CN107421835B - 捣固镐头的可靠性测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捣固镐头的可靠性测试系统，包括空气锤机身、锤头、捣固机、石碴槽、电动机、凸轮和弹性复位装置，所述锤头与所述空气锤机身连接，所述捣固机与所述锤头连接，所述石碴槽设置于所述捣固机下方，所述石碴槽一侧设置活动的挡料板，所述挡料板与所述凸轮之间设置一所述弹性复位装置，所述凸轮与所述电动机连接，所述电动机带动所述凸轮旋转，所述凸轮推动所述弹性复位装置和挡料板做往复式运动。本发明结构简单，实验可靠性高。

Description

捣固镐头的可靠性测试系统

技术领域

本发明涉及铁路捣固镐镐头磨损程度试验技术领域，具体涉及一种捣固镐头的可靠性测试系统。

背景技术

我国国土面积居世界第三，东西跨距5400km,南北跨距5200km,加之各地资源分布不同，这使得国内物资的相互运输成为必然，而铁路运输相较于其他形式的运输方式，具有运距长，运输量大，成本低，速度较快等特点，因此铁路运输在国民经济发展和地区物质交换发挥着重要作用，但是铁路的日常维护工作也十分繁重，其中铁路道床石碴松散就是日常维护的一个问题，为使得枕木下石碴重新紧密排布，常常会使用到手提式捣固镐或捣固车完成作业，由于在高速震动下与石碴产生剧烈摩擦，捣固镐镐头的磨损十分严重。本发明通过模拟捣固镐镐头的工作情况，为研制抗磨损捣固镐搞头材料提供有效实验数据；本发明特点在于通过凸轮机构完成石碴松散处理，捣固机完成捣固震动，空气锤带动捣固机上下运动。对于空气锤，申请号为201620516585.7的中国专利公开了一种智能空气锤，主要包括锤身，工作缸，智能调压控制器等部分，其工作原理图符合本实验平台的空气锤牵引部分。由于后两者市面已有成熟产品，使得本试验机系统实现更为方便。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种实现更方便的捣固镐头的可靠性测试系统。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种捣固镐头的可靠性测试系统，包括空气锤机身、锤头、捣固机、石碴槽、电动机、凸轮和弹性复位装置，所述锤头与所述空气锤机身连接，所述捣固机与所述锤头连接，所述石碴槽设置于所述捣固机下方，所述石碴槽一侧设置活动的挡料板，所述挡料板与所述凸轮之间设置一所述弹性复位装置，所述凸轮与所述电动机连接，所述电动机带动所述凸轮旋转，所述凸轮推动所述弹性复位装置和挡料板做往复式运动。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述弹性复位装置包括往复杆、支撑架A、弹簧和滚轮B，用于与所述凸轮配合的所述滚轮B设置于所述往复杆一端，所述往复杆另一端通过螺栓连接件C与所述挡料板外侧的连接装置相连接，所述弹簧设置于所述往复杆上，所述弹簧一端设置一与所述往复杆固定连接的固定块，所述弹簧另一端设置一能够相对所述往复杆滑动的滑块，所述滑块与所述支撑架A固定连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述挡料板上设置滚轮A连接轴，所述滚轮A连接轴两端设置滚轮A，所述滚轮A能在所述石碴槽上滑动。

根据本发明的另一个实施方案，所述石碴槽上设置用于对所述滚轮A的滑动位置进行限位的下止动件和上止动件。

根据本发明的另一个实施方案，所述石碴槽下部设置碎石渣收集槽。

根据本发明的另一个实施方案，所述捣固机包括捣固机机身、汽油机、动力传递装置、镐头夹持装置和捣固镐镐头，所述捣固机机身与所述锤头固定连接，所述汽油机设置于所述捣固机机身上，所述动力传递装置位于所述捣固机机身内并连接所述汽油机与所述镐头夹持装置，所述镐头夹持装置与所述捣固镐镐头连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述动力传递装置包括蜗杆轴、蜗轮、曲轴、连杆和活塞，所述蜗杆轴与所述汽油机连接，所述蜗杆轴再与所述蜗轮配合，所述蜗轮与所述曲轴连接，所述连杆与所述曲轴连接，所述活塞与所述连杆连接，所述活塞位于活塞缸筒内，所述镐头夹持装置一端与活塞缸筒连接，所述镐头夹持装置另一端与捣固镐镐头连接。

根据本发明的另一个实施方案，所述连杆与所述曲轴的连接处设置连杆轴瓦。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述石碴槽上设置传感器支架，所述传感器支架上设置激光光电传感器，所述激光光电传感器再与单片机模块连接。

根据本发明的另一个实施方案，还包括底座和石碴槽支撑架，所述空气锤机身、电动机和石碴槽支撑架都设置于所述底座上，所述石碴槽设置于所述石碴槽支撑架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种捣固镐头的可靠性测试系统，具有：

1、通过凸轮机构和石碴槽的结合实现了每一次捣固后石料状态的恢复，为镐头磨损实验结果的可靠性提供了保障；

2、通过选用市面上已经成熟的空气锤装置及简化后的捣固机装置高度模拟了捣固机作业时的工作状态；

3、本试验机平台结构简单，便于搭建。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的捣固镐头的可靠性测试系统结构示意图。

图2为根据本发明一个实施例的动力传递装置的结构示意图。

图3为根据本发明一个实施例的空气锤气压系统原理示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－底座，2－带轮，3－空气锤机身，4－锤头，5－螺栓连接件A，6－捣固机顶盖，7－捣固机机身，8－汽油机，9－汽油机机架，10－活塞缸筒，11－镐头夹持装置，12－捣固镐镐头，13－石碴槽，14－激光光电传感器，15－传感器支架，16－螺栓连接件B，17－单片机模块，18－石碴槽支撑架，19－螺钉A，20－三角形肋板，21－碎石渣收集槽，22－挡料板，23-螺栓连接件C，24－螺钉B，25－支撑架A，26－电动机，27－滚轮A，28－弹簧，29－滚轮B，30－凸轮，31－滚轮A连接轴，32－下止动件，33－上止动件，34－轴承A端盖，35－轴承A，36－蜗杆轴，37－蜗轮，38－曲轴，39－螺钉C，40－连杆轴瓦，41－连杆，42－活塞，43－活塞销，44－轴承B，45－轴承B端盖。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，图1示出了根据本发明一个实施例的捣固镐头的可靠性测试系统的结构，一种捣固镐头的可靠性测试系统，涉及如下部件：

空气锤牵引部分：其空气锤可包括空气锤机身3、锤头4和带轮2等部件，锤头4与空气锤机身3连接并可上下移动，空气锤机身3上有带轮2。空气锤可以是如图1所示的结构，也可以现有其它结构。其中锤头4下端平板通过螺栓连接件A 5与捣固机机身7相连，通过锤头4在气缸中的上下运动进而牵引捣固机运动，其具体结构可参照市面上已有产品，由于捣固镐正常工作时每分钟捣固次数大约在18～25次且考虑到捣固过程，因此所选用空气锤应满足向下运动时快速进给，捣固时工作进给，上升时快速回退这三个工作情况，本发明附图3中提供一种空气锤气压系统图及电磁铁动作顺序表，其工作原理如下：当两位五通电磁换向阀1YA得电时，右位工作，气压作用于气缸的无杆腔，而有杆腔的气体经两位两通电磁换向阀左位快速排出，即实现活塞杆的快速进给运动；当活塞杆前进到行程开关2XK时，2XK发信号使2YA得电，此时两位两通电磁换向阀右位工作，该回路被切断，有杆腔气体只能通过有较大气体阻力的单向节流阀排出，即实现活塞杆的工作进给运动；活塞杆前进到行程开关1XK时，1XK发信号使1YA失电，此时两位五通电磁换向阀左位工作，气压作用于气缸的有杆腔，而无杆腔的气体经单向阀快速排出，即实现活塞杆的快速回退运动。

捣固机震动部分：该捣固机与空气锤的锤头4连接，捣固机可包括捣固机机身7、汽油机8、动力传递装置、镐头夹持装置11和捣固镐镐头12，所述捣固机机身7上设置捣固机顶盖6，所述捣固机机身7通过螺栓连接件A与锤头4上的橫板相连接实现所述捣固机机身7与锤头4的固定连接，所述汽油机8设置于所述捣固机机身7上，所述动力传递装置位于所述捣固机机身7内并连接所述汽油机8与所述镐头夹持装置11，所述镐头夹持装置11与所述捣固镐镐头12连接。

如图2所示，图2示出了根据本发明一个实施例的动力传递装置的结构，其包括蜗杆轴36、蜗轮37、曲轴38、连杆41和活塞42，所述蜗杆轴36与所述汽油机8连接，所述蜗杆轴36再与所述蜗轮37配合，所述蜗轮37与所述曲轴38连接，所述连杆41与所述曲轴38连接，优选的，可在连杆41与所述曲轴38的连接处设置连杆轴瓦40；所述活塞42与所述连杆41连接，所述活塞42位于活塞缸筒10内，所述镐头夹持装置11一端与活塞缸筒10连接，所述镐头夹持装置11另一端与捣固镐镐头12连接。更具体地，蜗杆轴36通过一对轴承A固定于捣固机机身7上，所述的汽油机8位于汽油机机架9上，而曲轴38上的蜗轮37与上述蜗杆轴36相啮合，蜗杆轴36上设置轴承A35和轴承A端盖34，所述的曲轴38通过一对轴承B 44固定于捣固机机身7上，以及其上设置轴承B端盖45，所述的连杆41大头通过螺钉C 39与连杆轴瓦40相连并与曲轴38上的曲拐形成转动副，所述的活塞42通过活塞销43与连杆41下端相连。

汽油机8位于汽油机机架9上，和捣固机一同上下运动，所述汽油机8将动力传递给蜗杆轴36，由于蜗杆轴36与曲轴38上的蜗轮37啮合，连杆41下端通过活塞销43与活塞42连接并在曲轴38的带动下在活塞缸筒10中上下高速运动，将冲击力传递给捣固镐镐头12，实现震动。

石碴处理部分：石碴槽13设置于所述捣固机下方，所述石碴槽13一侧设置活动的挡料板22，所述挡料板22与所述凸轮30之间设置一所述弹性复位装置，所述凸轮30与所述电动机26连接，所述电动机26带动所述凸轮30旋转，所述凸轮30推动所述弹性复位装置和挡料板22做往复式运动。挡料板22上还可设置滚轮A连接轴31，所述滚轮A连接轴31两端设置滚轮A27，所述滚轮A27能在所述石碴槽13上滑动；石碴槽13上设置用于对所述滚轮A27的滑动位置进行限位的下止动件32和上止动件33。石碴槽13下部可设置碎石渣收集槽21。

其中，弹性复位装置可包括往复杆、支撑架A25、弹簧28和滚轮B29，用于与所述凸轮30配合的所述滚轮B29设置于所述往复杆一端，所述往复杆另一端通过所述螺栓连接件C23与所述挡料板22外侧的连接装置相连接，所述弹簧28设置于所述往复杆上，所述弹簧28一端设置一与所述往复杆固定连接的固定块，所述弹簧28另一端设置一能够相对所述往复杆滑动的滑块，所述滑块与所述支撑架A25固定连接。即滚轮A 27通过凸轮30和弹簧28共同作用在石碴槽13的挡料板22上实现倾斜滚动，所述挡料板22与一固定有滚轮B的往复杆固连，该往复杆与支撑架A 25形成滑动副，而支撑架A 25通过螺钉B 24固定于底座1上，所述凸轮30与电动机26的电机轴相连。

以及空气锤机身3、电动机26和石碴槽支撑架18都可设置于所述底座1上，所述石碴槽13设置于所述石碴槽支撑架18上，石碴槽支撑架18通过螺钉A 19固定于底座1上，石碴槽支撑架18上设置三角形肋板20。

驱动挡料板22运动的凸轮30，运动时与滚轮B形成线接触，当凸轮30处于推程时，弹簧28被压缩时，由于支撑架A 25与档料板22上固连有滚轮B的轴形成滑动副，所以挡料板22沿固定角度倾斜向上运动，而挡料板22上通过滚轮A连接轴31连接有一对滚轮A27，使得挡料板22运动时所受摩擦更小；当凸轮30处于回程时，弹簧28恢复，使得挡料板22倾斜向下运动；当凸轮处于远休止角时，挡料板22在接触上止动件33处保持不动。

捣固次数计数部分：石碴槽13上还可设置传感器支架15，所述传感器支架15上设置一对激光光电传感器14，传感器支架15通过螺栓连接件B 16固定于石碴槽13上，所述激光光电传感器14再与单片机模块17连接，单片机模块17可优选STC89C51单片机并设置于石碴槽13上，激光光电传感器14采集捣固镐镐头12运动数据并将采集信息传输到单片机模块17进行数据处理或显示。

实验方法：

准备磨损实验时，先将试验机捣固镐镐头12和挡料板22置于初始位置，随即启动汽油机8，使捣固头先震动起来，之后同时启动空气锤动力源和电动机26，当挡料板22倾斜上移时，捣固机在气锤作用下竖直下移，此时锤头4处于快速进给状态，捣固镐镐头12在通过激光光电传感器14时被记录次数，当凸轮30处于远休止角时，挡料板22在接触上止动件33处保持不动，而捣固镐镐头12接触石渣开始模拟作业，此时锤头4处于工作进给状态，当凸轮处于回程时，捣固机在气锤作用下竖直上移，此时锤头4处于快速回退状态，而挡料板22倾斜下移使石碴得以松散，以便下次作业时石碴松紧程度得到恢复，如此便完成一次捣固，继续往复实验，最后在记录下捣固次数后可以联合相关试验机完成捣固镐搞头磨损程度和寿命等内容的研究。

试验可以改变捣固镐上下往复频率，以及捣固镐镐头的震动频率，以研究两种频率对捣固镐镐头磨损的影响。

试验可以改变捣鼓石料的硬度，颗粒尺寸，以研究石料的硬度尺寸对对捣固镐镐头磨损的影响。

可以用不同形状，不同材质的捣固镐镐头进行试验，分析捣固搞镐头形状材质对磨损的影响，从而可以优化设计捣固镐镐头形状，并为捣固镐镐头合理选材。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于包括空气锤机身(3)、锤头(4)、捣固机、石碴槽(13)、电动机(26)、凸轮(30)和弹性复位装置，所述锤头(4)与所述空气锤机身(3)连接，所述捣固机与所述锤头(4)连接，所述石碴槽(13)设置于所述捣固机下方，所述石碴槽(13)一侧设置活动的挡料板(22)，所述挡料板(22)与所述凸轮(30)之间设置一所述弹性复位装置，所述凸轮(30)与所述电动机(26)连接，所述电动机(26)带动所述凸轮(30)旋转，所述凸轮(30)推动所述弹性复位装置和挡料板(22)做往复式运动；

所述弹性复位装置包括往复杆、支撑架A(25)、弹簧(28)和滚轮B(29)，用于与所述凸轮(30)配合的所述滚轮B(29)设置于所述往复杆一端，所述往复杆另一端通过螺栓连接件C(23)与所述挡料板(22)外侧的连接装置相连接，所述弹簧(28)设置于所述往复杆上，所述弹簧(28)一端设置一与所述往复杆固定连接的固定块，所述弹簧(28)另一端设置一能够相对所述往复杆滑动的滑块，所述滑块与所述支撑架A(25)固定连接。

2.根据权利要求1所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述挡料板(22)上设置滚轮A连接轴(31)，所述滚轮A连接轴(31)两端设置滚轮A(27)，所述滚轮A(27)能在所述石碴槽(13)上滑动。

3.根据权利要求2所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述石碴槽(13)上设置用于对所述滚轮A(27)的滑动位置进行限位的下止动件(32)和上止动件(33)。

4.根据权利要求1所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述石碴槽(13)下部设置碎石渣收集槽(21)。

5.根据权利要求1所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述捣固机包括捣固机机身(7)、汽油机(8)、动力传递装置、镐头夹持装置(11)和捣固镐镐头(12)，所述捣固机机身(7)与所述锤头(4)固定连接，所述汽油机(8)设置于所述捣固机机身(7)上，所述动力传递装置位于所述捣固机机身(7)内并连接所述汽油机(8)与所述镐头夹持装置(11)，所述镐头夹持装置(11)与所述捣固镐镐头(12)连接。

6.根据权利要求5所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述动力传递装置包括蜗杆轴(36)、蜗轮(37)、曲轴(38)、连杆(41)和活塞(42)，所述蜗杆轴(36)与所述汽油机(8)连接，所述蜗杆轴(36)再与所述蜗轮(37)配合，所述蜗轮(37)与所述曲轴(38)连接，所述连杆(41)与所述曲轴(38)连接，所述活塞(42)与所述连杆(41)连接，所述活塞(42)位于活塞缸筒(10)内，所述镐头夹持装置(11)一端与活塞缸筒(10)连接，所述镐头夹持装置(11)另一端与捣固镐镐头(12)连接。

7.根据权利要求6所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述连杆(41)与所述曲轴(38)的连接处设置连杆轴瓦(40)。

8.根据权利要求1所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于所述石碴槽(13)上设置传感器支架(15)，所述传感器支架(15)上设置激光光电传感器(14)，所述激光光电传感器(14)再与单片机模块(17)连接。

9.根据权利要求1所述的捣固镐头的可靠性测试系统，其特征在于还包括底座(1)和石碴槽支撑架(18)，所述空气锤机身(3)、电动机(26)和石碴槽支撑架(18)都设置于所述底座(1)上，所述石碴槽(13)设置于所述石碴槽支撑架(18)上。

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