[發明專利]一種鋼軌打磨實驗裝置

有效

• 申請號: 201310070750.1
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103196822A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王文健;劉啟躍;顧凱凱;丁昊昊;王衡禹;杜星;石心余
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及一種鋼軌打磨實驗裝置。

背景技術

鋼軌打磨是通過砂輪磨削清除軌頭表面金屬的過程，起源于上世紀五六十年代。由于鋼軌打磨技術對鐵路線路維護和保證鐵路運輸起著重要的作用，發展至今鋼軌打磨已成為世界范圍內高速重載鐵路線路的一種常規的養護維修技術。隨著經濟的快速發展，我國鐵路尤其高速鐵路進入了快速發展階段。在現代的工務養護中，針對鋼軌表面病害通過鋼軌打磨進行廓面的養護，成為高速鐵路線路養護維修工作中一個必不可少的環節。采用較好的鋼軌打磨技術可以有效控制鋼軌表面疲勞的擴展，保持鋼軌表面的平順度，避免增大輪軌動態接觸力，減少由轉向架曲線通過時引起的輪軌橫向力，防止直線軌道的蛇形運動對鋼軌的沖擊，減少輪軌之間的沖擊和磨耗，有效地延長鋼軌的使用壽命。此外，鋼軌打磨也可保證列車運行的安全性、平穩性和舒適性，直接降低鐵路運行的經濟成本。

我國正處在高鐵運營及維護的經驗積累階段，而高速鐵路打磨技術同樣也處于摸索階段，沒有較為成熟的打磨標準指導現有的高速鐵路如何進行鋼軌打磨，比如何時打磨、怎么打磨、合理選擇磨石等問題。針對運營過程中出現的種種輪軌接觸表面損傷，缺乏深刻的機理認識和有效的打磨維修措施。此外，鋼軌打磨過程中，磨石與鋼軌之間存在復雜的摩擦學行為，鋼軌打磨的表面質量、打磨效率、打磨量等與打磨參數、磨石的類型存在著密切的關系。

實踐表明，根據現有的知識，還很難單憑理論仿真計算來評估鋼軌打磨中磨石與鋼軌的相互作用行為，一般來說需要進行大量的打磨試驗研究，以獲得可靠的實驗數據用以指導現場鋼軌打磨設計。現場鋼軌打磨實驗雖可靠性較高，但其費用大、持續時間長，對正常的鐵路運營影響大，同時也難以控制運用條件。室內模擬實驗可以控制運用條件，也可把許多復雜的因素分別加以研究，從而獲得較為精確、詳盡的實驗數據。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋼軌打磨實驗裝置，該實驗裝置能在實驗室內方便地模擬出打磨過程中磨石與鋼軌之間的相互作用行為，能為高速重載鐵路鋼軌的現場打磨設計與操作提供可靠的實驗數據。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鋼軌打磨實驗裝置，其構成是：底座上從左至右依次安裝有直流變頻電動機、扭矩傳感器、同軸的兩個滾動軸承和氣缸；

直流變頻電動機軸通過第一聯軸器與扭矩傳感器左端相連接，扭矩傳感器右端通過第二聯軸器與兩個滾動軸承軸的左端連接，兩個滾動軸承軸的右端固定連接磨石安裝盤；磨石安裝盤的右盤面通過螺釘安裝有磨石；

氣缸內部的活塞通過向心球軸承連接移動桿的右端，移動桿的左端固定連接鋼軌安裝盤，鋼軌安裝盤的左盤面通過螺釘安裝有鋼軌試樣；移動桿的左部與豎桿的上端固定連接，豎桿的下端滑動連接于橫梁上，橫梁固定在底座上；

氣缸的進氣口和排氣口分別通過進氣管、排氣管與電磁氣閥的進氣閥和排氣閥連接；電磁氣閥的進氣閥通過氣管依次與空氣減壓閥、過濾器和壓縮空氣氣瓶相連。

本發明的工作過程和原理是：

在磨石安裝盤上通過螺釘安裝固定好選定的磨石試樣、并在鋼軌安裝盤上通過螺釘安裝固定好材料與鋼軌完全相同的鋼軌試樣。

開啟直流變頻電動機，直流變頻電動機依次通過第一聯軸器、扭矩傳感器、第二聯軸器、兩個滾動軸承的軸、驅動磨石安裝盤及其上的磨石，按設定轉速均勻轉動；

同時，打開壓縮空氣瓶上的開關閥，壓縮空氣通過過濾器進入空氣減壓閥上，調節空氣減壓閥上的調節手柄到合適的壓力值，然后開啟電磁氣閥上的進氣閥，關閉電磁氣閥上的出氣閥，使壓縮空氣按設定的壓力進入氣缸內，在壓縮空氣作用下活塞沿缸體向左移動并帶動移動桿、鋼軌安裝盤及其上的鋼軌試樣向右移動，使鋼軌試樣的右側表面與磨石表面產生接觸，由于壓縮空氣通過空氣減壓閥保持恒定壓力，從而使鋼軌試樣與磨石之間的接觸壓力恒定。

在恒定壓力接觸的同時，磨石在直流變頻電動機的驅動下以設定轉速均勻轉動；而由于移動桿的左部與豎桿的上端固定連接，豎桿的下端滑動連接于底座的橫梁上，因此移動桿及與其相連的鋼軌安裝盤和鋼軌試樣只能橫向移動，而不能轉動，從而磨石與鋼軌試樣間發生恒定壓力、設定轉速的相對轉動以模擬鋼軌的打磨過程。實驗過程中，通過扭矩傳感器采集轉動摩擦扭矩。

實驗完成后，關閉直流變頻電動機和壓縮空氣瓶上的開關閥，開啟電磁氣閥的排氣閥，整個裝置即處于停機、待用狀態。

通過實驗數據的處理，可分析不同工況下磨石與鋼軌的相互作用行為，如施加的載荷(壓力)、磨石轉速、打磨時間與摩擦扭矩的變化關系；并可對磨石和鋼軌試樣的表面狀態進行進一步的觀察與微觀測試分析。