本发明专利技术提供一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，其包括反力支架、液压加载装置、电源连接装置、载荷架、传动组件、钢轨、模拟弹条以及模拟轨枕，通过液压加载装置对载荷架施加模拟载荷，之后将模拟载荷由载荷架作用于车轮，电机驱动力经传动组件放大力矩后作用于车轮上，驱动车轮在环形轨道上滚动，实现轮对做圆周运动。本发明专利技术能对轮轨运行过程中的某些因素进行独立的控制，载荷由液压加载装置施加，液压加载系统能模拟较大的载荷，载荷力作用的位置为轴上的车轮外侧位置。本发明专利技术能获得较为准确的获得高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳的相关数据，为轮轨设计、制造与维护和轮轨损伤预测提供更加可靠的数据。靠的数据。靠的数据。
【技术实现步骤摘要】
高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置
[0001]本专利技术涉及疲劳试验领域，具体地涉及一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置。
技术介绍
[0002]在我国高速发展的过程中，由于我国疆域辽阔，铁路运输担任了必不可少的角色。铁路货运、客运均以其低成本高效率获得了广泛好评，日益得到人们的青睐。列车牵引、运行和制动必须通过轮轨之间的滚动摩擦接触实现，轮轨系统是铁路运输的关键零部件，轮轨关系问题是铁路运输技术中的关键问题，世界各国尤其是铁路发达国家投入了大量的人力和财力开展了轮轨关系问题的研究。
[0003]轮对作为列车运行过程中的重要承载部件，承受着各种复杂的载荷，以及轮对的工作条件等的影响，这使得轮对和轨道之间的接触行为变得十分复杂。轮对相对钢轨的高速滚动和滑动、轮对与钢轨接触的微小变形、以及车速和载重等因素对轮对的接触力学行为均有影响。轴与轮毂的过盈配合面会在列车的运行过程中发生微动摩擦，从而产生裂纹，裂纹扩展再造成车轴断裂。在轮轨接触理论模型和数值方法中，全部将这些因素考虑进去，进而对轮轨接触力学行为做出全面、准确的分析和研究存在相当大的困难。通过试验法来完成轮轨接触力学行为的测试和分析则能避免这些困难。线路运行试验具有较高的可靠性，但是有的试验对持续时间的要求较长，因此费用消耗也大，而且对于铁路的正常运行也有较大的影响，同时铁路在正常运行中的工作条件随机性较大，运行过程中的各种参数随机性也大，难以控制变量。室内模拟试验则可以准确的控制运行条件，可以把复杂的影响因素独立出来进行控制，从而获得较为准确的试验数据，实现对轮轨接触力学行为。已有的室内模拟试验装置，大多采用将钢轨转化成钢轨轮，将轮轨接触转换成车轮和钢轨轮的接触，通过两个轮子的接触滚动来模拟轮轨的滚动行为，从而获得轮轨接触及车轴与轮毂之间的试验数据。且有的对于车轮以及轮毂的尺寸进行了尺寸变化。这样存在的问题：车轮、车轴、轮毂的尺寸进行了变化，与真实尺寸有了差别，可能会增大试验误差。且将轮轨载荷等效为车轮和钢轨轴轮的滚动接触，与真实的轮轨接触差距较大，在较大载荷下考虑微小变形时，两种接触方式的变形存在差异，这增大试验测出的轮轨接触力学行为、轮轨损伤的误差，可靠性较差。
技术实现思路
[0004]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，本试验装置能对轮轨运行过程中的某些因素进行独立的控制，载荷由液压加载装置施加，液压加载系统能模拟较大的载荷，载荷力作用的位置为轴上的车轮外侧位置。故本专利技术装置能获得较为准确的获得高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳的相关数据，为轮轨设计、制造与维护和轮轨损伤预测提供更加可靠的数据。
[0005]具体地，本专利技术提供一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装
置，其包括反力支架、液压加载装置、电源连接装置、载荷架、两个对称设置的车轮、传动组件、钢轨、模拟弹条以及模拟轨枕；
[0006]所述液压加载装置包括液压杆、推力滚子轴承以及连接杆，所述传动组件包括上输入轴减速电机、输入轴联轴器、减速差速传动装置、输出轴联轴器、车轴以及下输入轴减速电机；
[0007]所述模拟枕轨设置在地面上，所述钢轨与所述模拟枕轨之间借助于模拟弹条连接，所述钢轨由多段弧形钢轨段拼接组成，
[0008]所述反力支架的底部固定在地面上，所述液压杆固定于反力支架上，液压杆顶端方向指向地面，所述液压杆通过固定在其顶端的连接件与所述载荷架相连，所述载荷架与连接件之间设置所述推力滚子轴承，所述连接件上设置有能旋转的电源连接装置，实现对随载荷架一起旋转的减速电机的供电，
[0009]所述减速差速传动装置两侧的输出轴通过联轴器与车轴相连，车轴采用过盈配合与车轮连接，载荷架与车轴之间设置有滚子轴承进行配合且配合位置为车轮外侧；减速差速传动装置的上输入轴和下输入轴分别通过联轴器连接至上输入轴减速电机和下输入轴减速电机上，上输入轴减速电机固定于载荷架上，下输入轴减速电机借助于固定基座固定于钢轨上，启动电机，电机驱动力经传动组件放大力矩后作用于车轮上，驱动两个车轮在钢轨上进行圆周运动，实现滚动模拟，并通过液压加载装置对车轮施加模拟载荷，从而模拟高速重载列车的运行。
[0010]优选地，所述载荷架的横梁为圆弧形结构，所述横梁下方设置有电机安装座以及用于保持载荷架动平衡的配重块，载荷架的下端与车轴连接，上输入轴减速电机借助于电机安装座进行固定。
[0011]优选地，所述连接件设置有安装孔，所述载荷架顶端穿过所述推力滚子轴承并配合到连接件的安装孔中，所述载荷架和所述连接件分别与所述推力滚子轴承的上表面和下表面接触。
[0012]优选地，所述电源连接装置包括连接件、四个绝缘橡胶环、四个导电环、导电弹性条以外部电源线，所述四个橡胶环由上到下等间距依次套在所述连接件上，所述四个导电环分别覆盖在所述绝缘橡胶环上，所述外部电源线通过在连接件上开槽到每个相线所在的导电环的位置，并穿过绝缘橡胶环连接到导电环上；四个导电弹性条的第一端固定于所述载荷架上，四个导电弹性条的第二端分别与所述导电环接触。
[0013]优选地，所述减速差速传动装置包括两个第一锥齿轮、两个第二锥齿轮、两根输入轴、两根输出轴、四个输入轴球轴承、四个输出轴滚子轴承、刚性外壳以及端盖；
[0014]所述第一锥齿轮与所述输入轴之间采用键连接实现周向定位，用轴肩与螺母实现对所述第一锥齿轮轴向的定位，所述第二锥齿轮与所述输出轴之间采用键连接，并用轴肩与螺母实现对所述第二锥齿轮的轴向定位；
[0015]所述四个输入轴球轴承分别安装在所述输入轴两端的轴颈上并与两端轴肩贴合，所述四个输出轴滚子轴承分别安装在所述输出轴两端轴颈上并与两端轴肩贴合，靠近齿轮端的轴承由各轴的轴肩对轴承的内圈进行定位，所述刚性外壳的挡肩对轴承的外圈进行定位，靠近输出端与输入端的轴承由各轴的轴肩对轴承内圈进行定位，所述端盖对轴承的外圈进行定位。
[0016]优选地，所述刚性外壳由能够承受较大的载荷的刚性材料制成。
[0017]优选地，根据需要对液压加载装置施加不同的液压力满足不同试验需要。
[0018]优选地，所述固定基座固定在钢轨附近的地面内部。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术使用液压加载，相较于使用重物加载更加安全高效，改变载荷时只需改变液压杆的压力则能实现载荷变化，而不用去搬动重物进行加载。且液压系统能够提供的载荷力能提供的力远大于设备能够安置的重物重量的极限。
[0021](2)本专利技术采用能旋转的电源连接装置，使得电机能够随着轮子一块运动，解决了由于需要外部电线接入使得动力源不能运动的问题，这样不用将轮子固定起来只保留其自转运动，这不仅能让轮子实现自转，还能让轮子在获得动力的同时实现在静止的钢轨上的滚动，这更能贴近行进中的车轮的情况。
[0022](3)本专利技术采用差速减速传动装置，将电机的安放位置垂直本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，其特征在于：其包括反力支架、液压加载装置、电源连接装置、载荷架、传动组件、两个对称设置的车轮、钢轨、模拟弹条以及模拟轨枕；所述液压加载装置包括液压杆、推力滚子轴承以及连接杆，所述传动组件包括、上输入轴减速电机、输入轴联轴器、减速差速传动装置、输出轴联轴器、车轴以及下输入轴减速电机；所述模拟枕轨设置在地面上，所述钢轨与所述模拟枕轨之间借助于模拟弹条连接，所述钢轨由多段弧形钢轨段拼接组成；所述反力支架的底部固定在地面上，所述液压杆固定于反力支架上，液压杆顶端方向指向地面，所述液压杆通过固定在其顶端的连接件与所述载荷架相连，所述载荷架与连接件之间设置所述推力滚子轴承，所述连接件上设置有能旋转的电源连接装置，用于对随载荷架一起旋转的减速电机的供电；所述减速差速传动装置两侧的输出轴通过联轴器与车轴相连，车轴采用过盈配合与车轮连接，载荷架与车轴之间设置有滚子轴承进行配合且配合位置为车轮外侧；减速差速传动装置的上输入轴和下输入轴分别通过联轴器连接至上输入轴减速电机和下输入轴减速电机上，上输入轴减速电机固定于载荷架上，下输入轴减速电机借助于固定基座固定于钢轨上，启动电机，电机驱动力经传动组件放大力矩后作用于车轮上，驱动两个车轮在钢轨上进行圆周运动，实现滚动模拟，并通过液压加载装置对车轮施加模拟载荷，从而模拟高速重载列车的运行。2.根据权利要求1所述的高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，其特征在于：所述载荷架的横梁为圆弧形结构，所述横梁下方设置有电机安装座以及用于保持载荷架动平衡的配重块，载荷架的下端与车轴连接，上输入轴减速电机借助于电机安装座进行固定。3.根据权利要求1所述的高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，其特征在于：所述连接件设置有安装孔，所述载荷架顶端穿过所述推力滚子轴承并配合到连接件的安装孔中，所述载荷架和所述连接件分别与...
【专利技术属性】
技术研发人员：董永刚，潘恒志，张晋府，董文杰，尚虎城，张京城，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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