[发明专利]一种列车车轮踏面制动模拟试验装置

说明书

一种列车车轮踏面制动模拟试验装置，包括上、下试样运动系统和踏面制动系统，下试样运动系统连接有主轴，主轴用于安装车轮试样，上试样运动系统连接有副轴，副轴用于安装钢轨试样；踏面制动系统包括托板和加载机构，托板上连接有位于主轴下方的二维力传感器，二维力传感器上设有闸瓦片，二维力传感器记录当旋转的车轮试样与闸瓦片接触时的垂直压力和水平摩擦力的力数值。本发明可实现列车踏面制动时滑动接触模拟试验，并且滚动模拟试验和滑动接触模拟试验可同步进行，用来模拟列车踏面制动时的热机耦合工况，更贴近实际列车在运行时施加踏面制动的情形，真实还原了实际列车的车轮、钢轨、闸瓦片三者之间的相互作用及影响，以便分析列车踏面接触部位的损伤情况。

技术领域

本发明涉及列车制动测试技术领域，具体涉及一种列车车轮踏面制动模拟试验装置。

背景技术

踏面制动广泛应用于传统机车车辆制动领域，在制动过程中闸瓦和踏面之间会存在剧烈摩擦，有大量的摩擦热产生，温升可达400℃，同时踏面轮轨接触处还承受巨大的接触应力及沿钢轨方向的制动力，是比较典型的热机耦合工况，加速车轮踏面的磨耗及其他损伤，严重影响车轮的使用寿命及列车的运行安全。

因此，验证车轮踏面在踏面制动过程中的滚动磨损和滚动接触疲劳损伤的全貌、了解车轮踏面制动过程中的热机耦合损伤机制具有重要意义，其有利于作出有效的预防措施，但是，现有技术中关于踏面制动过程中热机耦合工况下车轮的滚动磨损和滚动接触疲劳损伤的测试设备仍属空白。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种列车车轮踏面制动模拟试验装置，该模拟试验装置通过车轮试样与钢轨试样的接触可实现列车轮轨的滚动模拟试验，通过车轮试样与闸瓦的接触可实现列车踏面制动时滑动接触模拟试验，并且滚动模拟试验和滑动接触模拟试验可同步进行，用来模拟列车踏面制动时的热机耦合工况，更贴近实际列车在运行时施加踏面制动的情形，真实还原了实际列车的车轮、钢轨、闸瓦片三者之间的相互作用及影响，以便分析列车踏面接触部位的损伤情况，对研究列车车轮、轨道、闸瓦片等材料及了解列车制动工况具有重要意义。

为实现上述目的，本发明提供了一种列车车轮踏面制动模拟试验装置，其包括下试样运动系统、上试样运动系统和踏面制动系统，其中：

所述下试样运动系统连接有主轴，所述主轴由所述下试样运动系统驱动旋转，所述上试样运动系统连接有副轴，所述副轴由所述上试样运动系统驱动旋转，所述副轴与所述主轴上下相对分布设置，所述主轴上用于安装圆形的用以模拟列车车轮的车轮试样，所述副轴上用于安装滚环状的用以模拟列车钢轨的钢轨试样，所述车轮试样与所述钢轨试样通过各自的外周面相接触；

所述踏面制动系统包括托板和加载机构，所述托板上下活动设置，所述加载机构用于对所述托板提供向上的加载载荷，且加载载荷大小可调，所述托板上连接有位于所述主轴下方的二维力传感器，所述二维力传感器上设有闸瓦片，所述闸瓦片的表面可与所述车轮试样的外周面相接触，所述二维力传感器用于记录当旋转的所述车轮试样与所述闸瓦片接触时的垂直压力和水平摩擦力的力数值。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述下试样运动系统包括主轴驱动马达和主轴传动机构，所述主轴驱动马达通过所述主轴传动机构与所述主轴传动连接；所述上试样运动系统包括副轴驱动马达和副轴传动机构，所述副轴驱动马达通过所述副轴传动机构与所述副轴传动连接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述踏面制动系统还包括底座、左右相对竖立设置在所述底座上的两根立柱，以及连接在两根所述立柱顶端的横梁，所述托板设置在两根所述立柱之间，两根所述立柱上各设有竖向的用于对所述托板活动支撑的直线导轨，所述托板在所述直线导轨的导向作用下进行上下活动。