一种施加面载荷的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力学测试技术领域，特别涉及一种施加面载荷的装置。
【背景技术】
[0002]当前，我国主要干线的快速列车已经全面开行，客车高速化、货车重载化已是铁路运输的既定发展方向。2007年4月18日，我国成功实施了第六次铁路大规模提速，和谐号CRH动车组首次出现在中国铁路上，在既有线上是实现了最高时速250公里的最高运营速度。短短几年时间，中国高速铁路经历了一个又一个里程碑。目前我国相继开通了京津、武广、郑西、沪杭、京沪高速铁路客运专线，且我国高速动车组速度时速350km的动车组安全运营里程已经达到2亿公里。
[0003]随着列车运营速度的提高，气动载荷对列车车体及设备舱结构可靠性的影响更加强烈。在我国已经开行的武广线，郑西线等高速客运专线，有着大量的隧道群。运营里程达1068.6公里的武广客运专线，是世界上第一条时速350公里的无砟轨道长大客运专线，全程共有660多座桥梁和230多条隧道。最具有代表性的是武广线在韶关境内的线路，近120公里的线路有100多公里隧道，其中最长隧道为大瑶山一号隧道，全长10.081公里。比2008年开通的全长120公里的京津城际客运专线复杂很多。这种连续的隧道群引起了高速列车-隧道(隧道群)等动态耦合的空气动力学问题，对于隧道问题，轮轨系统列车高速过隧道与明线上高速行驶的列车相比，其环绕列车流动的空气状态有明显的不同。列车高速运行，列车的运行工况更加恶劣。曾经在对列车进行检修时，发现动车组的底板和裙板锁舌出现裂纹的现象。严重了列车的行车安全。关于列车空气动力学对列车车体以及其他构件的影响逐渐得到了人们广泛的重视并进行了深入的研宄。
[0004]为了更好地掌握列车裙板和底板的力学性能，以对其在工作状态下的安全性和可靠性进行评估和判断，需要采用试验装置对裙板和底板模型进行力学测试。在试验过程中，需要对裙板施加正向和负向的压力。由于现有技术中裙板和底板大多数形状不是平面板状，例如，现有技术某一种底板结构，底板主要为波纹装，两侧直接翻边，以增加两侧的刚度和强度。由于形状的不规则，而模拟底板运行时的状况是一个十分复杂的项目。这使得实际操作中，对底板施加一个理想的压力以对其进行测试存在困难。裙板试验亦是如此。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种施加面载荷的装置，该装置能够更好地模拟被试表面不规则的被试件在实际工况中所受到的压力，且成本低、精度高。
[0006]本发明采用的技术方案为:
[0007]该装置包括加载机构、吸盘机构、吸气机构以及送气机构；
[0008]所述加载机构有多套，各加载机构分别连接多个所述吸盘机构，加载机构通过吸盘机构向被试件施加载荷；
[0009]所述吸盘机构包括吸盘，各吸盘分别连接所述吸气机构和所述送气机构；
[0010]所述吸气机构用于抽吸吸盘内的气体，使得所述被试件与所述吸盘吸合连接；
[0011]所述送气机构用于向吸盘内注入气体，使得相互吸合连接的被试件与吸盘脱离。
[0012]进一步的，所述加载机构包括加载器和压块；所述加载器通过压块与所述吸盘机构连接。
[0013]进一步的，每个所述吸盘机构包括固定螺栓；所述固定螺栓通过压块上的孔将吸盘机构与压块连接；
[0014]所述固定螺栓接近吸盘的一端设有螺纹套，且所述固定螺栓通过直径小于其本身直径的过渡连杆与吸盘连接；
[0015]所述过渡连杆外侧套设有弹簧，该弹簧连接所述吸盘和所述固定螺栓。
[0016]进一步的，所述吸气机构和所述送气机构为同一机构，包括真空泵、储气罐、分气阀；
[0017]所述真空泵与所述储气罐连接，并通过输气总管与所述分气阀连接；
[0018]所述分气阀通过输气分管与所述吸盘连接。
[0019]进一步的，所述吸盘包括依次相互连接的底盘、气腔和输气腔；
[0020]所述底盘为吸盘上用于与被试件吸合连接的部位；
[0021]所述气腔和输气腔截面为与所述底盘同心的圆形；
[0022]所述输气腔一侧设有气体输送接口，用于将气体沿着垂直于所述固定螺栓的方向导入或到处所述气腔。
[0023]进一步的，所述气腔由弹性材料围绕形成；或，所述气腔由刚性材料围绕形成。
[0024]进一步的，所述吸盘上用于与所述被试件吸合连接的部位直径为10?80mm。
[0025]进一步的，所述吸盘上用于与被试件吸合连接的部位直径为25mm?35mm或45mm ?55mm0
[0026]本发明的有益效果为:
[0027]本发明提供的具有非平面被试表面的被试件试验装置，可在试验过程中对表面不规则的被试件施加均布载荷，模拟被试件在实际使用环境中承受的压力，有利于对被试件进行分析和设计。本发明提供的装置应用于高速列车裙板以及底板的试验时，尤其能够有利于高速列车裙板和底板所受压差的仿真模拟试验，对高速列车研宄人员掌握被试件在特殊情况下的性能起到决定性的作用。
【附图说明】
[0028]图1A-1B为本发明实施例的试验装置结构示意图；
[0029]图2A-2B为本发明一种实施例的吸盘机构结构示意图；
[0030]图3A-3B为本发明另一种实施例的吸盘机构结构示意图；
[0031]图4为本发明一种实施例吸盘机构与被试件连接示意图；
[0032]图5为本发明另一种实施例的吸盘机构与被试件连接示意图。
[0033]图中标号:
[0034]101-反力座、102-加载器、103-压块、104-吸盘机构、105-真空泵、106-储气罐、107-分气阀、108-底板、1081-加强筋、109-真空泵控制箱、110-输气总管、111-输气分管；
[0035]2041-固定螺栓、2042-螺纹套、2043-弹簧、2044-连接杆、2045-输气腔、2046-气腔、2047-底盘、2048-气体输送接口 ；
[0036]3041-固定螺栓、3042-螺纹套、3043-弹簧、3044-连接杆、3045-输气腔、3046-气腔、3047-底盘、3048-气体输送接口。
【具体实施方式】
[0037]本发明提供了一种施加面载荷的装置，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0038]首先，本发明提供一种施加面载荷的装置，至少包括加载机构、多个吸盘机构、吸气机构以及送气机构；
[0039]所述加载机构连接所述多个吸盘机构，用于通过吸盘向所述被试件施加载荷；
[0040]所述吸盘机构包括吸盘，连接所述吸气机构和所述送气机构；
[0041]所述吸气机构用于抽吸所述吸盘内的气体，使得所述被试件与所述吸盘吸合连接;
[0042]所述送气机构用于向吸盘内注入气体，使得相互吸合连接的被试件与吸盘相互脱离。
[0043]从上面所述可以看出，本发明提供的具有非平面被试表面的被试件试验装置，压力和拉力由加载机构通过吸盘机构施加到被试件上，多个吸盘可以更好地适配被试件的表面形状，在加载机通过各个吸盘机构向被试件施加的载荷相等，从而通过各个吸盘机构，加载机构可大体上对被试件表面施加一个均布载荷；由于在实际工况中，工件收到的压力为均为压力，因而本发明提供的装置所模拟的载荷更贴近实际状况。尤其是对于表面形状不规则的板状被试件，本发明所提供的装置，可以更好地模拟在实际工况中被试件所受到的压力。
[0044]现如今，在我国在时速150km/h以上的客车都安装了具有导流和防护的裙板以及用于密封的底板；同时为了减少整车的重量以便于提速，裙板和底板的厚度尽可能制作得更薄。然而，由于外界环境中的气压变化，高速列车在运行的过程中常常会遇到内外气压不同的情况，内外的压差直接作用在裙板和底板上，尤其是在一些特殊的列车运行干线上，由于隧道数量或者处于多风的外界环境，高速列车的裙板和底板更要多次经历隧道和风力引起的压差增大等空气动力学效应。另一方面，底板和裙板均为表面非平面的结构，在工况仿真试验中，采用传统的试验设备难以模拟真实环境中裙板或底板收到的压差所产生的均布载荷。而本发明所提供的装置，可以提高被试件所受载荷的均布性，同时具有较高的试验精度，这对于高速列车的裙板和底板的仿真模拟试验，具有重大的意义。
[0045]在具体实施例中，所述吸气机构和送气机构可以是不同的机构，例如，吸气机构和送气机构可以采用不同的气泵。
[0046]为了便于吸气机构和送气机构的控制，所述吸气机构和送气机构可以是同一机构，该机构同时发挥所述吸气机构和所述送气机构的作用。
[0047]在本发明的一些实施例中，所述吸气机构和所述送气机构为同一机构，包括真空泵、储气罐、分气阀；
[0048]所述真空泵与所述储气罐连接，并通过输气总管与所述分气阀连接；
[0049]所述分气阀通过输气分管与所述吸盘连接。
[0050]试验操作过程中，通过真空泵将吸盘内的气体抽走，使得吸盘内气腔达到一定的真空度，从而与被试件表面以强度足够的吸合力连接，在通过吸盘机构向被试件表面施加拉力载荷时，吸盘机构与被试件不会脱离。
[0051]具体的，在本发明的一种实施例中，具有非平面被试表面的被试件试验装置可采用如图1所示的结构，包括反力座101、加载器102、压块103、多个吸盘机构104、真空泵105、储气罐106、分气阀107。
[0052]反力座101与加载器102连接，用于为加载器102以及其它机构提供一个力的支撑；在更具体的实施例中，加载器102可以固定在一个支撑基座上。
[0053]加载器102通过压块103与吸盘机构104连接，加载器102向压块103施加压力载荷或拉力载荷时，载荷通过压块103施加到吸盘机构104上。
[0054]吸盘机构104直接与被试件连接，作为一个实施例，被试件采用底板108，该底板表面为不规则面，内部具有多个加强筋1081。当载荷通过压块103施加到吸盘机构104时，进一步通过所述吸盘机构104施加到底板108的被试面。
[0055]真空泵105与储气罐106连接，所述储气罐106用于储存真空泵105抽吸的气体或为真空泵105向吸盘机构10