CN106525407A - 司机室曲面静强度试验加载工装及其制作方法、试验装置 - Google Patents

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杨奇科
陈晓
雷新红
周艳平
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Abstract

本发明公开了一种电力机车司机室复杂曲面静强度试验加载工装及其制作方法、试验装置，其中静强度试验加载工装包括加载工装本体，所述加载工装本体具有与待试验曲面相贴合的加载曲面；静强度试验装置包括载荷施加机构和所述的静强度试验加载工装，所述载荷施加机构与加载工装本体相连。本发明能够保证加载力均匀施加在待试验的司机室复杂曲面上而不失稳，实现对司机室复杂曲面的静强度试验，适用于任何不规则复杂曲面，保证大的载荷能够顺利均匀加载。

Description

司机室曲面静强度试验加载工装及其制作方法、试验装置
技术领域
本发明属于电力机车司机室静强度试验技术领域，特别涉及一种电力机车司机室复杂曲面静强度试验加载工装及其制作方法、试验装置。
背景技术
电力机车司机室静强度试验指的是对机车司机室进行强度校核，即通过对司机室的待试验面（包括司机室上部、司机室腰梁、司机室前窗挡风玻璃以及角柱等）施加一定的均匀载荷，根据司机室是否有明显损害判断司机室静强度是否满足要求。
目前，电力机车司机室静强度试验装置包括加载工装和载荷施加机构，其中载荷施加机构通过加载工装与司机室的待试验面相接触，从而载荷施加机构通过加载工装对待试验面施加均匀载荷。
由于常规的电力机车司机室是由多个平面组焊而成，因而现有的静强度试验加载工装都是直接采用型材和钢板焊接而成，直接作用在司机室的待试验面。由于现有的待试验面形状都比较规则，因而能够保证载荷均匀加载。
随着电力机车速度的不断提高，为了获得良好的空气动力学性能及漂亮的外观，机车司机室结构越来越多的采用复杂的流线型外观设计，从而导致司机室静强度试验曲面为形状不规则或者过于狭小的复杂曲面，继而无法利用现有的静强度试验加载工装对其均匀施加所需载荷，因而无法对复杂曲面进行静强度试验，限制了带复杂曲面司机室电力机车的研发和应用。
发明内容
现有的电力机车司机室静强度试验加载工装无法对带复杂曲面的司机室施加均匀载荷，因而现有技术无法对复杂曲面进行静强度试验。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种电力机车司机室复杂曲面静强度试验加载工装及其制作方法、试验装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种司机室曲面静强度试验加载工装，其结构特点是包括加载工装本体，所述加载工装本体具有与待试验曲面相贴合的加载曲面。
借由上述结构，由于加载曲面与待试验曲面形状相贴合，因而能够保证加载力均匀施加在待试验的司机室复杂曲面上，继而实现对司机室复杂曲面的静强度试验。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种司机室曲面静强度试验加载工装的制作方法，包括以下步骤：步骤一，利用投影仿形法确定待试验曲面的加载区域外框的形状；步骤二，根据加载区域外框的形状制作加载工装本体的浇筑模具，将模具与待试验曲面相对固定，将高强度混凝土通过模具上的浇注口浇入模具，用水保养24小时，形成静强度试验加载工装本体。
利用本发明所述方法可以快速有效地制作出适合任何不规则复杂曲面加载的加载工装，保证大的载荷能够顺利均匀加载。
作为一种优选方式，所述投影仿形法包括：将待试验曲面从三维图纸中截取并导出单独的三维曲面图，对三维曲面图沿加载力方向进行投影，得到待试验曲面的加载区域外框的形状。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种司机室曲面静强度试验装置，包括载荷施加机构和所述的静强度试验加载工装，所述载荷施加机构与加载工装本体相连。
借由上述结构，利用载荷施加机构通过加载工装对待试验曲面施加均匀载荷，实现对司机室复杂曲面的静强度试验。
作为一种优选方式，所述载荷施加机构包括反力架和固定在反力架上的至少一个加载链，所述加载链包括油缸，油缸与反力架相连，油缸的活塞杆与加载工装本体相连。
油缸利用外部的油泵提供加载动力，通过油缸的活塞杆和加载工装对待试验曲面施加载荷。
进一步地，所述加载链还包括载荷传感器，油缸的活塞杆通过载荷传感器与加载工装本体相连。
载荷传感器用于监测加载力的大小，以精确控制加载力度。
作为一种优选方式，所述加载链的数目为两个，所述载荷施加机构还包括固设在反力架上的水平横梁，横梁的两端各连接一个加载链。
进一步地，加载链还包括铰接装置，油缸通过铰接装置与横梁相连。
铰接装置使得整个加载链形成二力杆，保证加载不因被加载物体弯曲而失稳。
进一步地，还包括约束座和调节丝杠，所述调节丝杠的一端与加载工装本体的底面相铰接，调节丝杠的另一端与约束座相铰接。
通过调节约束座和调节丝杠相对加载工装和反向架的位置关系，可以辅助支撑加载工装并约束加载工装沿待试验曲面移动（由于待试验曲面受到水平力，会产生向下的分力，使被加载司机室产生弯曲变形，从而加载工装受到向上的反力作用会移动，移动会使加载工装失稳，从而无法使载荷加载到待试验曲面上），保证加载顺利进行不失稳。
本发明能够保证加载力均匀施加在待试验的司机室复杂曲面上而不失稳，实现对司机室复杂曲面的静强度试验，适用于任何不规则复杂曲面，保证大的载荷能够顺利均匀加载。
附图说明
图1为本发明静强度试验加载工装的主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明静强度试验装置一种应用情况的主视图。
图4为图3的俯视图。
图5为本发明静强度试验装置另一种应用情况的主视图。
图6为图5的俯视图。
其中，1为加载工装本体，2为载荷传感器，3为油缸，4为铰接装置，5为横梁，6为反力架，7为约束座，8为调节丝杠，9为浇注口，10为加强筋，11为加载区域外框，12为传感器安装座，13为加载曲面。
具体实施方式
如图1和2所示，电力机车司机室复杂曲面静强度试验加载工装包括加载工装本体1，所述加载工装本体1具有与待试验曲面相贴合的加载曲面13。
如图3至图6所示，电力机车司机室复杂曲面静强度试验装置包括载荷施加机构和所述的静强度试验加载工装，所述载荷施加机构与加载工装本体1相连。
所述载荷施加机构包括反力架6和固定在反力架6上的两个加载链，所述加载链包括油缸3，油缸3与反力架6相连，油缸3的活塞杆与加载工装本体1相连。
所述加载链还包括载荷传感器2，油缸3的活塞杆通过载荷传感器2与加载工装本体1相连。载荷传感器2通过传感器安装座12安装与加载工装本体1上。
所述载荷施加机构还包括固设在反力架6上的水平横梁5，横梁5的两端各连接一个加载链。加载链还包括铰接装置4，油缸3通过铰接装置4与横梁5相连。通过移动铰接装置4在横梁5上的安装位置，可以调整两个油缸3的横向位置。
静强度试验装置还包括约束座7和调节丝杠8，所述调节丝杠8的一端与加载工装本体1的底面相铰接，调节丝杠8的另一端与约束座7相铰接。
本发明静强度试验加载工装的制作过程如下：
（1）沿加载力方向往待试验曲面投影，利用投影仿形法确定待试验曲面的加载区域外框11的形状（这样做的目的是设计一个跟待试验曲面大致咬合的外框，确保后续浇筑时混泥土不流出来）；
所述投影方形法包括：将待试验曲面从三维图纸中截取并导出单独的三维曲面图，对三维曲面图沿加载力方向进行投影，得到待试验曲面的加载区域外框的形状。
（2）根据（1）中确定的加载区域外框11制作加载工装的浇筑模具，并在模具上预留混凝土浇筑口9和安装接口，将模具与待试验曲面相对固定，然后将高强度混凝土通过浇注口9浇入模具，同时在模具内设加强筋10，用水保养24小时，使混凝土充分凝固，形成静强度试验加载工装，其中模具上与待试验曲面相对固定的一面为加载曲面13，加载工装通过水泥浇筑的加载曲面13将水平加载力均匀传递到待试验曲面上。
本发明的使用方法如下：
第1步：将试验装置按照图3或图5所示的方式与待试验曲面相对固定（图3和图5的区别在于约束座7的安装位置不同，约束座7的位置根据加载工装可能沿待试验曲面移动的方向来确定（一般沿加载工作可能移动或有移动趋势的相反方向给出约束）），形成稳定的三角结构，保证加载过程中的不失稳。
第2步：打开载荷传感器2并清零，通过外部油泵给油缸3注油实施加载，监控载荷传感器2，直至达到试验所需载荷，停止加载。
第3步：当达到所需载荷并采集所需试验数据（一般包括应力和位移数据）后，通过外部油泵反向注油使油缸3卸载。

Claims (9)

1.一种司机室曲面静强度试验加载工装，其特征在于，包括加载工装本体（1），所述加载工装本体（1）具有与待试验曲面相贴合的加载曲面（13）。
2.一种制作如权利要求1所述司机室曲面静强度试验加载工装的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用投影仿形法确定待试验曲面的加载区域外框的形状；
步骤二，根据加载区域外框的形状制作加载工装本体（1）的浇筑模具，将模具与待试验曲面相对固定，将高强度混凝土通过模具上的浇注口浇入模具，用水保养24小时，形成静强度试验加载工装本体（1）。
3.如权利要求2所述的司机室曲面静强度试验加载工装的制作方法，其特征在于，所述投影仿形法包括：将待试验曲面从三维图纸中截取并导出单独的三维曲面图，对三维曲面图沿加载力方向进行投影，得到待试验曲面的加载区域外框的形状。
4.一种司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，包括载荷施加机构和如权利要求1所述的静强度试验加载工装，所述载荷施加机构与加载工装本体（1）相连。
5.如权利要求4所述的司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，所述载荷施加机构包括反力架（6）和固定在反力架（6）上的至少一个加载链，所述加载链包括油缸（3），油缸（3）与反力架（6）相连，油缸（3）的活塞杆与加载工装本体（1）相连。
6.如权利要求5所述的司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，所述加载链还包括载荷传感器（2），油缸（3）的活塞杆通过载荷传感器（2）与加载工装本体（1）相连。
7.如权利要求5或6所述的司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，所述加载链的数目为两个，所述载荷施加机构还包括固设在反力架（6）上的水平横梁（5），横梁（5）的两端各连接一个加载链。
8.如权利要求7所述的司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，加载链还包括铰接装置（4），油缸（3）通过铰接装置（4）与横梁（5）相连。
9.如权利要求4所述的司机室曲面静强度试验装置，其特征在于，还包括约束座（7）和调节丝杠（8），所述调节丝杠（8）的一端与加载工装本体（1）的底面相铰接，调节丝杠（8）的另一端与约束座（7）相铰接。
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