一种空气弹簧扭摆疲劳试验机的研制

　　1 引 言

　　为了满足火车空气弹簧扭摆疲劳试验要求， 株洲时代新材料科技股份有限公司于 2006 年研制了一台机械式火车空气弹簧扭摆疲劳试验机[1]( 简称单空簧扭摆疲劳试验机)， 可真实地模拟火车空气弹簧的实际运行工况，为产品的可靠性设计提供依据。

　　但这台试验机仅能做一个空气弹簧的疲劳试验，由于制造误差、材质等因素的影响，一个空气弹簧疲劳试验结果带有一定的偶然性， 因此要求同一种规格的空气弹簧抽检 2 个或 4 个进行疲劳试验。 由于每个空气弹簧疲劳试验时间较长， 用这台试验机完成同一种规格空气弹簧的疲劳试验，需要很长时间，因此产品的开发进度得不到保证。 为了提高试验效率，便于产品比较分析，并得到一个更准确的疲劳试验结果， 株洲时代新材料科技股份有限公司于 2009 年研制了一台用于 2 个空气弹簧同时试验的扭摆疲劳试验机( 简称双空簧扭摆疲劳试验机)。

　　2 双空簧扭摆疲劳试验机基本原理

　　双空簧扭摆疲劳试验机基本原理类同原单空簧扭摆疲劳试验机， 主要是要实现试验时 2 个空气弹簧的扭摆频率与幅值均可调， 其机构模型采用如图 1 所示的曲柄摇杆机构[2，3]。

　　图中 AB 为曲柄，BC 为 连 杆 ，CD 为 摇杆，AD 为机架杆。曲柄AB 由电机经减速机带动匀速转动，如连杆 BC 的端点C 外接一个空气弹簧，则可设计成一种机械式的单空簧扭摆疲劳试验机[1];如 C 点外接 2 个空气弹簧，则可设计成一种机械式的双空簧扭摆疲劳试验机。

　　双空簧扭摆疲劳机机构设计参数：

　　曲柄AB 长度取0～140mm 可调，摇杆CD 长度取1000mm，取连杆BC长为1670mm，AD2=AC2+CD2， 得AD =1947mm;ABmax+AD =140 +1947 =2087mm;BC +CD =1670+1000=2670mm;ABmax+AD 故按以上参数设计的机构满足铰接四杆机构曲柄存在条件。

　　3 双空簧扭摆疲劳试验机技术参数

　　双空簧扭摆疲劳试验机主要技术参数如表 1 所示。

　　表中参数满足国内外已开发的火车空气弹簧扭摆疲劳试验要求。

　　4 双空簧扭摆疲劳试验机结构介绍

　　双空簧扭摆疲劳试验机整机结构如图2 所示，由机架、齿轮减速电机、曲柄摇杆装置、工作台、上活动架、下活动架与电控部分等组成，上、下活动架与工作台形成了双空间，2 个空气弹簧安装在其中。

　　4.1 机架

　　机架由底座、导柱与上横梁组成， 通过 4 根导柱将底座和上横梁连接成四立柱框架式结构，如图3所示。工作台、齿轮减速电机、上活动架、下活动架与曲柄摇杆装置均安装在机架上。 底座为钢板焊接的箱形结构，上面装有垂向调节螺杆及调节下活动架上下运动的蜗轮蜗杆减速箱，四周各有一根支撑螺杆。 4 根导柱两端通过锁紧螺母将底座和上横梁连接成整体，是上、下活动架上下运动的导轨。 上横梁同底座一样，中央也装有垂向调节螺杆及调节上活动架上下运动的蜗轮蜗杆减速箱， 四周也各有一根支撑螺杆。