一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台制造技术

本发明专利技术涉及一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，用以通过模拟轮轨垂向加载和轮轨冲角调节，该滚动振动试验台包括：整体框架支撑装置：包括底板、顶板、连接底板和顶板的框架方钢以及用以固定框架方钢和底板的斜方钢；轮轨模拟装置：包括下端盖、通过从动轴与下端盖连接的滚动轮以及与滚动轮过盈配合的钢轨轮；主动轴旋转驱动装置：包括依次连接的电动机、十字联轴器和主动轴，所述的主动轴与钢轨轮传动连接；垂向加载装置：与顶板连接，用以向滚动轮加载垂向载荷；角度调节装置：与垂向加载装置连接，用以调整轮轨冲角。与现有技术相比，本发明专利技术具有检测切向和横向蠕滑、检测准确精度高、经济快捷、运行成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台
本专利技术涉及钢轨波磨
，尤其是涉及一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台。
技术介绍
钢轨波磨问题是轮轨关系领域研究的难题之一。随着我国地铁交通的快速发展,地铁线路钢轨波磨现象较为普遍。钢轨波磨不仅加剧轮轨间相互作用，导致车辆轨道系统振动噪声过大，影响乘坐舒适性，而且缩短车辆轨道零部件疲劳寿命，产生安全隐患。目前关于钢轨波磨成因的解释没有统一定论。因而，开展地铁钢轨波磨成因及其影响研究，为波磨机理的深入系统研究提供参考，为线路维护保养提供工程指导，对增加结构部件使用寿命和可靠性，保证列车运营安全和乘车舒适性有重要意义，由于波磨多方面的危害，如能找到波磨的产生及发展机理，可以从波磨产生初期进行预防以减少波磨的产生，这样对于铁路及相关部门具有重大的经济意义。对轮轨磨耗的试验研究主要有试验台试验和线路试验，线路试验是指在实际的运营线路上进行试验或者单独建立环行线进行试验，试验结果更为接近实际线路磨耗情况，但成本昂贵，不易单独测试某因素对轮轨磨耗的影响。通过本试验台试验不仅经济快捷，而且可以单独测试各因素对轮轨磨耗的影响，可达到线路试验无法达到的极限工况。通过轮轨关系实验台试验进行轮轨波磨的理论研究是一种必须的技术手段，对轮轨关系试验台的研究具有十分重要的意义。本试验机可模拟不同工况下任意型机车车辆车轮作用于任意类型钢轨上，可以研究相关的轮轨关系，包括蠕滑、粘着、磨损机理、几何形状匹配、塑性流动、材质匹配等重要问题，另外还可研究轮轨接触应力、轮轨接触面积以及轮轨摩擦磨损的变化规律。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，用以通过模拟轮轨垂向加载和轮轨冲角调节，该滚动振动试验台包括：整体框架支撑装置：包括底板、顶板、连接底板和顶板的框架方钢以及用以固定框架方钢和底板的斜方钢；轮轨模拟装置：包括下端盖、通过从动轴与下端盖连接的滚动轮以及与滚动轮过盈配合的钢轨轮；主动轴旋转驱动装置：包括依次连接的电动机、十字联轴器和主动轴，所述的主动轴与钢轨轮传动连接；垂向加载装置：与顶板连接，用以向滚动轮加载垂向载荷；角度调节装置：与垂向加载装置连接，用以调整轮轨冲角。所述的垂向加载装置包括上端盖、滚珠丝杠驱动杆、滚珠丝杠、弹簧和垂向传感器，所述的上端盖为圆凸台型，其凸台部中心设有用以穿过滚珠丝杠的通孔，且与顶板上的圆形通孔间隙配合，并且能够在顶板上的圆形通孔中旋转，所述的滚珠丝杠驱动杆、滚珠丝杠、弹簧、垂向传感器和下端盖依次传动连接，所述的上端盖通过多个定位轴与下端盖连接。所述的角度调节装置包括设置在框架方钢上的角度调节固定架以及依次传动连接的角度调节手把、角度调节摇臂、角度调节丝杆、滑块和角度调节耳板，所述的角度调节耳板与上端盖连接，并且通过转动杆与滑块连接。所述的该滚动振动试验台还包括数据采集装置，所述的数据采集装置包括轴向传感器、采集仪和PC机，所述的PC机通过采集仪分别与轴向传感器和垂向传感器连接，所述的轴向传感器通过推力球轴承与主动轴的尾端连接。所述的垂向加载装置的最大加载力为2000N，电动机的最大转速为473rad/min，模拟轮轨冲角最大调整角度为15度。所述的顶板上设有多个用以调节上端盖垂直位置的法兰直线轴承。所述的主动轴旋转驱动装置还包括用以调节电动机转速的变频器，其变频范围为0-600Hz。所述的主动轴旋转驱动装置还包括设置在主动轴两侧的圆柱滚子轴承，所述的圆柱滚子轴承为轴面无约束型圆柱滚子轴承。所述的十字联轴器在左右联轴器连接处加设滚珠，用以使联轴器左右两端在轴向可相对左右移动。为了精确得测出横向力即轴向力，通过增加滚珠与滚道使联轴器与主动轴由干摩擦接触转变为滚动摩擦，当滚动轮产生角度产生横向力可以全部传递到轴向传感器，避免干摩擦抵销掉一部分横向力，由于横向力本身不大，因此左右移动位移较小。所述的角度调节耳板为一中部设有方形通槽的方形板件，所述的滑块为的上表面通过转动杆固定在方形通槽内，侧面与角度调节丝杆传动连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.本试验台可精确模拟轨道车辆轮轨的局部切向滑动，观察在不同等效正压力作用下的蠕滑力-蠕滑率特性曲线。2.本试验台通过角度调节装置使滚动轮与钢轨轮形成一个角度，以此角度引起横向蠕滑从而模拟轮轨切向蠕滑。3.轴承座采用横向无约束止挡轴承座，轴圈可在轴向做自由伸缩运动，保证横向力向平面轴承方向的力的传递。4.本试验台联轴器选用常用的SL100型号联轴器，对联轴器进行改造增加滚珠、滚道，滚珠和滚道可使联轴器在传递扭矩的同时又能使两半轴在轴向上自由伸缩运动，使模拟车轮和模拟轨轮之间产生的横向力自由传送到滚珠球轴承和横向载荷传感器上，从而获得不同角度下的横向蠕滑力。5.本试验台垂向传感器和横向传感器通过东方所数据采集仪进行数据采集，通过设置和软件处理可实时显示和存储模拟车轮和模拟轨轮之间的垂向和横向压力，从而精确得出轮轨间的横向蠕滑率。6.本实验台上端盖有4个法兰直线轴承与两个定位轴，上端盖可通过法兰直线轴承滚珠沿定位轴上下运动。消除了实验过程中振动对实验数据精度的影响。7.本试验台可模拟不同工况下车辆车轮作用于钢轨上的关系，可以研究相关的轮轨关系，包括蠕滑、粘着、磨损机理、几何形状匹配、塑性流动、材质匹配等重要问题，另外还可研究轮轨接触应力、轮轨接触面积以及轮轨摩擦磨损的变化规律。8.本实验台实验不仅经济快捷，而且可以单独测试各因素对轮轨磨耗的影响，可达到线路实验无法达到的极限工况。该实验台还可精确模拟轮对冲角，角度调节精度可达0.1度，实验过程操作简便，工作效率高，运行成本低，是可以模拟多种轮轨关系的多功能实验台。附图说明图1为本专利技术正视图。图2为本专利技术侧视图。图3为角度调节装置的机构示意图。图中标记说明：1为滚珠丝杠驱动杆，2为滚珠丝杠，3为滚珠丝杆螺母，4为法兰直线轴承，5为顶板，6为上端盖，7为支撑杆，8为传感器垫片，9为垂向传感器，10为下端盖，11为深沟球轴承，12为从动轴，13-为滚动轮，14为斜方钢，15为电动机，16为十字联轴器，17为钢轨轮，18为圆柱滚子轴承座，19为圆柱滚子轴承，20为推力球轴承，21为轴向传感器，22为传感器座，23为斜方刚垫片，24为转动杆，25为角度调节丝杆轴承，26为角度调节支撑板，27为角度调节摇臂，28为角度调节手把，29主动轴，30为角度调节丝杆，31为角度调节耳板，32为框架支撑方刚，33为T型垫片，34为底板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1和2所示，本专利技术提供一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，该试验台包括轮轨模拟装置、垂向加载装置、轴向驱动约束装置、角度调节装置、整体框架支撑装置、数据采集装置。其中，轮轨模拟装置是根据地铁车辆轮子和轨道几何尺寸及力学特征按1:3比例设计，是整个试验台的核心部分及基础，垂向加载装置是模拟轨道上的载荷，通过滚珠丝杠和弹簧控制实验台的垂向加载力。轴向驱动约束装置通过电机驱动钢轨轮模拟地铁车辆的速度，角度调节装置是为了模拟轮轨冲角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，用以通过模拟轮轨垂向加载和轮轨冲角调节，其特征在于，该滚动振动试验台包括：整体框架支撑装置：包括底板(34)、顶板(5)、连接底板(34)和顶板(5)的框架方钢(32)以及用以固定框架方钢(32)和底板(34)的斜方钢(14)；轮轨模拟装置：包括下端盖(10)、通过从动轴(12)与下端盖(10)连接的滚动轮(13)以及与滚动轮(13)过盈配合的钢轨轮(17)；主动轴旋转驱动装置：包括依次连接的电动机(15)、十字联轴器(16)和主动轴(29)，所述的主动轴(29)与钢轨轮(17)传动连接；垂向加载装置：与顶板(5)连接，用以向滚动轮(13)加载垂向载荷；角度调节装置：与垂向加载装置连接，用以调整轮轨冲角。

【技术特征摘要】
1.一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，用以通过模拟轮轨垂向加载和轮轨冲角调节，其特征在于，该滚动振动试验台包括：整体框架支撑装置：包括底板(34)、顶板(5)、连接底板(34)和顶板(5)的框架方钢(32)以及用以固定框架方钢(32)和底板(34)的斜方钢(14)；轮轨模拟装置：包括下端盖(10)、通过从动轴(12)与下端盖(10)连接的滚动轮(13)以及与滚动轮(13)过盈配合的钢轨轮(17)；主动轴旋转驱动装置：包括依次连接的电动机(15)、十字联轴器(16)和主动轴(29)，所述的主动轴(29)与钢轨轮(17)传动连接；垂向加载装置：与顶板(5)连接，用以向滚动轮(13)加载垂向载荷；角度调节装置：与垂向加载装置连接，用以调整轮轨冲角。2.根据权利要求1所述的一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，其特征在于，所述的垂向加载装置包括上端盖(6)、滚珠丝杠驱动杆(1)、滚珠丝杠(2)、弹簧和垂向传感器(9)，所述的上端盖(6)为圆凸台型，其凸台部中心设有用以穿过滚珠丝杠(2)的通孔，且与顶板(5)上的圆形通孔间隙配合，并且能够在顶板(5)上的圆形通孔中旋转，所述的滚珠丝杠驱动杆(1)、滚珠丝杠(2)、弹簧、垂向传感器(9)和下端盖(10)依次传动连接，所述的上端盖(6)通过多个定位轴与下端盖(10)连接。3.根据权利要求2所述的一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，其特征在于，所述的角度调节装置包括设置在框架方钢(32)上的角度调节固定架(26)以及依次传动连接的角度调节手把(28)、角度调节摇臂(27)、角度调节丝杆(30)、滑块和角度调节耳板(31)，所述的角度调节耳板(31)与上端盖(6)连接，并且通过转动杆(24)与滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：高利君，尧辉明，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31