一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置。地铁中心销螺栓两连接件间并没有相对位移，难以用横向振动试验来研究。本发明专利技术在垫块通孔粘贴应变片；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；利用振动台进行振动加速试验，通过应变片采集振动轴向夹紧力，在不同振动量级下进行振动试验；对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程和加速方程。本发明专利技术提供了地铁中心销螺栓的可靠性鉴定试验方法，为地铁中心销螺栓筛选提供了指导依据；并且提供了涂胶对地铁中心销螺栓防松性能的影响测试方法，为地铁中心销螺栓防松措施提供了指导依据。

An Accelerated Vibration Test Method and Device for Metro Center Pin Bolts

【技术实现步骤摘要】
一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置
本专利技术属于螺栓振动试验
，具体涉及一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法与装置。
技术介绍
螺栓因其结构简单、标准统一、安装方便等优点，在地铁轨道交通上得到了广泛的应用。由于螺栓联接受到工作场合、使用环境、安装情况以及后期维护等多种因素的影响，在设计和使用前应最大限度保证其安全可靠，并给出一定的安全系数。但是，由于影响因素众多，完全避免失效仍然十分困难。一旦连接部分发生失效，尤其是系统重要部位的联接螺栓发生失效，将会产生严重的后果。因此，为保证地铁安全有序的运行，十分有必要对螺栓的失效机理进行研究。螺栓联接的主要失效形式有松动、断裂、脱扣、腐蚀及疲劳等，其中松动是最常见的螺栓联接失效形式。螺栓预紧力下降标志着螺栓联接的失效，随着失效程度的进一步恶化，可能会导致连接件之间发生分离。因此可以选用预紧力作为螺栓失效研究的应力之一。目前我国用于评价螺纹紧固件防松性能的试验方法主要有地脚螺栓试验法、套筒横向冲击法和横向振动试验法三种，其中应用最广泛的是横向振动试验法，其原理是让两个螺栓联接板间产生一定的相对位移，从而促使螺栓松动。而地铁中心销螺栓两连接件间并没有相对位移，而是在运行时整车均受到随机振动，因此难以用横向振动试验来研究。
技术实现思路
本专利技术是基于螺栓失效原因研究的基础上，提出一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法及装置。该方法是一种可实现地铁中心销螺栓性能快速退化的加速试验方法，该装置能模拟中心销螺栓的真实安装情况，并实时监测中心销螺栓的轴向夹紧力变化情况，整体可以通过短时间的振动试验完成地铁中心销螺栓的性能退化过程模拟，为地铁中心销螺栓的筛选提供可行的试验方法依据，以验证和提高地铁中心销螺栓的防松能力。本专利技术一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，具体如下：步骤一、用酒精擦拭垫块的通孔孔壁上沿周向均布的n个轴向槽的侧壁以及槽底，4≤n≤8；在每个轴向槽内粘贴一片应变片；垫块的通孔外沿开设有环形槽；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；振动试验夹具固定在振动台的振动台台面上；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；通过振动台自带的振动台控制系统调整激励信号来设置振动试验量级K＝k0。步骤二、利用扭矩扳手给被测中心销螺栓施加预紧力，在被测中心销螺栓和垫块上各画一条竖直线，两条竖直线对齐；然后，启动振动台，加速度传感器检测振动台台面的振动加速度，并反馈给振动台控制系统；数据采集系统获取应变片检测到的垫块轴向应变数据，并传给计算机；计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，并计算退化方程在垫块轴向应变数据的各采集时刻对应的被测中心销螺栓退化率，然后求解这些退化率的最大值并存储。步骤三、如果被测中心销螺栓的退化率最大值小于20％，则以步长为h增大振动试验量级K的值，回到步骤二，否则振动台控制系统记录振动试验量级的当前值k1，取下已经退化的被测中心销螺栓，计算机根据各振动试验量级K以及K对应的退化方程求得加速方程。进一步，步骤三中取下已经退化的被测中心销螺栓后，进入步骤四。步骤四、另取一个被测中心销螺栓，在被测中心销螺栓的圆柱面上由尾部端面位置开始涂上长度为L的厌氧胶，L为公称直径的1.2～1.5倍，重复步骤一和步骤二。步骤五、以步长为h依次增大振动试验量级K的值，直到振动试验量级K的值达到k1，每增大一次振动试验量级K的值就重复一次步骤二；然后，对比涂厌氧胶与未涂厌氧胶的被测中心销螺栓在各相同振动试验量级K下的最大退化率，从而确定涂厌氧胶对被测中心销螺栓退化程度的影响情况。进一步，步骤二中启动振动台后，观察两条竖直线是否发生错位，直观判断被测中心销螺栓是否发生松动。进一步，根据被测中心销螺栓的退化方程得出被测中心销螺栓的寿命。进一步，计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，具体如下：记各应变片的初始应变均为x0，数据采集系统每隔一小时获取一次各应变片的应变数据，各应变片的应变数据分别记为xi,i＝1,2,···,n；每次获取各应变片的应变数据后，利用式(1)和(2)计算所有应变片应变的平均变化率δ，在坐标轴中绘制δ随时间t变化的离散图；式(1)中，δi为当前采集时刻第i片应变片测得的应变数据变化率；xi为当前采集时刻第i片应变片的应变。对离散图中的离散点进行拟合，得到被测中心销螺栓的退化方程：式(3)中，为时刻t对应的退化率，a为退化方程斜率，b为退化方程系数，β为退化经验常数。进一步，β通过逼近准则计算得到，a和b通过最小二乘法计算得到。进一步，计算机根据各振动试验量级K以及K对应的退化方程求得加速方程，具体如下：第j次设置的振动试验量级的值定义为Kj，Kj下拟合的退化方程中退化方程斜率定义为aj，根据各组(Kj，aj)的值，通过直线回归模型拟合求得加速方程，见式(4)：aj＝mKj+q(4)式(4)中，m为加速方程斜率；q为加速方程在纵轴上截距。本专利技术一种地铁中心销螺栓振动加速试验装置，包括振动试验夹具、应变片、数据采集系统、加速度传感器和振动台。所述的加速度传感器设置在振动台的振动台台面上，加速度传感器的信号输出端接振动台自带的振动台控制系统，振动台控制系统的激励信号输出端接振动台的震源的控制信号端。应变片的信号输出端接数据采集系统的数据输入端，数据采集系统的数据输出端接计算机。所述的振动试验夹具包括转向架模拟件和车架模拟件；所述的转向架模拟件包括基板、肋板一、支撑板、肋板二、安装板和垫块；所述的车架模拟件包括等效螺母；所述的安装板开设有锥形孔，锥形孔的锥度与等效螺母的外壁锥度相等；等效螺母嵌入安装板的锥形孔内；安装板与支撑板焊接；所述的支撑板与基板焊接，且支撑板的一侧与基板通过肋板一连接，另一侧与基板通过肋板二连接；垫块设置在安装板底部；所述的基板与振动台的振动台台面通过连接螺栓连接。所述垫块的通孔外沿开设环形槽，垫块的通孔孔壁沿周向均布开设n个轴向槽，4≤n≤8，每个轴向槽内粘贴一片应变片。进一步，所述的振动台采用苏州苏试试验集团股份有限公司的DC6500-65型振动台。本专利技术具有的有益效果：1、本专利技术在分析地铁中心销螺栓的主要失效原因后，模拟地铁中心销螺栓的实际安装情况，并利用振动台开展其振动加速试验研究；通过对垫块应变的监测实现了地铁中心销螺栓轴向夹紧力的实时监测，实现了地铁中心销螺栓松动性能测试，为工作人员提供了地铁中心销螺栓可靠性鉴定试验的方法。2、本专利技术通过应变片采集振动轴向夹紧力，提供了在不同的振动量级下进行振动试验的试验方法，实现地铁中心销螺栓加速松动，得到了地铁中心销螺栓的振动加速试验数据，为地铁中心销螺栓筛选提供了指导依据。3、本专利技术提供了涂胶对地铁中心销螺栓防松性能的影响测试方法，为地铁中心销螺栓防松措施提供了指导依据。附图说明图1为本专利技术装置的结构原理图；图2为本专利技术中振动试验夹具的示意图；图3为本专利技术中振动试验夹具的剖视图；图4为本专利技术中应变片的排布示意图；图5为本专利技术振动加速试验方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。如图1所示，一种地铁中心销螺栓振动加速试验装置，包括振动试验夹具2、应变片8、数据采集系统4、加速度传感器6和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：该方法具体如下：步骤一、用酒精擦拭垫块的通孔孔壁上沿周向均布的n个轴向槽的侧壁以及槽底，4≤n≤8；在每个轴向槽内粘贴一片应变片；垫块的通孔外沿开设有环形槽；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；振动试验夹具固定在振动台的振动台台面上；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；通过振动台自带的振动台控制系统调整激励信号来设置振动试验量级K＝k0；步骤二、利用扭矩扳手给被测中心销螺栓施加预紧力，在被测中心销螺栓和垫块上各画一条竖直线，两条竖直线对齐；然后，启动振动台，加速度传感器检测振动台台面的振动加速度，并反馈给振动台控制系统；数据采集系统获取应变片检测到的垫块轴向应变数据，并传给计算机；计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，并计算退化方程在垫块轴向应变数据的各采集时刻对应的被测中心销螺栓退化率，然后求解这些退化率的最大值并存储；步骤三、如果被测中心销螺栓的退化率最大值小于20％，则以步长为h增大振动试验量级K的值，回到步骤二，否则振动台控制系统记录振动试验量级的当前值k1，取下已经退化的被测中心销螺栓，计算机根据各振动试验量级K以及K对应的退化方程求得加速方程。...

【技术特征摘要】
1.一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：该方法具体如下：步骤一、用酒精擦拭垫块的通孔孔壁上沿周向均布的n个轴向槽的侧壁以及槽底，4≤n≤8；在每个轴向槽内粘贴一片应变片；垫块的通孔外沿开设有环形槽；等效螺母由振动试验夹具的基板顶部嵌入基板；振动试验夹具固定在振动台的振动台台面上；垫块设置在基板底部；将被测中心销螺栓穿过垫块的通孔，并与等效螺母紧固连接；通过振动台自带的振动台控制系统调整激励信号来设置振动试验量级K＝k0；步骤二、利用扭矩扳手给被测中心销螺栓施加预紧力，在被测中心销螺栓和垫块上各画一条竖直线，两条竖直线对齐；然后，启动振动台，加速度传感器检测振动台台面的振动加速度，并反馈给振动台控制系统；数据采集系统获取应变片检测到的垫块轴向应变数据，并传给计算机；计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，并计算退化方程在垫块轴向应变数据的各采集时刻对应的被测中心销螺栓退化率，然后求解这些退化率的最大值并存储；步骤三、如果被测中心销螺栓的退化率最大值小于20％，则以步长为h增大振动试验量级K的值，回到步骤二，否则振动台控制系统记录振动试验量级的当前值k1，取下已经退化的被测中心销螺栓，计算机根据各振动试验量级K以及K对应的退化方程求得加速方程。2.根据权利要求1所述的一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：步骤三中取下已经退化的被测中心销螺栓后，进入步骤四；步骤四、另取一个被测中心销螺栓，在被测中心销螺栓的圆柱面上由尾部端面位置开始涂上长度为L的厌氧胶，L为公称直径的1.2～1.5倍，重复步骤一和步骤二；步骤五、以步长为h依次增大振动试验量级K的值，直到振动试验量级K的值达到k1，每增大一次振动试验量级K的值就重复一次步骤二；然后，对比涂厌氧胶与未涂厌氧胶的被测中心销螺栓在各相同振动试验量级K下的最大退化率，从而确定涂厌氧胶对被测中心销螺栓退化程度的影响情况。3.根据权利要求1所述的一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：步骤二中启动振动台后，观察两条竖直线是否发生错位，直观判断被测中心销螺栓是否发生松动。4.根据权利要求1所述的一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：根据被测中心销螺栓的退化方程得出被测中心销螺栓的寿命。5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种地铁中心销螺栓振动加速试验方法，其特征在于：计算机对垫块轴向应变数据进行处理得到被测中心销螺栓的退化方程，具...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡洋涛，潘骏，吴启勇，张雯，何若晗，魏中伟，祁佳磊，
申请(专利权)人：杭州中车车辆有限公司，浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33