CN114508989B

CN114508989B - 轴箱簧偏转中心的检测方法

Info

Publication number: CN114508989B
Application number: CN202210006148.0A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 雷军玉; 程志; 王昆; 王林
Original assignee: Zhuzhou Times Ruiwei Damping Equipment Co ltd
Current assignee: Zhuzhou Times Ruiwei Damping Equipment Co ltd
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2042-01-05
Also published as: CN114508989A

Abstract

本发明涉及轨道车辆用金属橡胶弹簧的测量方法技术领域，具体为轴箱簧偏转中心的检测方法，通过设计测量工装对轴箱簧的偏转中心进行检测定位，优化***设计，使轴箱簧的偏转中心与轴箱的中心在同一水平线上，保证轴箱簧在转向架发生横纵向位移时无偏转运动。其中测量工装包括水平转臂和分别垂直铰接在水平转臂两端部的支撑臂和悬臂，支撑臂位于水平转臂一侧端部的上方，悬臂位于支撑臂远离转臂一侧的端部下方，悬臂上设有百分表。本发明可增强转向架的平稳性并保证其他相关部件正常运行。

Description

轴箱簧偏转中心的检测方法

技术领域

本发明涉及轴箱簧偏转中心的检测方法，属于轨道车辆用金属橡胶弹簧的测量方法技术领域。

背景技术

轴箱簧作为一种常用的轨道车辆隔振减震件，被广泛应用于地铁、轻轨和低地板列车的转向架上，能提供垂向刚度，传递垂向、纵向载荷和横向载荷，主要起减振和缓冲的作用。轴箱簧通常为金属橡胶体组合结构，包括金属芯轴、金属外套和硫化在金属芯轴和金属外套之间的橡胶体，具有安装简便、终身免维修等优点。在实际应用工况中，为了增加转向架的平稳性，保证各部件的正常运行，需要对轴箱簧的安装位置和性能进行检测。现有技术中，有如下专利涉及轴箱簧的检测：

1、专利号为“202010922022.9”，专利名称为“一种轴箱弹簧同轴度柔性检具”的发明专利，包括底座、滚动轴承、定位支撑、弹性定位环、磁性表座、测杆和百分表；滚动轴承叠放在底座上，定位支撑设置于滚动轴承上，弹性定位环套设于轴箱弹簧底部，与轴箱弹簧一起嵌设于定位支撑上；磁性表座与底座设于同一平面，百分表通过测杆设置于磁性表座上，百分表抵接所述轴箱弹簧外表面；该发明检具结构柔性可调，利用磁性表座测杆万向性和长短可调的特性，可灵活适用于不同高度、不同外径芯轴的检测；利用弹性定位环中金属块与橡胶带配合适应不同规格检测；该检具检测精度高，操作简单，使用方便，可提升检测效率。通过该专利对轴箱簧的同轴度进行检测，同轴度高的轴箱簧可一定程度上增加转向架的平稳性。

2、专利号为：“201610036241.0”，专利名称为“成对轴箱弹簧安装孔位置度柔性检具”的发明专利，包括定位装置和检测装置，定位装置包括定位底板和芯轴支座，检测装置包括上检测平板、下检测平板和支撑梁，上检测板一端装有与上检测板滑移配合的导向杆，轴箱弹簧呈横卧式倚靠在定位底板上，轴箱弹簧的芯轴被芯轴支座支撑沿水平方向设置，下检测平板贴合在轴箱弹簧底部，上检测平板置于轴箱弹簧芯轴外侧，下检测平板上的双向检测销与底部安装孔一一对应，导向杆底部的单向检测销与芯轴顶部安装孔一一对齐，每个双向检测销的检测头均可完全没入与之对应的底部安装孔中，且移动导向杆，每个单向检测销的检测头均可完全没入与之对齐的芯轴顶部安装孔中，则轴箱弹簧安装孔位置度合格，否则不合格。通过该专利可保证轴箱簧安装精准，可在一定程度上增加转向架的平稳性。

由上可知，现有技术中的轴箱簧检测装置或检测方法对增加转向架的平稳性有一定的作用，但仍存在如下问题：

1、现有技术中关于轴箱簧的检测专利多是用于提高轴箱簧本身的稳定性能，以此来提高转向架的稳定性，但在实际运用中，轴承簧会因承受载荷而发生偏转，即使轴箱簧安装精准或同轴度高，但是在受载发生偏转后，转向架的稳定性依然得不到保证。

2、偏转中心作为锥形簧的关键指标，对轴箱簧的偏转中心进行检测和设计，可进一步提高转向架的平稳性，使转向架***中各功能部件可正常运行，现有技术中没有涉及轴箱簧偏转中心的检测方案。

综上所述，亟需一种轴箱簧偏转中心的检测方案，以对轴箱簧的偏转中心进行检测和设计，以此进一步提高转向架的平稳性和各功能部件运行的稳定性。

发明内容

本发明提供的轴箱簧偏转中心的检测方法，可对轴箱簧的偏转中心进行检测，使得轴箱簧的偏转中心与轴箱的中心在同一水平线上，进而保证转向架的平稳性和各功能部件运行的稳定性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：轴箱簧偏转中心的检测方法，采用测量工装对轴箱簧的偏转中心进行检测，使轴箱簧的偏转中心与轴箱的中心在同一水平线上，以此保证转向架的平稳性，使得轴箱簧在转向架与轴箱发生水平位移时不偏转，降低转向架与轴箱的横纵向位移。

优选的，测量工装包括水平转臂和分别垂直铰接在水平转臂两端部的支撑臂和悬臂，支撑臂位于水平转臂一侧端部的上方，悬臂位于支撑臂远离转臂一侧的端部下方，悬臂上设有百分表。

优选的，将测量工装装配在试验机上；在水平转臂的中部下方设置安装台，将轴箱簧的底座固定装配在安装台上，将轴箱簧的上部与水平转臂的中部铰接。

优选的，向支撑臂施加竖向加载载荷Fz，使得水平转臂发生偏转；通过试验机读取支撑臂的竖向加载位移H，通过百分表读取悬臂的横向位移L1。

优选的，已知水平悬臂的长度为2L，通过L、L1和H计算轴箱簧偏转中心的位置，再通过调整轴箱簧底座的厚度及轴箱簧与轴箱的安装位置使得计算所得的轴箱簧偏转中心与轴箱中心在同一水平线上。

优选的，通过L、L1和H计算轴箱簧偏转中心的位置，具体包括如下步骤：

S1：设轴箱簧的偏转中心为O点，悬臂与水平转臂的铰接点为A点，轴箱簧与水平转臂的铰接点为B点，支撑臂与水平转臂的铰接点为C点，其中O点位于B点的正下方，AB＝BC＝L；

S2：向支撑臂施加竖向载荷时，A点、B点和C点分别移动到A’点、B’点和C’点；

穿过O点并与AB平行的线为OK，K点位于A点的正下方，AK⊥OK，OK＝AB＝L；

J点为A’点在OK上的垂点，A’J∥AK∥OB；

F点为C’点在BC延长线上的垂点，C’F∥OB∥AK∥A’J；

穿过B’并与BC和OK平行的线为DE，其中D点为B’在OB上的垂点，E点为B’在C’F上的垂点；

S3：当水平转臂偏转时，OA的偏转角度为OA和OA’夹角a，OB的偏转角度为OB和OB’夹角b，OK和O A’的夹角为a+d；其中，a＝b＝L3，通过三角几何关系可知B’C’和B’E夹角c＝b＝a＝L3；

S4：通过计算公式得出轴箱簧的偏转中心O点的位置。

优选的，S4中所述通过计算公式得出轴箱簧的偏转中心O点的位置，计算公式为：

H＝C’E+EF (1)

L1＝OK-OJ (2)

OB＝AK (3)。

优选的，公式(1)中

C’E＝B’C’*sin c

EF＝DB＝OB-OD＝OB-OB*cos b

即：H＝C’E+EF＝B’C’*sin c+OB-OB*cos b＝L*sin c+OB-OB*cos b (1)。

优选的，公式(2)中

OK＝AB

OJ＝OA’*cos(a+d)

OA’²＝A’B’²+OB’²＝L²+OB²

即：

优选的，公式(3)中

AK＝OK*tan d＝AB*tan d＝L*tan d

即：OB＝AK＝L*tan d (3)

公式(1)、公式(2)和公式(3)中包括三个已知量H、L和L1，包括三个变量OB、L3和d，以此可求出OB，进而得出轴箱簧的偏转中心O点的位置。

有益效果：本发明通过设计轴箱簧偏转中心的测量工装，通过测量工装进行数据采集和计算，可检测轴箱簧的偏转中心，使得轴箱簧的偏转中心与轴箱的中心在同一水平线上，因此当转向架与轴箱发生横向或纵向位移时，轴箱簧不发生偏转，此时转向架和轴箱的位移为最小，可保证转向架的平稳性和其他部件的正常运行。

附图说明

图1为轴箱定位转臂***的结构示意图。

图2为轴向簧偏转测量工装的结构示意图。

图3为轴向簧偏转试验几何变化示意图。

图4为轴箱簧的结构示意图。

附图标记包括：转向架1、水平转臂2、支撑臂3、悬臂4、百分表5、安装台6、底座7、轴箱8、轴箱簧9、橡胶体10、芯轴11、隔套12。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明的实施例做详细说明：

轴箱簧偏转中心的检测方法，其中轴箱簧9应用于轴箱定位***中，如图1所示，轴箱定位***还包括转向架1和设于转向架1上的轴箱8。在车辆运行中，为了保证转向架1的平稳性和轴箱定位***中其他部件的正常受载，需尽可能的保证轴箱簧9的偏转中心与轴箱8的中心在同一水平线上。本实施例通过采用测量工装对轴箱簧9的偏转中心进行检测，如图1所示，可使轴箱簧9的偏转中心O与轴箱8的中心M在同一水平线上，以此保证转向架1的平稳性和其他部件的正常运行，保证轴箱簧9在转向架1与轴箱8发生水平位移时不偏转，降低转向架1与轴箱8的横纵向位移。

本实施例中的轴箱簧9为如图4所示的球形结构，主要包括金属芯轴11、金属底座7和硫化在金属芯轴11和金属底座7之间的橡胶体10，在橡胶体10中还设有金属隔套12，轴箱簧9的偏转中心O在芯轴11的中心线P上。本发明不限于应用在本实施例中的球形轴箱簧9上，也适用于偏转中心在芯轴11中心线上的具有偏转功能的其他形状的轴箱簧9或其他弹性减震部件。

测量工装包括水平转臂2和分别垂直铰接在水平转臂2两端部的支撑臂3和悬臂4，如图2所示，支撑臂3位于水平转臂2一侧端部的上方，悬臂4位于支撑臂3远离转臂一侧的端部下方，悬臂4上设有百分表5；百分表5用以读取悬臂4的横向位移，由于悬臂4自身的重力作用，百分表5指针的反作用力可以忽略不计，百分表5记录的位移即为悬臂4的横向位移值。在对轴箱簧9的偏转中心进行测量前，先将测量工装装配在试验机上，并在水平转臂2的中部下方设置安装台6，再将轴箱簧9的底座7固定装配在安装台6上，将轴箱簧9的上部与水平转臂2的中部铰接，具体为轴箱簧9的芯轴11上部与水平转臂2的中部铰接。

在对轴箱簧9的偏转中心进行测量时，向支撑臂3施加竖向加载载荷Fz，使得水平转臂2发生偏转；通过试验机读取支撑臂3的竖向加载位移H，通过百分表5读取悬臂4的横向位移L1，每一个H值对应一个百分表5测试的L1值；已知水平悬臂4的长度为2L，通过L、L1和H可计算出轴箱簧9偏转中心的位置，具体包括如下步骤：

S1：如图2和图3所示，设轴箱簧9的偏转中心为O点，悬臂4与水平转臂2的铰接点为A点，轴箱簧9与水平转臂2的铰接点为B点，支撑臂3与水平转臂2的铰接点为C点，其中O点和B点均位于芯轴11的中心线P上，且O点位于B点的正下方，水平悬臂4的长度＝AB+BC＝2L，AB＝BC＝L；

S2：向支撑臂3施加竖向载荷Fz时，如图3所示，A点、B点和C点分别移动到A’点、B’点和C’点；穿过O点并与AB平行的线为OK，K点位于A点的正下方，AK⊥OK，OK＝AB＝L；J点为A’点在OK上的垂点，A’J∥AK∥OB；F点为C’点在BC延长线上的垂点，C’F∥OB∥AK∥A’J；穿过B’并与BC和OK平行的线为DE，其中D点为B’在OB上的垂点，E点为B’在C’F上的垂点；

S3：当水平转臂2偏转时，OA的偏转角度为OA和OA’夹角a，OB的偏转角度为OB和OB’夹角b，如图3所示，OJ和O A’的夹角为a+d；其中，夹角a＝b＝L3，通过三角几何关系可知B’C’和B’E夹角c＝b＝a＝L3，具体为：由于OD和DB’的夹角e为直角(90°)，则DB’和OB’的夹角f与夹角b之和也为90°；由于A’B’和OB’的夹角g+f也为直角(90°)，因此夹角g＝b＝a＝L3，夹角c为夹角g的对角，因此夹角c＝L3。

S4：通过计算公式得出轴箱簧9的偏转中心O点的位置，计算公式具体如下：

公式(1)：H＝C’E+EF (1)

其中：C’E＝B’C’*sinc

OB＝OB’

EF＝DB＝OB-OD＝OB-OB*cos b

即公式(1)为：

H＝C’E+EF＝B’C’*sin c+OB-OB*cos b＝L*sinc+OB-OB*cos b (1)

公式(2)：L1＝OK-OJ (2)

其中：OK＝AB

OJ＝OA’*cos(a+d)OA’²＝A’B’²+OB’²＝L²+OB²

即公式(2)为：

公式(3)：OB＝AK (3)

其中：AK＝OK*tan d＝AB*tan d＝L*tan d

即公式(3)为：OB＝AK＝L*tan d (3)

由于夹角a＝b＝c＝L3，由上述公式(1)、公式(2)和公式(3)可知，公式(1)、公式(2)和公式(3)中包括三个已知量H、L和L1，包括三个变量OB、L3和d，以此可求出OB、L3和d，通过OB可得出轴箱簧9的偏转中心O点的位置，具体为：轴箱簧9与水平转臂2的铰接点B点为固定点，计算出OB的值，即可得知B点至O点的距离进而得出轴箱簧9的偏转中心O点的位置，再通过调整轴箱簧9底座7的厚度及轴箱簧9与轴箱8的安装位置，将轴箱簧9的偏转中心O点调整至与轴箱8的中心M在同一水平线上。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明内容的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，采用测量工装对轴箱簧(9)的偏转中心进行检测，使轴箱簧(9)的偏转中心与轴箱(8)的中心在同一水平线上，以此保证转向架(1)的平稳性，使得轴箱簧(9)在转向架(1)与轴箱(8)发生水平位移时不偏转，降低转向架(1)与轴箱(8)的横纵向位移；所述测量工装包括水平转臂(2)和分别垂直铰接在水平转臂(2)两端部的支撑臂(3)和悬臂(4)，支撑臂(3)位于水平转臂(2)一侧端部的上方，悬臂(4)位于支撑臂(3)远离转臂一侧的端部下方，悬臂(4)上设有百分表(5)；将测量工装装配在试验机上；在水平转臂(2)的中部下方设置安装台(6)，将轴箱簧(9)的底座(7)固定装配在安装台(6)上，将轴箱簧(9)的上部与水平转臂(2)的中部铰接；向支撑臂(3)施加竖向加载载荷Fz，使得水平转臂(2)发生偏转；通过试验机读取支撑臂(3)的竖向加载位移H，通过百分表(5)读取悬臂(4)的横向位移L1；已知水平悬臂(4)的长度为2L，通过L、L1、H及三角几何关系计算轴箱簧(9)偏转中心的位置，再通过调整轴箱簧(9)底座(7)的厚度及轴箱簧(9)与轴箱(8)的安装位置使得计算所得的轴箱簧(9)偏转中心与轴箱(8)中心在同一水平线上。

2.根据权利要求1所述轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，所述通过L、L1和H计算轴箱簧(9)偏转中心的位置，具体包括如下步骤：

S1：设轴箱簧(9)的偏转中心为O点，悬臂(4)与水平转臂(2)的铰接点为A点，轴箱簧(9)与水平转臂(2)的铰接点为B点，支撑臂(3)与水平转臂(2)的铰接点为C点，其中O点位于B点的正下方，AB＝BC＝L；

S2：向支撑臂(3)施加竖向载荷时，A点、B点和C点分别移动到A’点、B’点和C’点；

J点为A’点在OK上的垂点，A’J∥AK∥OB；

F点为C’点在BC延长线上的垂点，C’F∥OB∥AK∥A’J；

S3：当水平转臂(2)偏转时，OA的偏转角度为OA和OA’夹角a，OB的偏转角度为OB和OB’夹角b，OK和O A’的夹角为a+d；其中，a＝b＝L3，通过三角几何关系可知B’C’和B’E夹角c＝b＝a＝L3；

S4：通过计算公式得出轴箱簧(9)的偏转中心O点的位置。

3.根据权利要求2所述轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，S4中所述通过计算公式得出轴箱簧(9)的偏转中心O点的位置，所述计算公式为：

H＝C’E+EF (1)

L1＝OK-OJ (2)

OB＝AK (3)。

4.根据权利要求3所述轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，公式(1)中C’E＝B’C’*sin c

EF＝DB＝OB-OD＝OB-OB*cos b

即：H＝C’E+EF＝B’C’*sin c+OB-OB*cos b＝L*sin c+OB-OB*cos b (1)。

5.根据权利要求4所述轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，公式(2)中OK＝AB

OJ＝OA’*cos(a+d)

OA’²＝A’B’²+OB’²＝L²+OB²

即：

6.根据权利要求5所述轴箱簧偏转中心的检测方法，其特征在于，公式(3)中AK＝OK*tan d＝AB*tan d＝L*tan d

即：OB＝AK＝L*tan d (3)

所述公式(1)、公式(2)和公式(3)中包括三个已知量H、L和L1，包括三个变量OB、L3和d，以此可求出OB，进而得出轴箱簧(9)的偏转中心O点的位置。