本发明专利技术公开一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置及喷射效果检测方法，装置包括模拟车轮、模拟轨道、待测试列车撒砂装置、横风模拟装置和高速摄像机；模拟轨道过变频电机带动；模拟车轮固定在机架上，与模拟轨道滚动接触，撒砂装置固定在机架上，砂粒经过喷嘴喷射至模拟轮轨入口；模拟轮轨的出口处设有天平，用于收集通过模拟轮轨入口的砂粒；高速摄像机设置于模拟轮轨侧面，横风模拟装置设置于模拟轮轨的另一侧，用于产生高速气流。本发明专利技术通过模拟车轮和模拟轨道的相对运动对实际情况进行模拟，通过调节定位装置和气动调节装置可研究不同参数下撒砂装置喷嘴处颗粒的喷射行为，研究不同参数对于撒砂过程的影响，对实际撒砂参数具有参考意义。
【技术实现步骤摘要】
列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置及喷射效果检测方法
本专利技术涉及轨道交通车辆检测设备领域，具体涉及一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置及喷射效果检测方法。
技术介绍
当轮轨界面出现水、油、树叶等污染物时，黏着系数会急剧降低，为避免轮轨间黏着力不足造成的空转和打滑，列车需要通过撒砂增黏的方式提高轮轨界面间的可利用黏着系数。在撒砂增黏过程中，有效进入轮轨界面的砂子颗粒数量是保障增黏效果的关键，过少的撒砂量会导致难以保障增黏效果，而过量的撒砂则会导致轮轨磨耗加剧甚至引起轮轨电路绝缘问题，因此有必要对撒砂器的撒砂流量在不同列车运行速度下的轨面有效撒砂量进行测试、优化等研究。此外，由于撒砂喷射过程中的颗粒损失，列车撒砂装置在工作中的喷射流量并不等效于有效进入轮轨界面的颗粒量，并且对于不同结构的撒砂器、不同粒径砂子颗粒以及列车走形过程中的横向气流干扰均会影响其有效颗粒利用率。因此针对撒砂器喷射效果的检测以及优化必须考虑以上因素对其颗粒利用率的影响。鉴于上述情况本专利技术设计了一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置及颗粒喷射效果检测方法，提供了一种能在实验室操作的简单有效的检测手段。可检测不同撒砂装置、撒砂气动参数、颗粒粒径、撒砂喷射流量、喷嘴安装位置角度、不同列车行走速度以及横风等影响条件的撒砂喷射效果，具体检测指标包括但不限于撒砂利用率、砂流速度和扩散角度等。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种列车撒砂过程模拟实验装置及喷射效果检测方法，该装置可针对不同撒砂装置、不同撒砂气动参数以及安装位置进行撒砂效果检测，使用高速摄像机对于整个撒砂过程进行检测，可记录颗粒从喷嘴喷出到轮轨界面的完整喷射过程中的砂粒速度、扩散角度、弹射行为等，方便研究人员对于撒砂装置性能及安装位置进行评估。此外，利用该实验装置可以模拟列车行走时受到的横向风力对于撒砂过程的影响。技术方案如下：一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置，包括机架、模拟车轮、模拟轨道、待测试列车撒砂装置、横风模拟装置和用于观测砂流喷射行为的高速摄像机；模拟轨道包括橡胶轮组、套设于橡胶轮组外的环形的同步钢带，橡胶轮组通过主动轴与从动轴固定于机架上，主动轴通过变频电机带动；模拟车轮固定在机架上，与模拟轨道滚动接触，所述变频电机的输出端还设有齿轮对，齿轮对的从动轮轴通过减速皮带带动模拟车轮旋转；撒砂装置固定在机架上，工作时将砂粒通过气动调节装置输送至喷嘴，经过喷嘴喷射至模拟轮轨入口；模拟轮轨的出口处设有天平，用于收集通过模拟轮轨入口的砂粒；所述高速摄像机设置于模拟轮轨侧面，高度与模拟轮轨界面对齐，并与计算机通讯连接，通过软件识别计算砂粒流速度及扩散角度参数；横风模拟装置设置于模拟轮轨的另一侧，用于产生的高速气流。进一步的，所述气动调节装置包括依次连接的风源、塞门、过滤阀、电磁阀、调压阀和流量阀；风源为提供撒砂装置所需空气压力，塞门用于将撒砂装置与风源隔断，过滤阀用于过滤空气中的水蒸气，电磁阀实现自动换向的作用，提供自动控制功能；调压阀和流量阀调节不同的空气压力和流量，以研究不同气动参数对于撒砂过程的影响。更进一步的，所述喷嘴通过位置调节装置调节水平竖直位置和角度后固定；所述位置调节装置包括相互垂直滑动连接的水平标尺和垂直标尺，及固定于水平标尺一端的角度标尺；通过垂直标尺、水平标尺和角度标尺完成喷嘴在水平竖直距离和角度三个自由度的调整，检测不同安装位置的撒砂效果。更进一步的，还包括编码器，码器固定于主动轴的另一端，用于检验矫正变频电机的转速。更进一步的，还包括固定在机架上的挡板，挡板位于天平上方，外边界与橡胶轮相切，使通过模拟轮轨入口的砂顺利进入天平。一种颗粒喷射效果检测的方法，包括以下步骤：步骤1：固定待测试撒砂装置，将喷嘴通过定位装置固定，调节包括气体压力，流量、喷嘴位置及喷射角度在内的喷射参数；步骤2：启动驱动变频电机以设定的模拟实际列车速度运行；步骤3：启动横风模拟装置，调节装置横风风速至设定值，加入定量的砂粒；步骤4：启动检测装置后，同时启动撒砂装置，记录撒砂喷射过程；步骤5：停止试验后，将天平中收集的砂粒重量记录读数，与用砂总量比较计算利用率，通过根据高速摄像机摄像分析计算颗粒喷射速度、颗粒喷射轨迹。本专利技术的有益效果是：本专利技术轮轨之间运动关系为车轮相对轨道做直线运动。通过模拟车轮和模拟轨道的相对运动对实际情况进行模拟。通过调节定位装置和气动调节装置可研究不同参数下撒砂装置喷嘴处颗粒的喷射行为，研究不同参数对于撒砂过程的影响，对实际撒砂参数具有参考意义。附图说明图1是本专利技术实施例的正视图。图2是本专利技术实施例俯视图。图3是本专利技术气动调节装置控制简图。图4是本专利技术位置调节装置示意图。图5是本专利技术实验流程示意图。图6是本专利技术试验结果图。图中：1、模拟车轮；2、模拟轨道；2-1、橡胶轮组；2-2、同步钢带；2-3、主动轴；2-4、从动轴；2-5、轴承；3、变频电机；4、撒砂装置；4-1、砂箱；4-2、气动调节装置；4-3、喷嘴；4-21、风源；4-22、塞门；4-23、过滤阀；4-24、电磁阀；4-25、调压阀；4-26、流量阀；5、位置调节装置；5-1、水平标尺；5-2、垂直标尺；5-3、角度标尺；6-1、高速摄像机；6-2、编码器；6-3、计算机；7-1、齿轮对；7-2、减速皮带；8-1、挡板；8-2、天平；9、横风模拟装置；10、机架；10-1、亚克力板；10-2、铝合金型材。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术为一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置及颗粒喷射效果检测方法。如图1所示，所述装置竖直固定，机架10由亚克力板10-1和铝合金型材10-2组成，用于防止撒砂过程砂粒飞溅。设置在机架10的变频电机3带动模拟轨道的主动轴2-3进行转动，变频电机3额定转速为3000r/min，模拟实际轮轨速度范围为0-350km/h。模拟轨道2中的橡胶轮2-1通过主动轴2-3与从动轴2-4固定在铝合金型材10-2上。所述装置中所有轴均是通过轴承2-5与机架10连接。橡胶轮2-1宽度为100mm。模拟轨道2中同步钢带2-2为环形钢带，宽度为70mm，与实际轨道宽度一致。模拟车轮1直径为870mm，与列车组车轮直径一致。模拟车轮1固定在机架10上，通过减速皮带7-2带动旋转。撒砂装置4固定在机架10上，工作时将砂粒通过高压空气输送至喷嘴4-3，经过喷嘴4-3喷射至模拟轮轨入口。挡板8-1固定在机架10上，其外边界与橡胶轮2-1相切，使通过模拟轮轨入口的砂顺利进入天平8-2，天平8-2位于挡板正下方。如图2所示，所述齿轮对7-1传动比为1比1，其作用是改变车轮的旋向，使模拟车轮1和模拟钢轨2旋转方向相反，符合实际的轮轨运行状态。减速皮带7-2作用是保证模拟车轮1和模拟轨道2线速度一致，橡胶轮2-1的直径为620mm，因此设定减速皮带7-2减速比本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置，其特征在于，包括机架（10）、模拟车轮（1）、模拟轨道（2）、待测试列车撒砂装置（4）、横风模拟装置（9）和用于观测砂流喷射行为的高速摄像机（6-1）；/n模拟轨道（2）包括橡胶轮组（2-1）、套设于橡胶轮组（2-1）外的环形的同步钢带（2-2），橡胶轮组（2-1）通过主动轴（2-3）与从动轴（2-4）固定于机架（10）上，主动轴（2-3）通过变频电机（3）带动；/n模拟车轮（1）固定在机架（10）上，与模拟轨道（2）滚动接触，所述变频电机（3）的输出端还设有齿轮对（7-1），齿轮对（7-1）的从动轮轴通过减速皮带（7-2）带动模拟车轮（1）旋转；/n撒砂装置（4）固定在机架（10）上，工作时将砂粒通过气动调节装置（4-2）输送至喷嘴（4-3），经过喷嘴（4-3）喷射至模拟轮轨入口；模拟轮轨的出口处设有天平（8-2），用于收集通过模拟轮轨入口的砂粒；/n所述高速摄像机（6-1）设置于模拟轮轨侧面，高度与模拟轮轨界面对齐，并与计算机（6-3）通讯连接，通过软件识别计算砂粒流速度及扩散角度参数；/n横风模拟装置（9）设置于模拟轮轨的另一侧，用于产生的高速气流。/n...
【技术特征摘要】
1.一种列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置，其特征在于，包括机架（10）、模拟车轮（1）、模拟轨道（2）、待测试列车撒砂装置（4）、横风模拟装置（9）和用于观测砂流喷射行为的高速摄像机（6-1）；
模拟轨道（2）包括橡胶轮组（2-1）、套设于橡胶轮组（2-1）外的环形的同步钢带（2-2），橡胶轮组（2-1）通过主动轴（2-3）与从动轴（2-4）固定于机架（10）上，主动轴（2-3）通过变频电机（3）带动；
模拟车轮（1）固定在机架（10）上，与模拟轨道（2）滚动接触，所述变频电机（3）的输出端还设有齿轮对（7-1），齿轮对（7-1）的从动轮轴通过减速皮带（7-2）带动模拟车轮（1）旋转；
撒砂装置（4）固定在机架（10）上，工作时将砂粒通过气动调节装置（4-2）输送至喷嘴（4-3），经过喷嘴（4-3）喷射至模拟轮轨入口；模拟轮轨的出口处设有天平（8-2），用于收集通过模拟轮轨入口的砂粒；
所述高速摄像机（6-1）设置于模拟轮轨侧面，高度与模拟轮轨界面对齐，并与计算机（6-3）通讯连接，通过软件识别计算砂粒流速度及扩散角度参数；
横风模拟装置（9）设置于模拟轮轨的另一侧，用于产生的高速气流。
2.根据权利要求1所述的列车撒砂器撒砂过程模拟实验装置，其特征在于，所述气动调节装置（4-2）包括依次连接的风源（4-21）、塞门（4-22）、过滤阀（4-23）、电磁阀（4-24）、调压阀（4-25）和流量阀（4-26）；风源（4-21）为提供撒砂装置（4）所需空气压力，塞门（4-22）用于将撒砂装置（4）与风源（4-21）隔断，过滤阀（4-23）用于过滤空气中的水蒸气，电磁阀（4-24）实现自动换向的作用，提供自动控制功能；调压阀（4-25）和流量阀（4-26）调节不同的空气...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁昊昊，向鹏程，师陆冰，王文健，王超，郭俊，刘启跃，周仲荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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