一种高速列车车轴微动疲劳试验台及使用方法技术

一种高速列车车轴微动疲劳试验台及使用方法，包括车轴与车轮配合时过盈量调节装置，车轴与试验台的安装装置，轴向力、水平径向力、竖直径向力的加载装置和车轴动力装置。将车轮与车轴模拟装置固定配合安装好，使得车轴固定在试验台上；将各向力的加载装置连接配合好，控制一定的车轮与车轴的过盈量，通过改变各向加载力的大小，测试出各向加载力对车轴微动疲劳的影响；控制各向加载力的大小不变，通过改变车轮与车轴的过盈量，测试过盈量的改变对车轴微动疲劳的影响。

A fretting fatigue test-bed for axles of high-speed trains and its application

【技术实现步骤摘要】
一种高速列车车轴微动疲劳试验台及使用方法
本专利技术属于微动疲劳研究
，特别是涉及一种高速列车车轴微动疲劳试验台及使用方法。
技术介绍
微动疲劳损伤的研究涉及学科广泛，如机械学、材料学、力学、物理学等等，是日益发展的交叉领域。而近年来高速列车的发展也同样十分迅猛，为确保高速列车安全的运行，对车轴的微动疲劳急待研究与发展。自从世纪初铁路在英国运营以来,人们就开始了铁路车轴失效的研究；Wohler和Hoger从世纪中期到世纪早期,采用全比例车轴对疲劳断裂失效问题进行了大量的研究,他们的成果为现代疲劳研究提供了基础,尤其是前者,不但开辟了疲劳的试验研究,而且提出了S-N曲线和疲劳极限的概念；20世纪中后期,日本也对实物车轴进行了大量的试验研究。王弘等开发研制非对称拉压超声疲劳试验装置和三点弯曲超声疲劳试验装置；MakotoAkama等用概率断裂力学对车轴进行可靠性分析,得出残余压应力分布和初始裂纹尺寸分布对车轴故障概率的影响很大、而线路对车轴故障概率影响很小的结论。目前地实验装置还不能够更好的研究高速列车车轴微动疲劳，因此迫切需要设计一种全新的试验台来研究，能够真实模拟高速列车车轴运行过程的受力条件以及车轴和车轮在运行过程中的不同过盈量之间的配合，从而方便研究高速列车车轴微动疲劳。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种高速列车车轴微动疲劳试验台，能够真实模拟高速列车车轴运行过程的受力条件以及车轴和车轮在运行过程中的不同过盈量之间的配合，从而方便研究高速列车车轴微动疲劳。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：如图1-图15所示，一种高速列车车轴微动疲劳试验台，包括车轴与车轮配合时过盈量调节装置，车轴与试验台的安装装置，轴向力加载装置，水平径向力加载装置，竖直径向力加载装置，车轴动力装置。所述车轴与车轮配合时过盈量调节装置包括：过盈量调节元件、车轴、模拟车轮、液压缸D、调节环、传力元件、支撑架。所述过盈量调节装置通过所述传力元件的一端顶着过盈量调节元件的大端，传力元件另一端的安装孔与所述液压缸D输出轴同轴心结合，车轴、过盈量调节元件、调节环与模拟车轮的装配体放置在支撑架上；所述两个过盈量调节元件固定安装在实际车轮安装处的车轴左右两端，所述两个模拟车轮同轴安装在过盈量调节元件上。所述过盈量调节元件是外表面为锥面的一个环形圆台，环形圆台的小端设计一个圆环凸起，环形圆台沿母线切去一个扇形块，形成一个缺口，环形圆台上沿母线设计一个扇形凸起，起到键的作用；所述模拟车轮的内表面也是一个锥面，与过盈量调节元件的外表面相契合，所述模拟车轮内表面切除一个扇形凹槽，与过盈量调节元件外表面的凸起契合，使得过盈量调节元件与模拟车轮一起转动。所述液压缸D加载，使左右两个模拟车轮在轴向相对车轴向外两侧移动，并夹紧过盈量调节元件。由于过盈量调节元件是开环的，使得过盈量调节元件的内圈的内径变小，从而增大过盈量。过盈量改变后，再把车轴和模拟车轮，过盈量调节元件安装在实验台上。所述调节环的一个侧面顶在过盈量调节元件小端的凸起侧面处，所述调节环的另一侧面顶住模拟车轮的右侧面。所述车轴与试验台的安装装置包括：圆锥滚子轴承、模拟车轮、深沟球轴承A、车轴、模拟车轮、轴承盖A、试验台、甩油环A、过盈量调节元件、轴承盖B、受力轴承座、深沟球轴承B、调节环。所述圆锥滚子轴承同轴安装在左端模拟车轮上，所述深沟球轴承A同轴安装在右端模拟车轮上；所述轴承盖A同轴安装在车轴上，并用螺栓固定在试验台箱体壁上。所述甩油环A同轴安装在车轴的左右两端，所述甩油环A的侧面与过盈量调节元件的大端侧面接触，甩油环A和轴承盖A上的油沟组合起到密封的作用。所述左右两个受力轴承座分别与两个深沟球轴承B同轴安装在车轴上，所述两个深沟球轴承B的内圈外表面顶着甩油环A的一侧，且通过所述轴承盖B压紧固定在受力轴承座的两侧，且轴承盖B由螺栓连接在受力轴承座两端，所述受力轴承座是由两个分块由螺栓连在一起，构成一个受力轴承座。所述轴向力加载装置包括：轴向力传力杠杆元件A、推力球轴承、车轴、试验台、激振器A、轴向力传力杠杆元件B、液压缸A、轴向力传力杠杆元件C。所述轴向力传力杠杆元件A与推力球轴承同轴安装在车轴的右端，所述轴向力传力杠杆元件A安装在试验台设计的轴向力传力杠杆元件A安装位置。所述激振器A的输出轴端与轴向力传力杠杆元件A右端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器A的安装位置。所述轴向力传力杠杆元件B的一端安装在轴向力传力杠杆元件A的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，所述轴向力传力杠杆元件A的另一端加工有安装轴孔并且与所述液压缸A的输出轴同轴心安装。所述轴向力传力杠杆元件C安装在轴向力传力杠杆元件A与轴向力传力杠杆元件B的同轴心安装轴孔内，起到连接固定轴向力传力杠杆元件A和轴向力传力杠杆元件B的作用；所述水平径向力加载装置包括：水平径向力传力杠杆元件R、受力轴承座、水平径向力传力杠杆元件S、试验台、液压缸B、水平径向力传力杠杆元件T、激振器B。所述水平径向力传力杠杆元件R一端安装在所述受力轴承座侧面的设计槽孔内；所述水平径向力传力杠杆元件S的左端安装在水平径向力传力元件R的水平安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，另一端加工有安装轴孔并且与所述液压缸B的输出轴同轴心安装；所述水平径向力传力杠杆元件T安装在水平径向力传力杠杆元件R与水平径向力传力杠杆元件S的同轴心安装孔内，起到连接固定水平径向力传力杠杆元件R和水平径向力传力杠杆元件S的作用；所述激振器B的输出轴端与水平径向力传力杠杆元件R一端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器B的安装位置。所述竖直径向力加载装置包括：竖直径向力传力杠杆元件X、受力轴承座、竖直径向力传力杠杆元件Y、试验台、液压缸C、竖直径向力传力杠杆元件Z、激振器C。所述竖直径向力传力杠杆元件X一端安装在所述受力轴承座的上表面设计槽内；所述竖直径向力传力杠杆元件Y的一端安装在竖直径向力传力元件X的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，所述竖直径向力传力杠杆元件Y另一端加工有安装轴孔并且与所述液压缸C的输出轴同轴心安装；所述竖直径向力传力杠杆元件Z安装在竖直径向力传力元件X和竖直径向力传力杠杆元件Y的同轴心安装孔内，起到连接固定竖直径向力传力杠杆元件X和竖直径向力传力杠杆元件Y的作用；所述激振器C的输出轴端与竖直径向力传力杠杆元件X一端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器C的安装位置。所述轴向力加载装置产生的轴向力是使用轴向力杠杆来施加两个同向的力，一个恒定的液压缸A产生的力，一个激振器A产生的动态力，然后通过推力球轴承连接在车轴的一端，传递这两个力到车轴上；水平径向力、竖直径向力及其各自方向的动态力也是通过杠杆传递到安装在轴两端的受力轴承座上，再通过深沟球轴承传递到车轴上。所述水平径向力与竖直径向力的加载装置分别设有两套，对称分布在车轴的两端；所述轴向力的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速列车车轴微动疲劳试验台，其特征在于：包括车轴与车轮配合时过盈量调节装置，车轴与试验台的安装装置，轴向力加载装置，水平径向力加载装置，竖直径向力加载装置，车轴动力装置；/n所述的车轴与车轮配合时过盈量调节装置包括：过盈量调节元件、车轴、模拟车轮、液压缸D、调节环、传力元件、支撑架；/n所述过盈量调节装置通过传力元件的一端顶着过盈量调节元件的大端，所述传力元件另一端的安装孔与液压缸D输出轴同轴心结合，车轴、过盈量调节元件、调节环与模拟车轮的装配体放置在支撑架上；所述两个过盈量调节元件固定安装在实际车轮安装处的车轴左右两端，所述两个模拟车轮同轴安装在过盈量调节元件上；/n所述车轴与试验台的安装装置包括：圆锥滚子轴承、模拟车轮、深沟球轴承A、车轴、模拟车轮、轴承盖A、试验台、甩油环A、过盈量调节元件、轴承盖B、受力轴承座、深沟球轴承B、调节环；/n所述圆锥滚子轴承同轴安装在左端模拟车轮上，所述深沟球轴承A同轴安装在右端模拟车轮上，所述轴承盖A同轴安装在车轴上，并用螺栓固定在试验台箱体壁上，所述甩油环A同轴安装在车轴的左右两端，甩油环A的侧面与过盈量调节元件的大端侧面接触，甩油环A和轴承盖A上的油沟组合起到密封的作用；左右两个受力轴承座分别与两个深沟球轴承B同轴安装在车轴上，两个深沟球轴承B的内圈外表面顶着甩油环A的一侧，且通过轴承盖B压紧固定在受力轴承座的两侧，且轴承盖B由螺栓连接在受力轴承座两端，受力轴承座是由两个分块由螺栓连在一起，构成一个受力轴承座；/n所述轴向力加载装置包括：轴向力传力杠杆元件A、推力球轴承、车轴、试验台、激振器A、轴向力传力杠杆元件B、液压缸A、轴向力传力杠杆元件C；/n所述轴向力传力杠杆元件A与推力球轴承同轴安装在车轴的右端，轴向力传力杠杆元件A安装在试验台设计的轴向力传力杠杆元件A安装位置；所述激振器A的输出轴端与轴向力传力杠杆元件A右端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器A的安装位置；所述轴向力传力杠杆元件B的一端安装在轴向力传力杠杆元件A的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，轴向力传力杠杆元件A的另一端加工有安装轴孔并且与液压缸A的输出轴同轴心安装；所述轴向力传力杠杆元件C安装在轴向力传力杠杆元件A与轴向力传力杠杆元件B的同轴心安装轴孔内，起到连接固定轴向力传力杠杆元件A和轴向力传力杠杆元件B的作用；/n所述水平径向力加载装置包括：水平径向力传力杠杆元件R、受力轴承座、水平径向力传力杠杆元件S、试验台、液压缸B、水平径向力传力杠杆元件T、激振器B；/n所述水平径向力传力杠杆元件R一端安装在受力轴承座侧面的设计槽孔内；所述水平径向力传力杠杆元件S的左端安装在水平径向力传力元件R的水平安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，另一端加工有安装轴孔并且与液压缸B的输出轴同轴心安装；所述水平径向力传力杠杆元件T安装在水平径向力传力杠杆元件R与水平径向力传力杠杆元件S的同轴心安装孔内，起到连接固定水平径向力传力杠杆元件R和水平径向力传力杠杆元件S的作用；所述激振器B的输出轴端与水平径向力传力杠杆元件R一端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器B的安装位置；/n所述竖直径向力加载装置包括：竖直径向力传力杠杆元件X、受力轴承座、竖直径向力传力杠杆元件Y、试验台、液压缸C、竖直径向力传力杠杆元件Z、激振器C；/n所述竖直径向力传力杠杆元件X一端安装在受力轴承座的上表面设计槽内；所述竖直径向力传力杠杆元件Y的一端安装在竖直径向力传力元件X的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，竖直径向力传力杠杆元件Y另一端加工有安装轴孔并且与液压缸C的输出轴同轴心安装；所述竖直径向力传力杠杆元件Z安装在竖直径向力传力元件X和竖直径向力传力杠杆元件Y的同轴心安装孔内，起到连接固定竖直径向力传力杠杆元件X和竖直径向力传力杠杆元件Y的作用；所述激振器C的输出轴端与竖直径向力传力杠杆元件X一端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器C的安装位置；/n所述车轴动力装置包括：车轴、牵引电机、试验台、联轴器、齿轮轴，深沟球轴承C、轴承盖C、小齿轮、大齿轮、甩油环B、W型间隙；/n所述牵引电机安装在试验台上；所述联轴器左端通过键连接牵引电机的输出轴，联轴器右端通过键连接齿轮轴，所述两个深沟球轴承C同轴心安装在齿轮轴两端上；两个深沟球轴承C同轴心安装在试验台的安装孔上，轴承盖C通过螺栓安装在试验台箱体壁上，一端顶住深沟球轴承C的外圈侧面；所述小齿轮安装在车轴的齿轮安装轴端；大齿轮安装在所述齿轮轴的齿轮安装轴端；所述甩油环B的右侧面顶在靠近牵引电机的深沟球轴承C内圈侧面，并同轴心安装在齿轮轴上；所述W型间隙一端顶在甩油环B的左侧；甩油环B、W型间隙和轴承盖C上的W型间隙组合...

【技术特征摘要】
1.一种高速列车车轴微动疲劳试验台，其特征在于：包括车轴与车轮配合时过盈量调节装置，车轴与试验台的安装装置，轴向力加载装置，水平径向力加载装置，竖直径向力加载装置，车轴动力装置；
所述的车轴与车轮配合时过盈量调节装置包括：过盈量调节元件、车轴、模拟车轮、液压缸D、调节环、传力元件、支撑架；
所述过盈量调节装置通过传力元件的一端顶着过盈量调节元件的大端，所述传力元件另一端的安装孔与液压缸D输出轴同轴心结合，车轴、过盈量调节元件、调节环与模拟车轮的装配体放置在支撑架上；所述两个过盈量调节元件固定安装在实际车轮安装处的车轴左右两端，所述两个模拟车轮同轴安装在过盈量调节元件上；
所述车轴与试验台的安装装置包括：圆锥滚子轴承、模拟车轮、深沟球轴承A、车轴、模拟车轮、轴承盖A、试验台、甩油环A、过盈量调节元件、轴承盖B、受力轴承座、深沟球轴承B、调节环；
所述圆锥滚子轴承同轴安装在左端模拟车轮上，所述深沟球轴承A同轴安装在右端模拟车轮上，所述轴承盖A同轴安装在车轴上，并用螺栓固定在试验台箱体壁上，所述甩油环A同轴安装在车轴的左右两端，甩油环A的侧面与过盈量调节元件的大端侧面接触，甩油环A和轴承盖A上的油沟组合起到密封的作用；左右两个受力轴承座分别与两个深沟球轴承B同轴安装在车轴上，两个深沟球轴承B的内圈外表面顶着甩油环A的一侧，且通过轴承盖B压紧固定在受力轴承座的两侧，且轴承盖B由螺栓连接在受力轴承座两端，受力轴承座是由两个分块由螺栓连在一起，构成一个受力轴承座；
所述轴向力加载装置包括：轴向力传力杠杆元件A、推力球轴承、车轴、试验台、激振器A、轴向力传力杠杆元件B、液压缸A、轴向力传力杠杆元件C；
所述轴向力传力杠杆元件A与推力球轴承同轴安装在车轴的右端，轴向力传力杠杆元件A安装在试验台设计的轴向力传力杠杆元件A安装位置；所述激振器A的输出轴端与轴向力传力杠杆元件A右端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器A的安装位置；所述轴向力传力杠杆元件B的一端安装在轴向力传力杠杆元件A的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，轴向力传力杠杆元件A的另一端加工有安装轴孔并且与液压缸A的输出轴同轴心安装；所述轴向力传力杠杆元件C安装在轴向力传力杠杆元件A与轴向力传力杠杆元件B的同轴心安装轴孔内，起到连接固定轴向力传力杠杆元件A和轴向力传力杠杆元件B的作用；
所述水平径向力加载装置包括：水平径向力传力杠杆元件R、受力轴承座、水平径向力传力杠杆元件S、试验台、液压缸B、水平径向力传力杠杆元件T、激振器B；
所述水平径向力传力杠杆元件R一端安装在受力轴承座侧面的设计槽孔内；所述水平径向力传力杠杆元件S的左端安装在水平径向力传力元件R的水平安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，另一端加工有安装轴孔并且与液压缸B的输出轴同轴心安装；所述水平径向力传力杠杆元件T安装在水平径向力传力杠杆元件R与水平径向力传力杠杆元件S的同轴心安装孔内，起到连接固定水平径向力传力杠杆元件R和水平径向力传力杠杆元件S的作用；所述激振器B的输出轴端与水平径向力传力杠杆元件R一端的安装孔同轴心安装在一起，固定安装在试验台设计的激振器B的安装位置；
所述竖直径向力加载装置包括：竖直径向力传力杠杆元件X、受力轴承座、竖直径向力传力杠杆元件Y、试验台、液压缸C、竖直径向力传力杠杆元件Z、激振器C；
所述竖直径向力传力杠杆元件X一端安装在受力轴承座的上表面设计槽内；所述竖直径向力传力杠杆元件Y的一端安装在竖直径向力传力元件X的安装孔内，中间由螺栓固定在试验台上的支撑架上，竖直径向力传力杠杆元件Y另一端加工有安装轴孔并且与液压缸C的输出轴同轴心安装；所述竖直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常有，鄢芳勇，张义民，黄贤振，张旭方，杨周，朱丽莎，姚国，吕昊，吕杭原，谭学飞，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21