[发明专利]一种铁路扣件弹条用高频疲劳动态加载试验机

说明书

本发明涉及一种铁路扣件弹条用高频疲劳动态加载试验机，包括机架(1)、电机(2)、传动轴机构(3)、加载连杆机构(4)、加载块(5)和弹条装夹座结构(6)、保护罩(7)及机架台面(8)，其特征在于，所述的传动轴机构(3)包括电机(2)输出轴上的小带轮(21)、凸轮轴(31)、大带轮(33)和凸轮(34)，其中小带轮(21)与大带轮(33)通过齿形带连接，所述的大带轮(33)和凸轮(34)安装在凸轮轴(31)上，所述的加载连杆机构(4)接触凸轮(34)，另一端连接加载块(5)，所述的加载块(5)连接安装在弹条装夹座结构(6)的弹条试样(62)。与现有技术相比，本发明加载块输出加载频率可达到5000Hz，同时具有安全便于观察等优点。

技术领域

本发明涉及一种铁路领域的扣件弹条疲劳试验机。特别针对弹条的高频疲劳模拟试验机。

背景技术

扣件系统作为铁路轨道结构中的关键部件，尤其连接钢轨与轨道的弹条，在列车安全运行中起着重要作用。

目前，现有的对扣件弹条进行疲劳试验的试验机都只能做20Hz以下低频的疲劳试验。随着列车运行速度的提高特别是高速铁路等大量线路的开通和运行，弹条的低频试验方法已不能完全满足对弹条设计和应用的要求。特别是高速铁路使用的弹条，据多篇文献报道，弹条的疲劳伤损频段为500Hz～700Hz，如何在实验室仿真模拟高频试验，是现有低频试验机或常规高频振动试验台无法达到的。因而，基于此原因，需设计和模仿弹条做高频运动(≥20Hz)的疲劳试验系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够根据弹条实际应用中的响应频率进行高频动态疲劳模拟加载的铁路扣件弹条用高频疲劳动态加载试验机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种铁路扣件弹条用高频疲劳动态加载试验机，包括机架、电机、传动轴机构、加载连杆机构、加载块和弹条装夹座结构、保护罩及机架台面，其特征在于，所述的传动轴机构包括电机输出轴上的小带轮、凸轮轴、大带轮和凸轮，其中小带轮与大带轮通过齿形带连接，所述的大带轮和凸轮安装在凸轮轴上，所述的加载连杆机构接触凸轮，另一端连接加载块，所述的加载块连接安装在弹条装夹座结构的弹条试样；

使用时，启动电机驱动输出轴上小带轮转动，从而带动大带轮、凸轮轴和凸轮转动，凸轮带动加载连杆机构高频周期转动，并将产生的高频激励通过加载块对装在夹座弹条装夹座结构的预安装弹条试样进行高频振幅激励和疲劳加载。

进一步地，所述的凸轮为偏心凸轮，偏心距范围0mm～5mm，可根据加载频率大小及加载振幅大小要求调节凸轮偏心距离实现第一级低频f1及振幅d1的动态加载，f1的范围为0-50Hz，f1＝电机输出转速/传动比i，其中传动比i＝主动轮转速/从动轮转速＝(从动轮直径/主动轮直径)/(1-滑动率)；其中主动轮为小带轮，从动轮为大带轮。

进一步地，所述的凸轮为原形或椭圆形，其圆周面上均匀分布n个均匀波长和波深d2的凹凸多边形结构实现第二级高频加载，n的范围为0-200，实现高频加载频率f2，d2的范围为0-1mm；高频加载频率f2＝n·f1，高频加载频率f2的范围为0-5000Hz，

凸轮可包含不同直径和不同多边形阶数的结构，设凸轮的直径为φ，弹条试样扣压点至加载连杆固定端的距离为l1，弹条试样扣压点至加载连杆活动端的距离为l2，则：弹条的振幅d＝d2·l1/(l1+l2)。

进一步地，所述的凸轮轴通过两端的滚动轴承座固定机架台面上；

进一步地，所述的凸轮轴一端设置手动摇杆柄，手动调试电机输出小带轮和大带轮与齿形带的啮合问题。

进一步地，所述的加载连杆机构包括轴承座、轴承、加载连杆和滚动轴承，所述的加载连杆一端设置滚动轴承，另一端通过轴承固定在轴承座上，其中滚动轴承与所述凸轮直接接触，轴承座固定在机架台面上，所述的加载块与加载连杆相连接。