作动器包括横向作动器、纵向作动器及垂向作动器三种形式，所述横向作动器及所述纵向作动器设置于所述反力支架上，所述横向作动器用于对试件施加横向荷载，所述纵向作动器用于对试件施加纵向荷载，所述垂向作动器设于所述底座平台上，并与所述试验上平台连接，用于对试件施加垂向荷载；连接头设置在所述反力支架上，并分别与所述伺服加载作动器及万向连杆连接；所述连接头与所述反力支架铰接连接；所述万向连杆一端与所述试验上平台连接，另一端与所述连接头连接；所述温度控制箱设置于所述试验下平台上，用于对试验温度进行控制；所述油源系统与所述液压子站连接，并通过所述分油器系统与所述管路系统连接，从而将液压势能分配到各个所述伺服加载作动器中的油缸中；所述附加气室与试件连接。

【技术特征摘要】
1.一种六自由度试验台装置，其特征在于，包括：底座平台，反力支架，伺服加载作动器，试验平台，温度控制箱，油源系统，液压子站，分油器系统，管路系统，附加气室，工装附件；所述试验平台包括试验上平台及试验下平台；所述底座平台设置于试验台装置的底部，所述反力支架设置于所述底座平台上；所述伺服加载作动器竖向设置，所述伺服加载作动器包括横向作动器、纵向作动器及垂向作动器三种形式，所述横向作动器及所述纵向作动器设置于所述反力支架上，所述横向作动器用于对试件施加横向荷载，所述纵向作动器用于对试件施加纵向荷载，所述垂向作动器设于所述底座平台上，并与所述试验上平台连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，
申请(专利权)人：北京富力通达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11