CN101865785A - 轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台。该试验台由机械组件和数据采集处理系统构成。机械组件主要由基础式底架及安装在基础式底架上的调速电机、惯性轮组、万向连轴器、车轮试验装置组成。车轮试验装置主要由架体、试验车轮、试验车轮的电动垂向加载丝杆、横向加载丝杆、闸瓦制动器、轨道轮组成，试验车轮的各加压荷载传感器连接数据采集处理系统。本发明完全真实地模拟了轨道车辆车轮，在实际闸瓦制动和车轮重载工况条件下进行试验检测，以实现车轮踏面及轮缘连续多次完成耐磨性试验，缩短了车轮耐磨性试验研究周期；并为有效研究轨道车辆车轮闸瓦制动、运行载荷和速度、曲线运行的轮缘载荷等多方面对车轮磨耗的影响因素提供了可靠依据。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆组件的检测设备，具体涉及轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台。
背景技术
轨道车辆车轮的超标准的磨耗，是造成车辆运行性能恶化的不可忽视因素。车轮踏面(轮体圆周向凸出的圈面)和轮缘的磨耗，严重时还将导致轨道车辆发生脱轨，造成重大安全事故。因而对车轮进行磨耗性试验，提高车轮的耐磨性，现已成为我国轨道车辆重载高速运行中必须解决的重要课题。此前，对车轮磨耗的检测仅局限于车轮在现场运行环境中实地检测，进行耐磨测量，以判定所测车轮是否符合国家规定的使用标准。为了提高车轮的耐磨性能，对车轮取用材质及制造工艺的研究，都必须通过现场无数次应用的验证，才能作出正确选择。另外，实地检测又难于区分判断影响车轮磨耗还有那些存在因素，以对症作出进一步改进。因而，上述状况导致了目前车轮耐磨性能研究的周期冗长、效率低下，一定程度上制约了我国铁路交通事业、特别是货车重载运输和高速铁路的快速发展。
发明内容
本发明提出了一种轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，目的在于使该试验台完全模拟轨道车辆车轮在实际闸瓦制动和车轮重载运行的工况条件下进行试验检测，以实现车轮踏面及轮缘在真实的运行条件下，进行连续多次地完成耐磨性试验，可缩短车轮耐磨性试验研究的周期。
本发明的技术解决方案
本发明由机械组件和数据采集处理系统构成。所述机械组件主要由基础式底架及安装在基础式底架上的调速电机、惯性轮组、万向连轴器、车轮试验装置组成。其中，电机输出轴连接惯性轮轴，万向连轴器的一端连接惯性轮轴、另一端连接车轮试验装置的试验车轮轴。所述的车轮试验装置主要由架体及安装在架体上试验车轮、试验车轮的电动垂向加载作动器、电动横向加载作动器、闸瓦制动器、轨道轮组成，试验车轮的各加压载荷传感器连接数据采集处理系统。
本发明进一步的技术解决方案：
所述的基础式底架由底架、基架、基座组合而成，基架、基座并列于底架的下方；
所述的调速电机为变频调速电机；
所述的惯性轮组设置有甲、乙两组，甲惯性轮组和乙惯性轮组之间、甲惯性轮组与电机输出轴之间、乙惯性轮组与万向连轴器之间设置有轴承及轴承座支承柱，支承柱柱底位于底架上；
所述的轨道轮设置在试验车轮的下方，轨道轮的圆周轮面与试验车轮的圆周轮面相贴合；轨道轮轴的设有轨道轮轴轴承及轴承座支承柱，支承柱柱底位于轨道轮的基座上。
所述的电动垂向加载作动器的加载丝杆设置在试验车轮的垂直向；所述的电动横向加载作动器主要由移动平台、横向加载丝杆组成，移动平台的底部设有平面轴承作为载体，并位于与基座上，横向加载丝杆设置在承载轨道轮的移动平台的一侧。
所述的闸瓦制动器主要由气阀和闸瓦组成，闸瓦设置在试验车轮滚动向的前方。
本发明的有益效果：
(一)本发明完全真实地模拟了轨道车辆车轮，在实际闸瓦制动和车轮重载运行的工况条件下进行试验检测，以实现车轮踏面及轮缘连续多次完成耐磨性试验，大大缩短了车轮耐磨性试验研究周期。
(二)本发明可分别判明车轮踏面闸瓦制动对车轮磨耗的影响；判明车轮在与钢轨接触运行时对车轮磨耗的影响；判明车轮同时在闸瓦制动和轮轨接触条件下对车轮磨耗的影响，为有效研究轨道车辆车轮闸瓦制动、运行载荷和速度、曲线运行的轮缘载荷等多个方面对车轮磨耗的影响因素提供了可靠依据。
附图说明
附图1为本发明机械组件正视结构示意图；
附图2为本发明车轮试验装置的侧视结构示意图。
附图3本发明所称轨道车辆检测试验流程示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的机械组件主要由底架1、电机及其调速装置2、惯性轮组3、万向连轴器4、车轮试验装置5组成。所述的车轮试验装置主要由架体51及安装在架体上试验车轮52、试验车轮的电动垂向加载作动器53、横向加载作动器54、闸瓦制动器55、轨道轮56组成。所述的惯性轮组3设置有等同大小的甲惯性轮组31和乙惯性轮组32。甲惯性轮组和乙惯性轮组之间、甲惯性轮组与电机输出轴之间、乙惯性轮组与万向连轴器之间设置有轴承及轴承座支承柱6，支承柱柱底位于底架1上，所述底架1位于基架11上。
所述的电动垂向加载作动器53有两套，设置在试验车轮轴两侧的垂直向；所述的电动横向加载作动器54主要由移动平台541、横向加载丝杆542组成，移动平台的底部设有平面轴承(图中未表示)作为载体、并位于与基座562上。
所述的轨道轮设置在试验车轮的下方，其圆周轮面与试验车轮的圆周轮面相贴合；轨道轮轴的设有轨道轮轴轴承及轴承座支承柱561，支承柱柱底位于承载轨道轮的移动平台541上。
所述的基座562与基架11的底面均坐落于混凝土地坪上。
如图3所示，轨道车辆车轮的检测工作即按试验流程开始。
任一次试验检测前，都先要对试验车轮(车轮直径为φ840mm和φ915mm包括了现有客、货车常用车轮)进行直径及外形尺寸测量；将测量后的车轮吊入试验台的车轮试验装置定位，启动变频电机(200KW-模拟车辆运行速度120km/h范围内调速，以实现各种速度级运行条件下的试验)；电机带动惯性轮旋转(惯性轮分别模拟车辆轴重23T、25T、30T条件下每个车轮可分担的惯量，以满足各型号车辆轴重的试验要求)；通过万向连轴器带动试验车轮旋转，调整变频电机转速达到试验要求，开始相关试验检测。
(一)试验车轮踏面经闸瓦制动对车轮磨耗试验检测：
当模拟轨道车辆车轮的速度达到试验要求后关闭电机，开启闸瓦制动气阀，调整气压大小控制制动力(30kn内可调)，对车轮进行刹车制动，闸瓦制动装置上设有的制动力传感器将数值输送至数据处理系统，当闸瓦制动器将车轮完全刹停后，再次开启200kw变频电机重复以上步骤，直至达到试验要求次数即停止试验。然后再对被试验车轮直径及外形尺寸进行检测，分析对比检测前后数据，以判定试验车轮踏面经闸瓦制动对车轮磨耗的影响。
(二)试验车轮重轴条件下与轨道轮(替代钢轨)接触运行时对车轮磨耗试验检测：
本试验是对试验车轮与与轨道轮(轮径达φ1600mm，轨头为70kn级钢轨，模拟车轮在轨道上的运行)之间存在垂直压力和侧向压力时、对车轮磨耗情况的检测。其步骤是重复上述(一)至所述调整变频电机转速，当模拟轨道车辆车轮的速度达到试验要求后，先通过调整两套电动垂直作动器的行程对试验车轮进行垂向力的加载(垂向最大加载力为250kn)，，使试验车轮与轨道轮贴合接触，电动垂直作动器的垂向力传感器，将数值输送至数据处理系统；当达到试验要求的载荷后，再开启横向加载作动器，通过调整作动器的行程对轨道轮移动平台进行横向力的加载(相当于对轨道轮及其试验车轮横向加载，横向加载力最大为140kn)，横向加载作动器的横向力传感器，将数值输送至数据处理系统；当垂向和横向加载载荷都调整到试验要求后，使电机持续不间断运转，直到满足试验要求的时间后停止试验。然后再对被试验车轮直径及外形尺寸进行检测，分析对比检测前后数据，以判定车轮与钢轨接触运行时对车轮磨耗的影响。
(三)闸瓦制动和轮轨接触条件下对车轮磨耗试验检测：
重复上述(二)至所述当对试验车轮垂向和横向加载载荷都调整到试验要求后，关闭电机，开启闸瓦制动器气阀，对试验车轮进行刹车制动，当车轮闸瓦制动器将车轮完全刹停，再次开启200kw变频电机重复以上步骤，直至达到试验次数后停止试验。然后再对被试验车轮直径及外形尺寸进行检测，分析对比检测前后数据，以判定闸瓦制动和轮轨接触条件下对车轮磨耗的影响。
综上，本发明达到了预期的发明目的。
Claims (10)
1.轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：它由机械组件和数据采集处理系统构成，所述机械组件主要由基础式底架及安装在基础式底架上的调速电机、惯性轮组、万向连轴器、车轮试验装置组成，其中，电机输出轴连接惯性轮轴，万向连轴器的一端连接惯性轮轴、另一端连接车轮试验装置的试验车轮轴，所述的车轮试验装置主要由架体及安装在架体上试验车轮、试验车轮的电动垂向加载作动器、横向加载作动器、闸瓦制动器、轨道轮组成，试验车轮的各加压载荷传感器连接数据采集处理系统。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的基础式底架由底架、基架、基座组合而成，基架、基座并列于底架的下方。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的调速电机为变频调速电机；
4.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的惯性轮组设置有甲、乙两组，甲惯性轮组和乙惯性轮组之间、甲惯性轮组与电机输出轴之间、乙惯性轮组与万向连轴器之间设置有轴承及轴承座支承柱，支承柱柱底位于底架上。
5.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的轨道轮设置在试验车轮的下方，轨道轮的圆周轮面与试验车轮的圆周轮面相贴合；轨道轮轴设有轨道轮轴轴承及轴承座支承柱。
6.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的电动垂向加载作动器有两套设置在试验车轮轴两侧的垂直向。
7.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的电动横向加载作动器主要由移动平台、横向加载丝杆组成，移动平台的底部设有平面轴承作为载体、并位于基座上，横向加载丝杆设置在承载轨道轮的移动平台的一侧。
8.根据权利要求7所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：移动平台的底部设有平面轴承作为载体、并位于与基座上。
9.根据权利要求5所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述轨道轮轴设有的轨道轮轴轴承及轴承座支承柱的柱底位于承载轨道轮的移动平台上。
10.根据权利要求1所述的轨道车辆车轮耐磨性能综合试验台，其特征在于：所述的闸瓦制动器主要由气阀和闸瓦组成，闸瓦设置在与试验车轮滚动向的前方。
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