多工况踏面制动单元疲劳试验系统技术方案

一种多工况踏面制动单元疲劳试验系统，包括设置在测试平台上的前支撑架、后支撑架和固定座，此外还设有踏面仿形模块、切向力施加气缸、往复振动凸轮机构、横向力施加气缸；本发明专利技术由切向力施加气缸提供切向动力，推动踏面仿形模块摆动，模拟车轮转动过程中的制动工况，由横向力施加气缸提供横向动力，推动踏面仿形模块横向往复运动，模拟轮对制动时相对于构架的横向窜动，由往复振动凸轮机构驱动踏面仿形模块进行纵向往复运动，模拟由于车轮不圆在制动过程中踏面对踏面制动单元造成的往复振动载荷。三种不同的工况试验可单独进行，可组合进行，组合工况的试验实施互不干涉，更接近现车使用工况。

【技术实现步骤摘要】
多工况踏面制动单元疲劳试验系统
本专利技术涉及踏面制动单元模拟现车组合工况的疲劳试验系统。
技术介绍
机车车辆、城市轨道交通车辆以及部分轨道工程车辆广泛采用踏面制动方式。本专利技术所提踏面制动单元与已授权的专利CN103693069B中所提踏面制动单元类似，是一种轨道交通车辆制动系统的执行装置。其制动方式为：向制动器充入压缩空气，使得制动器的闸瓦托向轮对伸出，带动闸瓦压紧轮对的外弧面，从而产生摩擦力。该摩擦力阻止轮对继续转动，从而实现制动效果。为了验证踏面制动单元制动作用的可靠性和耐久性，需要对踏面制动单元进行疲劳试验。然而，目前的疲劳试验方法中，被试踏面制动单元安装在试验工装上，闸瓦伸出作用在踏面仿形装置上，保持一定时间后，踏面制动单元缓解，闸瓦缩回复位，然后不断重复以上过程。上述现有的试验方法中，踏面仿形装置是完全固定的，即为静态的，这样就无法验证踏面制动单元在现车运用过程中的可靠性和耐久性，即，无法验证由于车轮踏面与闸瓦的摩擦所产生的切向力、由于轮对相对构架存在横向的窜动所产生的横向力、由于车轮不圆所产生的周期性往复振动载荷等对踏面制动单元可靠性和耐久性的影响。即便在专利CN105806611A和专利CN107063662A所专利技术的试验台中分别单独涉及到了横向力存在的工况模拟和车轮不圆存在的工况模拟，但以上专利所专利技术的试验台模拟工况单一，亦不能较真实模拟现车组合工况。其使用踏面仿形装置与传动机构为一个整体，类型单一，不能适用于多种产品疲劳试验过程，不能满足现有踏面制动单元疲劳试验需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种多工况踏面制动单元疲劳试验系统，该试验系统可模拟踏面制动单元现车运用中存在的各单独工况或组合工况，验证踏面制动单元在现车运用过程中的可靠性和耐久性。为达到上述目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术包括测试平台，在测试平台上设有前支撑架和后支撑架，在前支撑架的旁侧设有固定座，此外还设有踏面仿形模块、切向力施加气缸、往复振动凸轮机构、横向力施加气缸；上述前支撑架能横向移动，在其内部设有能纵向移动的滑动架；后支撑架上设有升降座，所述升降座具有底板、两侧板和后侧板；所述踏面仿形模块的前侧通过铰接轴铰接在滑动架上，后端插入升降座的两侧板之间，踏面仿形模块与升降座为纵向滑动连接；所述切向力施加气缸处于升降座的下方且固定在测试平台上，由切向力施加气缸带动升降座升降；所述往复振动凸轮机构具有电机和凸轮，凸轮处于踏面仿形模块的后方，凸轮轴由升降座的两侧板支承，凸轮推动踏面仿形模块前行，由复位弹簧带动踏面仿形模块返回；所述横向力施加气缸设置在固定座内，横向力施加气缸与滑动架连接，横向力施加气缸通过滑动架带动前支撑架横向移动。本试验系统还设有纵向调节装置，纵向调节装置处于后支撑架的后方，纵向调节装置的第一传动机构的活动件与后支撑架的竖板相连接，所述后支撑架在纵向调节装置的作用下，作纵向移动。所述踏面仿形模块包括前传动杆、后传动杆和螺钉连接在前传动杆上的仿形踏面头，前传动杆的后部横向松动地插入后传动杆前端的U形槽中。所述升降座的两侧板上各设有纵向的腰形导向孔，踏面仿形模块的后传动杆上设有导向销，导向销的两端分别插入升降座两侧板的腰形导向孔中形成纵向滑动连接。所述往复振动凸轮机构具有两个复位弹簧，两个复位弹簧分别设置在踏面仿形模块的两侧，踏面仿形模块的后传动杆的两侧各设有弹簧连接杆，前支撑架后侧设有固定架或固定柱，每个复位弹簧的一端连接在处于同侧的弹簧连接杆上，另一端连接在固定架的相应位置上或同侧的固定柱上。所述前支撑架内设有两两分布的四根纵向导向柱，所述滑动架穿在四根纵向导向柱上，能在纵向导向柱上移动。所述横向力施加气缸的活塞杆端设有接头，接头与滑动架之间由销轴铰接。所述横向力施加气缸由第三传动机构带动能在固定座内能作纵向移动，第三传动机构包括螺杆和螺纹连接在螺杆上的活动块，活动块的一端与横向动力气缸的缸体之间由销轴铰接，活动块的另一端与固定座的侧板上的导轨动配合。所述测试平台上且处于前支撑架前侧的位置固定有用于安装踏面制动单元的工装。所述纵向调节装置设有第二传动机构，第二传动机构的活动件处于第一传动机构的活动件的正下方，第二传动机构的活动件与后支撑架的竖板相连接。本专利技术具有如下积极效果：1、本专利技术可验证现车制动过程中由于踏面与闸瓦的摩擦所产生的切向力对踏面制动单元可靠性和耐久性的影响；可验证由于车轮不圆产生的周期性往复振动载荷对踏面制动单元的可靠性和耐久性影响；可验证现车运用过程中，由于轮对相对于构架存在横向窜动所产生的横向力对踏面制动单元的可靠性和耐久性影响；可验证以上三种工况随机组合所形成的工况对踏面制动单元的可靠性和耐久性影响，且各工况互不干涉，工况模拟更接近现车运用，且疲劳试验时间较短。2、本专利技术可验证适用于不同踏面类型的踏面制动单元可靠性和耐久性的影响，且可以适用于不同安装方式的踏面制动单元。3、本专利技术结构紧凑，踏面仿形模块为分体结构，前传动杆能在后传动杆的U型槽内横向运动，可以方便更换踏面仿形头，模拟不同踏面半径，可进行不同踏面类型产品的疲劳试验。附图说明图1是本专利技术的立体示意图。图2是踏面仿形模块立体图。图3是踏面仿形模块的剖视图。图4是横向力气缸纵向调节装置和横向力气缸连接立体图。图5是踏面仿形模块与纵向调节装置、往复振动凸轮机构连接立体图。图6是踏面仿形模块与横向力气缸的连接平面图。图7是踏面仿形模块与往复振动凸轮机构、切向力施加气缸的连接立体图。图8是踏面仿形模块与往复振动凸轮机构、切向力施加气缸的连接平面图附图标记如下：前支撑架1、纵向导向柱1-1、滑动架2、中隔板2-1、滑行槽2-a、盖板2-2、踏面仿形模块3、仿形踏面头3-1、前传动杆3-2、后传动杆3-3、铰接轴3-4、连接销3-5、弹簧连接杆3-6、导向销3-7、后支撑架4、升降座5、切向力施加气缸6、纵向调节装置7、往复振动凸轮机构8、电机8-1、凸轮8-2、凸轮轴8-3、复位弹簧8-4、横向力施加气缸9、第三传动机构10、螺杆10-1、滑块10-2、固定座11、固定架12、限位架13、工装14、测试平台15、切向力拉压传感器16、横向力拉压传感器17、转数传感器18，位移传感器19。具体实施方式实施例1见图1至图8，本实施例包括测试平台15、设置在测试平台15前、后侧的前支撑架1和后支撑架4以及设置在前支撑架1旁侧的固定座11，此外还设有踏面仿形模块3、切向力施加气缸6、纵向调节装置7、往复振动凸轮机构8、横向力施加气缸9。测试平台15的前侧固定有一对横向导轨15-1，后侧固定有一对纵向导轨15-2。所述前支撑架1利用底面上的滑块动连接在横向导轨15-1上。前支撑架1内设有滑动架2，前支撑架1内安装有两两分布的四根纵向导向柱1-1，所述滑动架2穿在四根纵向导向柱1-1上，滑动架2能在纵向导向柱1-1上移动。所述后支撑架4具有成角形连接的前滑板4-1和竖板4-2，后支撑架4利用前滑板4-1底面上的滑块动连接在纵向导轨15-2上。后支撑架4的竖板4-2的前侧面上设有一对升降导轨4-3。所述升降座5具有底板5-1、两侧板5-2和后侧板5-3。后侧板5-3利用后侧面上的滑块动连接在后支撑架竖板4-2的升降导轨4-3上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多工况踏面制动单元疲劳试验系统，包括测试平台（15），其特征在于：测试平台（15）上设有前支撑架（1）和后支撑架（4），在前支撑架（1）的旁侧设有固定座（11），此外还设有踏面仿形模块（3）、切向力施加气缸（6）、往复振动凸轮机构（8）、横向力施加气缸（9）；上述前支撑架（1）能横向移动，在其内部设有能纵向移动的滑动架（2）；后支撑架（4）上设有升降座（5），所述升降座（5）具有底板（5‑1）、两侧板（5‑2）和后侧板（5‑3）；所述踏面仿形模块（3）的前侧通过铰接轴（3‑4）铰接在滑动架（2）上，后端插入升降座（5）的两侧板（5‑2）之间，踏面仿形模块（3）与升降座（5）为纵向滑动连接；所述切向力施加气缸（6）处于升降座（5）的下方且固定在测试平台（15）上，由切向力施加气缸（6）带动升降座（5）升降；所述往复振动凸轮机构（8）具有电机（8‑1）和凸轮（8‑2），凸轮（8‑2）处于踏面仿形模块（3）的后方，凸轮轴（8‑3）由升降座（5）的两侧板（5‑2）支承，凸轮（8‑2）推动踏面仿形模块（3）前行，由复位弹簧（8‑4）带动踏面仿形模块（3）返回；所述横向力施加气缸（9）设置在固定座（11）内，横向力施加气缸（9）与滑动架（2）连接，横向力施加气缸（9）通过滑动架（2）带动前支撑架（1）横向移动。...

【技术特征摘要】
1.一种多工况踏面制动单元疲劳试验系统，包括测试平台（15），其特征在于：测试平台（15）上设有前支撑架（1）和后支撑架（4），在前支撑架（1）的旁侧设有固定座（11），此外还设有踏面仿形模块（3）、切向力施加气缸（6）、往复振动凸轮机构（8）、横向力施加气缸（9）；上述前支撑架（1）能横向移动，在其内部设有能纵向移动的滑动架（2）；后支撑架（4）上设有升降座（5），所述升降座（5）具有底板（5-1）、两侧板（5-2）和后侧板（5-3）；所述踏面仿形模块（3）的前侧通过铰接轴（3-4）铰接在滑动架（2）上，后端插入升降座（5）的两侧板（5-2）之间，踏面仿形模块（3）与升降座（5）为纵向滑动连接；所述切向力施加气缸（6）处于升降座（5）的下方且固定在测试平台（15）上，由切向力施加气缸（6）带动升降座（5）升降；所述往复振动凸轮机构（8）具有电机（8-1）和凸轮（8-2），凸轮（8-2）处于踏面仿形模块（3）的后方，凸轮轴（8-3）由升降座（5）的两侧板（5-2）支承，凸轮（8-2）推动踏面仿形模块（3）前行，由复位弹簧（8-4）带动踏面仿形模块（3）返回；所述横向力施加气缸（9）设置在固定座（11）内，横向力施加气缸（9）与滑动架（2）连接，横向力施加气缸（9）通过滑动架（2）带动前支撑架（1）横向移动。2.根据权利要求1所述的多工况踏面制动单元疲劳试验系统，其特征在于：本试验系统还设有纵向调节装置（7），纵向调节装置（7）处于后支撑架（4）的后方，纵向调节装置（7）的第一传动机构（7-1）的活动件与后支撑架（4）的竖板（4-2）相连接，所述后支撑架（4）在纵向调节装置（7）的作用下，作纵向移动。3.根据权利要求1或2所述的多工况踏面制动单元疲劳试验系统，其特征在于：所述踏面仿形模块（3）包括前传动杆（3-2）、后传动杆（3-3）和由螺钉连接在前传动杆（3-2）上的仿形踏面头（3-1），前传动杆（3-2）的后部横向松动地插入后传动杆（3-3）前端的U形槽（3-a）中。4.根据权利要求3所述的多工况踏面制动单元疲劳试验系统，其特征在于：所述升降座（5）的两侧板（5-2）上各设有纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇宸，王子晨，江浪，刘森，伍安旭，许波，冯畅，周建华，
申请(专利权)人：常州中车铁马科技实业有限公司，中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32