[實用新型]雙驅動輪軌實物滾動接觸疲勞試驗機

有效

• 申請號: 201822115901.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN209784037U
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 楊其全;胡杰;張倩;王晨陽;張海濤
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司金屬及化學研究所;北京中鐵科新材料技術有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵路總公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/02;G01M13/00
• 代理公司: 11382 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 黃慶芳;竇亞利

本實用新型提出了一種雙驅動輪軌實物滾動接觸疲勞試驗機，該疲勞試驗機包括：支撐架；中心軸，中心軸水平設置在支撐架上且穿過車輪，以將車輪支撐在支撐架上；走動部，走動部設置在支撐架的底部，用于放置試驗鋼軌并驅動試驗鋼軌做直線往復運動，并且車輪能夠與試驗鋼軌彼此接觸并相對滾動；第一驅動裝置，第一驅動裝置設置在支撐架上并與中心軸相連接，以驅動中心軸帶動車輪轉動；和控制器，控制器分別與走動部和第一驅動裝置相連接，當走動部驅動鋼軌移動時第一驅動裝置的驅動力為零，當第一驅動裝置驅動車輪轉動時走動部的驅動力為零。該疲勞試驗機能夠準確模擬鋼軌應用中的實際受力狀態，從而獲得鋼軌母材疲勞性能的真實數據。

技術領域

本實用新型涉及一種疲勞試驗機，更具體地，涉及一種雙驅動輪軌實物滾動接觸疲勞試驗機。

背景技術

軌頭內部裂紋是鋼軌母材和焊接接頭常見的滾動接觸疲勞失效類型。目前我國對鋼軌母材疲勞性能的考核方法為取軌頭材料的小試樣進行軸向疲勞實驗，對焊接接頭疲勞性能的考核方法為對實物進行三點彎曲作用力下的疲勞實驗，這兩種實驗方法不能模擬列車實際通過時車輪和鋼軌的滾動接觸受力情況，由于沒有合適的實物輪軌滾動接觸疲勞試驗機，導致大量經檢驗滿足標準的全部要求的鋼軌及焊接接頭上線后出現軌頭內部裂紋等嚴重問題。

目前國內的滾動接觸疲勞試驗機均采用輪-輪滾動接觸的方法進行模擬實驗，即將鋼軌材料加工成輪狀，采用車輪和鋼軌輪對滾的方式模擬輪軌滾動接觸疲勞狀態。這種試驗方法存在的技術問題主要是：(1)所用的鋼軌輪采用鋼軌材料加工而成，需要將原本為直線狀的鋼軌材料加工成輪狀，成本高昂；(2)適合于對車輪性能進行測試與試驗，不能對實物鋼軌進行直接試驗，現場應用中通常想要考核一個探傷有疑似缺陷的鋼軌的抗疲勞性能，這種情況采用上述輪-輪接觸的試驗設備根本無法實現；(3)不能準確模擬鋼軌的實際工況，輪-輪滾動接觸的受力狀態與車輪在鋼軌上滾動時鋼軌的受力狀態存在差異，不適合對鋼軌性能的深入研究。例如：西南交通大學研制的JD-1型和JD-2型輪軌摩擦學模擬試驗機中，需要將鋼軌材料加工成輪狀，而且試驗用的車輪是縮小比例的模擬輪而非實物車輪。中國鐵道科學研究院2010年4月從德國RANK公司訂購了比例為1：1、最高速度為500km/h的高速輪軌關系試驗臺，試驗采用全尺寸的輪對，最大試驗軸重50t，能夠對高速、重載輪軌關系中蠕滑、黏著、輪軌磨耗、接觸疲勞等進行試驗，其試驗輪為實物車輪，但是軌道仍需要加工成輪狀，其軌道輪的直徑為3000mm。

國外德國、日本、奧地利、英國等均研制了采用實物鋼軌和實物車輪進行滾動接觸疲勞實驗的設備，其原理通常為液壓油缸帶動鋼軌在滑臺上往復水平移動，車輪在鋼軌上方固定跟隨鋼軌往復轉動，通過車輪加載垂向載荷給鋼軌。這種方法存在的技術問題主要是：(1)這些設備均采用車輪或鋼軌單獨驅動的方式——這種驅動方式實際模擬的是車輪在鋼軌上反復滾動的走行方式，該走行方式對于單線鐵路(雙方向行車)是合適的，但是我國目前絕大多數線路均為復線鐵路(每條線路單向行車)，對于單驅動模式的試驗機，若想模擬復線鋼軌的受力情況，需要在車輪向另一個方向滾動時，減小加載力，即鋼軌往復一次只能實現一次加載，加載效率很低；(2)上述所有設備都沒有考慮溫度應力對鋼軌使用壽命的影響——由于目前我國大部分線路均鋪設無縫線路，由于冬天和夏天的氣溫變化以及每天的晝夜溫度變化，鋼軌在使用過程中會受到因自身熱脹冷縮而產生的巨大溫度應力，這種溫度應力對于鋼軌使用壽命的影響非常顯著，而前述試驗設備都沒有考慮到這種受力狀態的問題，也都沒有模擬鋼軌受到的溫度應力的加載裝置。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種雙驅動輪軌實物滾動接觸疲勞試驗機，該疲勞試驗機包括：

雙驅動輪軌實物滾動接觸疲勞試驗機，包括：

支撐架；

中心軸，中心軸水平設置在支撐架上且穿過車輪，以將車輪支撐在支撐架上；

走動部，走動部設置在支撐架的底部，用于放置試驗鋼軌并驅動試驗鋼軌做直線往復運動，并且車輪能夠與試驗鋼軌彼此接觸并相對滾動；