[发明专利]一种模拟列车轨道轨脚微动摩擦缝隙腐蚀实验装置及方法

说明书

本发明提出了一种模拟列车轨道轨脚微动摩擦缝隙腐蚀实验装置及方法。本发明包括框架、电化学反应池、促动器和弹性件；框架上设有参比电极、对电极和测试样，测试样的顶部连接有施压元件；电化学反应池水平滑动设置于底板上，电化学反应池的内部设有测试扣件，测试样与测试扣件抵接；促动器设置于电化学反应池的一侧，弹性件设置于电化学反应池与促动器相对的另一侧。本发明测试样与测试扣件形成一对摩擦副，施压元件对测试样施压以模拟扣件对轨道的压力，促进器推拉电化学反应池带动测试扣件做小位移的往复直线运动以模拟列车经过时的微动摩擦运动，促动器不工作时模拟列车远离轨道的静止状态，真正再现了扣件与轨脚在缝隙处的真实服役工况。

技术领域

本发明涉及缝隙腐蚀测试的技术领域，特别是指一种模拟列车轨道轨脚微动摩擦缝隙腐蚀实验装置及方法。

背景技术

列车轨道，又称为火车轨道或铁路轨道，简称路轨、铁轨、轨道等，主要用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走。铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴，由轨撑、扣件、压轨器、道夹板、弹条、铁路道钉等铁路扣件系统紧固。列车轨道是由扣件系统提供的下压力固定的，其中，扣件覆盖在轨脚的上表面上，弹条提供向下的弹力，进而固定列车轨道。

弹条与轨脚之间往往垫入绝缘轨距挡板，可以避免电偶腐蚀，并有效降低杂散电流对列车轨道的腐蚀。然而，这种扣件覆盖轨脚的结构，易导致轨脚上表面产生缝隙腐蚀。更为严重的是，在列车经过时，列车轨道会出现微小振动，造成轨脚与扣件系统中的绝缘轨距挡板接触面产生微动摩擦；这种微动摩擦的位移非常小，一般在微米量级，而接触面的面积在平方厘米量级。如果发生缝隙腐蚀，微小位移不足以使缝隙内相对封闭的腐蚀环境与外界发生物质交换；因此，缝隙内的腐蚀环境得以维持，但是，接触面间的摩擦磨损却会导致更为严重的腐蚀问题。实际上，该腐蚀过程受到机械因素与电化学因素的共同影响，是二者的耦合。此外，当没有列车经过时，列车轨道在轨脚处的振动和摩擦消除。因此，列车轨道在轨脚处的缝隙腐蚀过程将经历静态和动态条件交替进行的复杂工况。

研究列车轨道在轨脚处微动摩擦缝隙腐蚀情况，可以查明列车轨道在轨脚处缝隙腐蚀的规律，对比和评价列车轨道的耐缝隙腐蚀性能，从而指导列车轨道的选材和检修工作，对于列车轨道的维护具有重要的意义。目前，现有技术中关于缝隙腐蚀的模拟实验装置只有缝隙腐蚀没有微动摩擦，使其无法再现扣件系统与轨脚缝隙处的真实服役工况和缝隙腐蚀过程，无法有效研究和评价列车轨道在实际服役工况下的耐缝隙腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟列车轨道轨脚微动摩擦缝隙腐蚀实验装置及方法，旨在解决现有技术中缝隙腐蚀模拟实验装置设计不合理不能实现微动摩擦因而无法真正模拟列车轨道的轨脚与扣件系统在缝隙处的服役工况的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本发明的一种模拟列车轨道轨脚微动摩擦缝隙腐蚀的实验装置包括框架、电化学反应池、促动器和弹性件；所述框架包括底板、设置于所述底板两端呈平行设置的两侧板以及平行设置于所述底板的上方用于连接两所述侧板的顶板，所述顶板上设有参比电极、对电极和用于模拟列车轨道轨脚的测试样，所述测试样的顶部连接有施压元件，所述参比电极、所述对电极和所述测试样均通过导线连接有电化学工作站；所述电化学反应池水平滑动设置于所述底板上，所述电化学反应池包括壳体和设置于所述壳体内部的池体，所述池体的底部设有用于模拟扣件系统中绝缘轨距挡板的测试扣件，所述池体的内部盛装电解液，所述参比电极、所述对电极和所述测试样的底端均浸入所述电解液中，所述测试样与所述测试扣件抵接；所述促动器设置于所述电化学反应池的一侧，所述促动器用于推拉所述电化学反应池以带动所述测试扣件做小位移的往复直线运动，使所述测试扣件与所述测试样之间形成微动摩擦；所述弹性件设置于所述电化学反应池与所述促动器相对的另一侧，所述弹性件用于协助所述促动器使所述电化学反应池复位。