[发明专利]轮轨滚动行为模拟试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种轮轨滚动行为模拟试验台装置。

背景技术

随着我国经济的快速发在，高速铁路运输越来越受到人们的青睐。列车牵引、运行和制动必须通过轮轨之间的滚动摩擦接触实现，轮轨系统是铁路运输的关键零部件，轮轨关系问题是铁路运输技术中的关键问题，世界各国尤其是铁路发达国家投入了大量的人力和财力开展了轮轨关系问题的研究。

轮对和轨道之间的滚动接触行为十分复杂：左右轮轨接触斑互相影响，特殊的几何型面、轮对相对钢轨的高速滚动和滑动、轮对和轨道的结构变形、轮轨接触表面粗糙度和第三介质(如水、油、沙子、树叶等)、轮轨材料缺陷和在反复碾压下的轮滚材料棘轮效应、轴重、车速等因素对轮轨接触力学行为均有影响。在轮轨接触接触理论模型和数值方法中，全部考虑到这些因素，进而对轮轨接触力学行为做出全面、准确的分析和研究存在相当大的困难。只能通过试验完成轮轨接触力学行为的测试和分析。线路运用试验虽然具有较高的可靠性，但持续时间长、费用大，对正常的铁路运营影响大，同时也难以控制运用条件。室内模拟试验可以控制运用条件，也可把许多复杂的因素进行独立的控制，从而获得较为精确、详尽的轮轨接触力学行为和轮轨伤损数据；从而为铁路运输的安全、可靠运行提供可靠的试验数据。已有的室内模拟试验装置，采用上部的一个轮子模拟车轮、下部的一个轮子模拟钢轨；通过两个轮子对滚，模拟轮轨的滚动行为，进而测出轮轨接触力学行为数据。其存在的问题是：下部模拟钢轨的轮子的形状、固定方式及材料均与与真实钢轨不同，导致其测出的轮轨接触力学行为及轮轨伤损数据，误差大，可靠性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮轨滚动行为模拟试验台，该试验台对轮轨滚动行为的模拟更真实，测得的轮轨滚动行为关系和轮轨伤损更准确、可靠，进而能为轮轨的设计、制备与维护，提供更加可靠的试验依据。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种轮轨滚动行为模拟试验台，其构成是：

钢轨底座的上部安装有钢轨回转电机，钢轨回转电机轴的右端连接光电编码器一；钢轨回转电机轴的左端通过钢轨底座上的回转变速箱与竖直的回转联轴器的下端相连，回转联轴器的上端与高速回转轴的下端相接；高速回转轴的中部安装有高速回转转盘，高速回转轴的上端通过轴承与支撑架连接，支撑架通过立柱支撑于地面；高速回转盘上表面的边缘安装有一圈闭合的钢轨；

所述的高速回转盘上表面的边缘安装有一圈闭合的钢轨的具体结构是：所述的高速回转盘上表面的边缘开有一圈大凹槽，大凹槽的底部间歇地嵌有模拟轨枕，模拟轨枕的上部开有小凹槽，小凹槽从下至上依次嵌合橡胶、钢轨的轨底；钢轨轨底上部两侧均设有模拟弹条，且模拟弹条同时覆盖钢轨的轨底上部和轨枕；螺栓依次穿过模拟弹条、模拟轨枕后螺纹固定于高速回转盘的大凹槽底部；

车轮安装座的上部安装可旋转的转动座，转动座上部的右侧安装车轮传动电机，车轮传动电机轴的右端连接光电编码器二；车轮传动电机轴的左端通过增速箱及万向联轴器与模拟车轮的轴连接；模拟车轮的轴同时通过轴承安装于轴承座上，轴承座的上端依次通过可横向移动的滑轨、三维力位移传感器和垂向加载器与加载门架连接；加载门架与转动座上的固定架连接；滑轨通过液压缸与固定架连接。

本发明的工作过程和原理是：

车轮传动电机是通过万向联轴器与模拟车轮连接，使模拟车轮既能沿其轴转动，同时模拟车轮整体又能在一定范围内沿各个方向偏移和转动；使车轮在轴向转动时，能够施加垂向和横向加载，且垂向和横向加载互不影响。

工作时，先开启钢轨回转电机和车轮传动电机分别驱动环形的钢轨和模拟车轮按设定转速匀速转动；启动垂向加载器，通过三维力位移传感器、滑轨、轴承座驱动模拟车轮向下移动，使模拟车轮与钢轨接触，模拟车轮与钢轨之间即产生轮轨滚动行为。

再通过垂向加载器，向模拟车轮施加设定的垂向载荷和振动，以分别模拟列车运行时的轮轨垂向力(车辆自重)和轨道纵向不平顺引起的车轮垂向振动。启动液压缸通过滑轨、轴承座驱动模拟车轮横向移动并施加设定的横向载荷，以模拟列车通过各种曲线轨道时的轮轨横向位移和离心力等横向力。同时，通过调节钢轨回转电机和车轮传动电机的转速，即可模拟出轮轨的不同滑差；旋轨转动座的角度，即可模拟车轮与钢轨的不同冲角，模拟出车轮转弯时的弯道曲线半径。从而完整的模拟各种工况下高速轮轨之间的接触滚动行为。