一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置及方法與流程

本發明實施例涉及機械設備測試技術，尤其涉及一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置及方法。

背景技術：

動車組運行的時候，動車頂部連接受電弓、開關或母線的硅橡膠絕緣子傘裙的機械性能會影響動車的行車安全。如果傘裙變形過大，則可能造成有效爬電距離減少，增加閃絡概率，造成不安全輸電，危及列車安全運行。因此運行中絕緣子的機械性能是著重關注對象，需要前期進行疲勞試驗研究，合理制定動車硅橡膠絕緣子的使用壽命。

現有技術中，為還原高速動車運行的實際情況，模擬風力及大氣壓力的疲勞試驗，加速絕緣子傘裙的機械老化，一般采用高速風洞試驗，即試驗裝置中包括模擬風洞的空間、鼓風機和視頻監控裝置。如crh380車型絕緣子試驗時，將待測的絕緣子放置在模擬風洞空間中，采用鼓風機產生105m/s(380公里/小時)的風速，不間斷吹入模擬風洞空間中，以沖擊絕緣子傘裙；在此過程中，利用視頻監控裝置拍攝絕緣子傘裙被沖擊后的畫面，捕捉傘裙的最大偏移量，用于后期人工分析判斷絕緣子傘裙的機械性能。

然而，此種試驗方法雖然能夠有效模擬真實的動車組運行工況，但是國內僅有幾家有飛機制造資質的單位才能擁有，試驗過程極其昂貴。

技術實現要素：

本發明提供一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置及方法，以實現在動車運行速度范圍內測量絕緣子傘裙變形情況，且降低試驗裝置成本。

第一方面，本發明實施例提供了一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置，包括：

絕緣子安裝架，用于固定硅橡膠絕緣子；

水流噴射單元，用于向硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離。

進一步地，絕緣子安裝架包括：電動滾輪，用于固定硅橡膠絕緣子，并帶動所述硅橡膠絕緣子及傘裙進行旋轉。

進一步地，電動滾輪的垂直位移量為6mm，水平旋轉速度為60轉/min或120轉/min。

進一步地，絕緣子安裝架包括：固定支架，用于固定硅橡膠絕緣子；水流噴射單元包括多個噴射水流的出水口，繞所述傘裙周向均勻布設。

進一步地，水流噴射單元包括：

加壓泵，用于對水源提供的水流加壓至設定壓力值；

高壓噴槍，連接至所述加壓泵，用于將具有設定壓力值的水流噴射至所述傘裙，以進行水流沖擊，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離；

噴槍安裝架，用于固定所述高壓噴槍。

進一步地，加壓泵為2臺，分別連接至進水閥，在所述加壓泵的出水管處連接2把高壓噴槍，相對于所述傘裙對稱設置。

進一步地，高壓噴槍固定在所述噴槍安裝架上，噴槍出水口對應于所述傘裙最上部的大傘，并在距離傘裙邊緣15mm，呈斜向上或斜向下設置。

進一步地，偏移設定距離為在高速風洞試驗中所述傘裙的最大偏移距離。

第二方面，本發明實施例還提供了一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法，采用本發明任意實施例所提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置執行，所述方法包括：

控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離。

進一步地，控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流包括：

控制固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙水平方向持續轉動，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離；垂直方向上下往復運動，以使得噴射水流在傘裙表面小范圍內隨機形成受力點，造成傘裙的持續震動。；

控制水流噴射單元持續向所述轉動的傘裙噴射水流。

進一步地，控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流包括：

動態調整水流噴射單元所噴射水流的水壓，對硅橡膠絕緣子傘裙進行沖擊。

本發明通過使用較為常見、低廉的試驗裝置代替稀少，高昂的專業試驗設備，解決帶傘裙的硅橡膠產品風洞試驗試驗驗證成本高昂的問題，可以模擬硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗過程，實現試驗裝置經濟投入低的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例一中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖。

圖2是本發明實施例二中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖。

圖3是本發明實施例三中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖。

圖4是本發明實施例四中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置中水流噴射單元結構示意圖。

圖5是本發明實施例五中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法流程圖。

圖6是本發明實施例六中的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

實施例一

圖1所示為本發明實施例一提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖，該實驗裝置的具體結構包括：

絕緣子安裝架110，用于固定硅橡膠絕緣子；

水流噴射單元120，用于向硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離。

具體的，絕緣子安裝架110用于固定硅橡膠絕緣子，以便更好、更均勻地接受水流噴射單元噴射的水流。絕緣子安裝架110可以為一根或多根立柱，立柱頂端裝有連接板，連接板與硅橡膠絕緣子相連。水流噴射單元120輸出不同壓力的水流以代替不同的風速，在不同壓力的水流速下不斷地向硅橡膠絕緣子傘裙噴射，以使得硅橡膠絕緣子傘裙在水流噴射單元120噴射的水流下偏移設定距離。其中，水流噴射單元120的數量可以是1個或多個，優選為2個或4個。水流噴射單元120的位置可以是沿硅橡膠絕緣子傘裙周向均勻布設并固定在安裝架上。水流噴射單元120優選為高壓噴槍。

該硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的工作原理是利用高壓水流代替高風速，模擬高速動車組運行速度，輸出不同壓力的水流代替不同的風速。在不同壓力的水流速下，不斷地沖擊絕緣子傘裙，檢測絕緣子傘裙表面撕裂情況，通過持續不斷的水流沖擊試驗，加快硅橡膠制品的機械老化速度，為我們制定硅橡膠的使用壽命研究提供理論依據。

本實施例的技術方案，通過絕緣子安裝架和水流噴射單元，解決了帶傘裙的硅橡膠產品風洞試驗試驗驗證成本高昂的問題，可以模擬硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗過程，實現試驗裝置經濟投入低的效果。

在上述技術方案的基礎上，偏移設定距離為在高速風洞試驗中所述傘裙的最大偏移距離。偏移距離這樣設置好處在于使本申請所述傘裙的最大偏移量和高速風洞試驗中所述傘裙的最大偏移量相同，從而本申請實驗裝置能夠有效地替代高速風洞試驗，從而達到降低試驗成本的效果。

實施例二

圖2為本發明實施例二提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖，本實施例在上述各實施例的基礎上，優選是將絕緣子安裝架110進一步優化為電動滾輪1101，用于固定硅橡膠絕緣子，并帶動所述硅橡膠絕緣子及傘裙進行旋轉。

具體的，將硅橡膠絕緣子固定在電動滾輪1101上，電動滾輪1101可以在垂直方向上產生一定的位移量，也可以調整水平方向旋轉速度。例如，電動滾輪1101垂直位移量6mm，水平旋轉速度為60轉/min或120轉/min。目的是讓傘裙受力的位置和力量在一定的范圍內產生變化，以更好地模擬機械老化的過程。

本實施例的技術方案，通過電動滾輪固定并帶動硅橡膠絕緣子及傘裙進行旋轉，解決了實驗裝置成本高昂、使用維護困難的問題，達到了實驗裝置經濟投入低、使用維護簡單的效果。

在上述技術方案的基礎上，電動滾輪1101優選可以設置垂直位移量為6mm，其中，電動滾輪1101的垂直位移量是指臺體垂直方向的位移，電動滾輪1101垂直位移量這樣設置的好處在于讓傘裙的受力位置和力量在一定范圍內產生變化，過大會偏出傘裙，過小效果不明顯；水平旋轉速度為60轉/min或120轉/min，電動滾輪1101水平旋轉速度這樣設置的好處在于讓整個傘裙圓周都能受到沖擊，進而更好地模擬機械振動狀態，真實模擬高速動車組運行速度的效果。

實施例三

圖3為本發明實施例三提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的結構示意圖，本實施例在上述各實施例的基礎上，優選是將絕緣子安裝架110進一步優化為固定支架1102，用于固定硅橡膠絕緣子。此時，水流噴射單元120包括多個噴射水流的出水口，繞所述傘裙周向均勻布設。

具體的，將硅橡膠絕緣子固定在固定支架1102上，其中，固定支架1102可以為任意形狀、任意數量的立柱。例如，可以選用四根立柱沿硅橡膠絕緣子傘裙周向均勻布設，目的是為了讓被測傘裙固定住，以防水流噴射單元120噴射水流時，硅橡膠絕緣子傘裙偏移過大。同時，為了更好地模擬機械振動狀態，水流噴射單元120要設有多個噴射水流出水口，繞被試驗的硅橡膠絕緣子傘裙周向均勻布設。其中，水流噴射單元120優選為高壓噴槍，水流噴射單元120的個數可以為1個或者多個，優選為2個或4個。

本實施例的技術方案，通過固定支架固定硅橡膠絕緣子，并在傘裙周向上布設多個噴射水流的出水口，解決了實驗裝置成本高昂的問題，達到了實驗裝置經濟投入低的效果。

實施例四

圖4為本發明實施例四提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置中水流噴射單元的結構示意圖，硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置的其余部分參見其余實施例。本實施例在上述各實施例的基礎上，優選的將硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置中水流噴射單元進一步優化為包括：

加壓泵410，用于對水源提供的水流加壓至設定壓力值；

高壓噴槍1201，連接至所述加壓泵410，用于將具有設定壓力值的水流噴射至所述傘裙，以進行水流沖擊，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離；

噴槍安裝架430，用于固定所述高壓噴槍。

具體的，加壓泵410入水口連接至水源，并將水流加壓至與硅橡膠絕緣子傘裙在高速風洞試驗中所受的空氣阻力一致，即加壓至設定壓力值，從而用來控制絕緣子傘裙的所受機械負荷大小。高壓噴槍1201噴頭可以選擇直徑2mm實心噴嘴，噴頭工作壓力可達2500bar，高壓噴槍1201連接至加壓泵410的出水管可形成超高壓射流。噴槍安裝架430可以選用任意形狀的立柱，也可以選用矩形框，用于固定高壓噴槍。

本實施例的技術方案，通過加壓泵、高壓噴槍、噴槍安裝架，解決了實驗裝置成本高昂、使用維護困難的問題，達到了實驗裝置經濟投入低、使用維護簡便的效果。

在上述各個實施例的基礎上，加壓泵410優選是2臺，分別連接至進水閥，在加壓泵410的出水管處連接2把高壓噴槍1201，相對于所述傘裙對稱設置。加壓泵410和高壓噴槍1201這樣設置的好處在于使整個傘裙圓周都能受到沖擊效果，達到更加真實代替高風速的效果。

在上述各個實施例的基礎上，高壓噴槍1201固定在所述噴槍安裝架430上，噴槍出水口優選的對應于所述傘裙最上部的大傘，并在距離傘裙邊緣15mm，呈斜向上或斜向下設置。這樣設置是由于傘裙外徑190mm，內徑70mm，有一定錐度，靠傘套傘裙靠外1/4位置受力機械振動的效果最好，靠外偏移過大，則傘裙扭曲，靠里則偏移量不夠。

本發明實施例還提供了一種硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法，該方法可以由上述各實施例所提供的裝置來執行，該方法包括：

控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離。

該方法還可以進一步優化，下面通過實施例詳細說明。

實施例五

圖5為本發明實施例五提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法的流程圖，該方法可以由上述各實施例所提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置來執行，具體包括以下步驟：

步驟510、控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離。

其中，控制水流噴射單元向固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙噴射水流的目的是為了讓傘裙在本申請實驗裝置下偏移的距離和在高速風洞試驗中所偏移的距離相同，從而能夠用高壓水流來代替高風速。

步驟520、控制固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙水平方向持續轉動，以使得所述傘裙在噴射水流的噴射下偏移設定距離；垂直方向上下往復運動，以使得噴射水流在傘裙表面小范圍內隨機形成受力點，造成傘裙的持續震動。

其中，控制固定于絕緣子安裝架上的硅橡膠絕緣子傘裙水平方向持續轉動是為了讓整個傘裙圓周都能受到沖擊效果。垂直方向上上下往復運動是為了使傘裙持續震動，以更好地模擬機械振動狀態，達到真實模擬高速動車組運行速度的效果。

進一步的，該方法還可以執行步驟530。

步驟530、控制水流噴射單元持續向所述轉動的傘裙噴射水流。

其中，控制水流噴射單元持續向所述轉動的傘裙噴射水流是為了加快硅橡膠絕緣子傘裙的老化時間。在實驗的過程中，擺好實驗裝置，固定好絕緣子并接上電源、水源，24小時不間斷地試驗。24小時檢查一次供水供電情況，其余無需關注。1000小時后取下絕緣子，切下被測傘裙進行機械性能分析。

進一步的，該方法還可以執行步驟540。

步驟540、動態調整水流噴射單元所噴射水流的水壓，對硅橡膠絕緣子傘裙進行沖擊。

其中，動態調整水流噴射單元所噴射水流的水壓，對硅橡膠絕緣子傘裙進行沖擊，是通過改變高壓水流的壓力以模仿不同水流沖擊力下的機械老化試驗效果。

上述步驟510、步驟520、步驟530和步驟540的執行順序不限于順序執行，還可以并行執行。

本實施例的技術方案，通過硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法，解決了硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的實驗裝置成本高昂的問題，達到了實驗裝置經濟投入低的效果。

實施例六

圖6為本發明實施例六提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗方法結構框圖。本實施例可以以上述實施例為基礎，提供了一種優選實施例。

本實施例中將2把加壓泵610連接至水源，出水管連接至2把高壓噴槍620，加壓泵610選擇工作壓力6mp，流量13l/min。高壓噴槍620固定在噴槍安裝架630上，高壓噴槍620選擇直徑2mm實心噴嘴，噴頭工作壓力可達2500bar，安裝在噴管上可形成超高壓射流。絕緣子固定在電動滾輪640上。電動滾輪640的垂直位移量6mm，水平旋轉速度每分60轉或120轉二種。高壓噴槍620出水口選擇硅橡膠絕緣子傘裙的最上部的大傘，在距傘邊緣15mm的180度對徑兩點分別以向上和向下的力作用。高壓噴槍620的出水口可以對準硅橡膠絕緣子傘裙的任意位置，這里優選對應于傘裙最上部的大傘，用傘裙大傘的老化程度代替整個傘裙的老化程度。連接好試驗裝置后，打開加壓泵610的進水閥，并開啟加壓泵610。固定高壓噴槍620，讓高壓噴槍620持續噴水。電動滾輪640上電，不停轉動，并持續不間斷開啟。在沖擊過程中，可隨意調整加壓泵610壓力大小，讓水流沖擊力與空氣阻力達到一致，以模仿不同風速下的疲勞試驗效果，其中空氣阻力fw是空氣對前進中的動車形成的一種反向作用力，它的計算公式是：fw＝1/16·a·cw·v2，v為行車速度，單位為m/s；a為動車橫截面面積，單位為m²；cw為風阻系數。

本實施例的技術方案，解決了試驗裝置高昂、費時費力的問題，達到了較為常見、低廉的試驗裝置代替稀少，高昂的專業試驗設備，省時省力的技術效果。

上述方法可執行本發明任意實施例所提供的硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置，具備執行硅橡膠絕緣子傘裙機械老化的試驗裝置相應的功能模塊和有益效果。

注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。