[发明专利]基于改变轮径测量轮轨蠕滑率的装置及方法在审

专利信息
申请号: 202111050442.3 申请日: 2021-09-08
公开(公告)号: CN113834674A 公开(公告)日: 2021-12-24
发明(设计)人: 刘晓刚;叶思琦;孙欣荣;徐劲力;黄丰云;卢杰 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: G01M17/10 分类号: G01M17/10
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 许美红
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 改变 测量 轮轨蠕滑率 装置 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于改变轮径控制蠕滑率的方法,运用该方法可以模拟轨道列车通过不同半径的弯道时的轮轨接触条件。该装置包括上下固定的车轮实验轮对和轨道实验轮对;车轮实验轮对中的两个实验轮直径不同;轨道实验轮对带动车轮实验轮对转动。该装置还包括扭矩检测机构和垂向加载机构,扭矩检测机构包括编码器,设置在车轮实验轮对和轨道实验轮对的中心轴的两端;垂向加载机构包括一个托盘通过螺栓与车轮实验轮对的中心轴顶部相连。本发明通过更换不同直径的车轮实验轮可以控制蠕滑率,并绘制蠕滑曲线。

技术领域

本发明涉及轮轨蠕滑曲线的测量领域,尤其涉及一种基于改变轮径测量轮轨蠕滑率的装置及方法。

背景技术

轮轨蠕滑曲线是描述轮轨滚动接触过程中黏着力或黏着系数与蠕滑率之间的关系曲线,是机车动力学、轮轨关系等研究中最为基础的问题。在某些接触条件下黏着系数会随着蠕滑率的增大而减小。

而现有轮轨接触实验台中,无法准确控制蠕滑率,因此也无法进行黏着系数的测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有轮轨接触实验台中,无法准确控制蠕滑率的问题,提供一种能够保证轮轨蠕滑率为定值并测量蠕滑曲线的新方法。

本发明所采用的技术方案是:

提供一种基于改变轮径测量轮轨蠕滑率的装置,该装置包括上下固定的车轮实验轮对和轨道实验轮对;车轮实验轮对中的两个实验轮直径不同;轨道实验轮对带动车轮实验轮对转动;

该装置还包括扭矩检测机构和垂向力加载机构,扭矩检测机构包括编码器,设置在车轮实验轮对和轨道实验轮对的中心轴的两端;重向力加载机构包括托盘和砝码,托盘固定在车轮轮对顶部。

在运行过程中,车轮实验轮对中两车轮的角速度保持一致,线速度不一致;在根据编码器判断车轮实验轮对与轨道实验轮对未发生滑动时,通过编码器测出车轮实验轮的轮轴角位移,计算车轮实验轮对的中心轴的扭矩,并结合车轮实验轮对的垂向力,得出特定蠕滑率下的黏着系数;更换不同直径的车轮实验轮测得不同蠕滑率下对应的黏着系数,并绘制蠕滑曲线。

接上述技术方案,轨道实验轮对包括两个盘型实验轮和中心轴,中心轴两端通过胀紧套固定两个盘型实验轮,中心轴中部连接外部驱动机构。

接上述技术方案,每个弹簧钢板通过轴承结构固定在中心轴上,轴承结构包括轴承,以及固定在轴承上方的垫块和压块,弹簧钢板固定在垫块和压块之间。

本发明还提供一种基于改变轮径测量轮轨蠕滑率的方法,该方法基于上述技术方案的基于改变轮径测量轮轨蠕滑率的装置,该方法包括以下步骤:

开始实验前先测量车轮轮对、以及其与其相连的轴承、弹簧钢板、托盘的重量,在托盘上添加特定重量的砝码。这样便可施加特定大小的垂向力。

使用特定尺寸的车轮使车轮实验轮对的内外车轮具有滚动半径差,对应列车过弯时由于轮对横移导致的内外车轮滚动半径差;

在安装车轮实验轮对时,通过适当调整垫片的厚度使得弹簧钢板处于没有形变的状态,这样最后计算的垂向力等于车轮轮对、以及其与其相连的轴承、弹簧钢板、托盘的重量加上托盘内添加的砝码的重量。

轨道实验轮对旋转,带动车轮实验轮对随之旋转;

根据编码器输出的数据,计算车轮实验轮对的中心轴的相对扭转角信息,并根据扭转角计算车轮实验轮对的中心轴的扭矩;

根据摩擦力与扭矩、垂向力之间的关系,计算特定蠕滑率下的黏着系数;

再选用其他不同半径的车轮换到车轮实验轮对的小轮一侧,用于调整到不同的蠕滑率值,重复实验得到多个蠕滑率下的黏着系数,并绘制蠕滑曲线。

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