[发明专利]一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹性元件试验装置及试验方法及安装方法，尤其涉及一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法。

背景技术

随着轨道交通的迅猛发展，对车辆安全性、舒适性、可靠性的要求越来越高。橡胶弹性减振元件可承受牵引、悬挂、隔振、缓冲作用，已被广泛用于轨道交通以及高速车辆减振系统中，如橡胶弹性减振元件中的橡胶球铰具有柔性连接及减缓振动冲击作用且不产生机械摩擦、无需润滑、噪声低、结构简单、无需维护等优点，成为轨道交通工程中广泛应用的弹性减振元件。

工程上已用有限元对橡胶弹性减振元件的承载特性进行分析，但对其疲劳寿命预测，由于影响因素多、疲劳损伤机理复杂仍缺乏有效方法。目前对橡胶元件疲劳寿命的研究，主要有基于连续介质力学理论的裂纹萌生寿命分析方法与基于断裂力学理论的裂纹扩展寿命分析方法。前者通过研究橡胶元件局部位置的应力、应变变化历程预测橡胶元件寿命; 后者则通过研究橡胶元件局部位置微小裂纹扩展过程预测橡胶元件疲劳寿命。两种方法均有不足，较难设计合适的试验方法确定橡胶元件局部位置应力应变历程及微小裂纹扩展过程。

有关弹性元件疲劳寿命预测的理论研究很多，如Mars 等对橡胶材料的疲劳寿命进行过深入研究。Saintier 等以构型力学理论为基础，用哑铃型橡胶试样进行橡胶材料的多轴疲劳试验与分析，较准确地预测出橡胶材料承载单轴与多轴载荷时的疲劳失效位置，并提出新的疲劳评价参数。Kim 等以最大应变能密度、最大格林应变作为疲劳损伤参量对发动机橡胶悬置的疲劳寿命进行预测。Li 等以最大对数主应变为损伤参量对橡胶悬置的单轴疲劳寿命进行研究。丁智平等基于橡胶纯剪试样实验数据，以撕裂能范围为损伤参数，对橡胶锥形簧的疲劳寿命进行分析。但是，疲劳寿命预测只能为产品研发提供设计参考，弹性元件在装车运行前还必须经过相应的疲劳测试试验。

目前对弹性元件进行大载荷疲劳试验存在的技术难点在于：传统的试验机机架大都是采用螺栓连接的箱式结构、两立柱结构，这类结构的试验机架不承受侧向力且只能对弹性元件进行小载荷静刚度和疲劳试验。

公开号为CN103364185A，公开日为2013年10月23日的中国发明专利公开了一种百兆牛级超大型动静态多功能试验机，其主机构架为龙门式框架，由底座、动横梁、支撑腿、立柱以及工作台组成，横断面为近似三角形的支撑腿垂直竖立在底座的四个角处，并与之以焊接方式制作成一体式钢结构件，在支撑腿两个互相垂直的侧面上通过螺钉各固定一立柱，动横梁在横梁传动系统带动下沿着立柱方向做连续直线移动，且在任意位置处通过弹性夹组件和动横梁锁紧机构与立柱紧固成一体，工作台由多个油缸驱动以实现x、y、z、A、B、C六自由度运动。

公告号为CN201060134Y，公告日为2008年5月14日的中国实用新型专利公开了一种电动伺服动态试验机，包括主机框架和控制系统，所述的主机框架包括基 座平台、导向柱和上基板，所述的控制系统包括调整装置和驱动装置，所述的导向柱固定设置在所述的基座平台和上基板之间，所述的导向柱上套设有可移动的压板，所述的 调整装置与所述的压板连接，所述的压板的下方设置有上压模，所述的基座平台的上方 设置有下压模，所述的上压模与所述的下压模对应配合，所述的驱动装置包 括伺服电机和与下压模连接的传动轴，所述的伺服电机与所述的传动轴之间设置有传动机构，所述传动轴外套设有自润滑直线滑缸，所述的自润滑直线滑缸外套设有冷却装置。

上述第一篇专利文献中的试验机虽然垂向载荷较大，但只能进行静态性测试，不具备动态疲劳能力；第二篇专利文献中的试验机虽然能够进行动态性能试验，但试验载荷很小，无法满足大载动态疲劳试验要求。

综上，如何设计一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法，使其能对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验，满足弹性元件在装车运行前的测试要求是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种弹性元件大载荷疲劳试验装置及试验方法及安装方法，使其能对弹性元件进行大载荷静刚度试验和动态疲劳试验，满足了弹性元件在装车运行前的测试要求。