CN203965302U

CN203965302U - 一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车

Info

Publication number: CN203965302U
Application number: CN201420309286.7U
Authority: CN
Inventors: 肖乾; 方骏; 王建昌; 王磊
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2024-06-11

Abstract

本实用新型涉及一种测量轮轨接触黏着系数的装备。尤其是涉及一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检测的装备。本实用新型依据的原理是滑动摩擦定律。它由三部分构成，它由三部分组成，即驱动制动装置、测量装置、控制装置。驱动制动装置由驱动轮（两个）从动轮（两个）、电机、制动盘组成。测量装置主要是用固定在前轴上的转矩传感器和车身上的重力传感器，控制装置包括在车体上放置STC11F32XE单片机。当测试车在钢轨上以一定的速度运行时，固定在轴上的光电式开关会发送信号给单片机，由单片机计算发送的脉冲数从而计算出车子的速度。信号通过一个处理电路输入单片机进行数据处理后，黏着系数。

Description

一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车

技术领域

本实用新型涉及一种测量轮轨接触黏着系数的装备。尤其是涉及一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检测的装备。

背景技术

现代铁路上主要用摆式仪、手推摩擦计、测试车测量刚轨摩擦系数。摆式仪、手推摩擦计进行轨面抗滑性测试，速度慢，效率低，从而不能对里程较长的铁轨进行全线测试，而只能选择某些路段抽样调查，这使得测试结果表征轨面抗滑性具有一定的片面性。测试车结构复杂，过去主要用于科研工作，现已被发达国家用于实际摩擦系数测量工作，通过在车辆上增设测试轮以及相应设备,可以测量不同车速和不同车轮荷载下的摩擦系数，这是一种可靠的摩擦系数测定方法，这种方法效率高，但价格十分昂贵。

发明内容

为了克服摆式仪、手推摩擦计不能长距离测量和测试车价格昂贵的不足, 本实用新型提供一种测试装备，该装备能现场测出各种工况下的轮轨接触黏着系数。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：为了克服现有的测试装备不能现场测量在不同滑移率、车速、载荷等工况下的黏着系数和显示并储存大量数据信息（比如：测试车速、时间、黏着系数等）的不足，本实用新型依据的原理是滑动摩擦定律如图1，它由三部分组成，即驱动制动装置、测量装置、控制装置。由前后轮、车架、电机、变速箱、传感器、制动盘、刹车片、液压泵、电源组成；其特征在于：由后减震器上端、下端和中间的弹簧组成减震器套在后轴（59）上，橡胶轮内圈（43）和外胎（42）构成牵引轮胎也安装在后轴（59）上，通过后制动盘和刹车片组成制动装置，通过液压油导管与液压阀相连，后轴上还装有塔形链轮改变滑移率（18）。通过调速手柄调节车子的档位来改变滑移率，进而可以测量不同滑移率下的黏着系数。

u为车轮和钢轨的滑动黏着系数；f 为车轮与轨面之间纵向摩擦力；

N为车轮受到轨面的正压力；M为前轴受到的因为蠕滑率改变而受到的转矩；R 为前轮半径。

滑移率通过装在后轴上的塔形链轮改变，通过调速手柄换挡改变车速可以改变小车的滑移率。公式如下：

S为滑移率；Z₂为后轴上塔形链轮的齿数；Z₁为前轴上链轮的齿数。

当测试车在钢轨上运动时，通过调速手柄改变滑移率，在保证车子稳定运动状态下测试前轴受到的转矩会发生变化，而装在前轴上的转矩传感器会测到这种变化。也可以通过改变车子的速度或是通过改变配重测量不同速度和载荷下的黏着系数。

该测试车由三部分构成，驱动制动装置、测量装置、控制装置。驱动制动装置由驱动轮（两个）从动轮（两个）、电机、制动盘等组成。测量装置主要是用固定在前轴上的转矩传感器和车身上的重力传感器，控制装置包括在车体上放置STC11F32XE单片机及其外围设备如LCD_LM016L显示屏、AD7703、25FS040 Flash存储器等电子元件。当测试车在钢轨上以一定的速度运行时，固定在轴上的光电式开关会发送信号给单片机，由单片机计算发送的脉冲数从而计算出车子的速度。信号通过一个处理电路输入单片机进行数据处理后，黏着系数，车速等测量指标实时显示在LCD显示屏上，并且数据可以保留在Flash储存器中。测量的数据也可以上传到上位机，通过数据处理软件实时显示黏着系数曲线图观察系数变化情况。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）可以现场方便快速测量出各种工况下（包括不同载荷、速度、滑移率等）的轮轨黏着系数。

（2）本实用新型与现有技术的最大不同之处依据滑动摩擦定律求出滑动黏着系数，并且可以实时显示测量的钢轨黏着系数，同时方便用户随时提取以前同样条件、地点的测量数据，进行比较。

（3）电路设计中元件选择追求性能和价格的友好协调，使得测试系统具有很高性价比并且工作稳定可靠。既保证了系统具有很高的测量精度又可以减少成本，。

（4）当测试车在轨道上测试时，可以把数据实时传输到上位机上，通过上位机的数据处理软件，实时显示黏着系数等测量指标的曲线图。

附图说明：

图1为测试车的测试原理。

图2为测试车的整体外观示意图。

图3为测试车的整体内部示意图。

图4为测试车变速箱爆炸图。

图5为测试车后轮结构爆炸图。

图6为测试车前轮结构爆炸图。

图7为测试车车架示意图

图8为测试车后轴结构示意图。。

图9为后轴上的塔形链轮示意图。

附图标记：小车外壳1、车钩2、前轮3、重力传感器4、后轮5、后制动盘6、后减震器7、车架8、配重9、链条10、前减震器11、前制动盘12、前链轮13、转矩传感器14、后轮胎15、变速箱16、压紧链轮装17、塔形链轮18、电机19、电源20、顶部螺栓21、顶端盖22、上端盖23、放油口螺栓24、输油口螺栓25、轴承26、轴承端盖27、固定螺栓28、斜齿轮29、端盖30、轴承31、密封圈32、挡圈33、端盖34、斜齿轮35、固定地板螺栓36、下端盖37、固定螺栓38、后减震器上端39、后减震器弹簧40、后刹车装置41、橡胶轮外圈42、橡胶轮内圈43、固定制动盘螺栓45、轴承46、后减震器下端47、轴承48、固定螺栓50、前减震器上端51、前减震弹簧52、前刹车装置56、固定螺栓58、后轴59。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如附图2、附图3所示，本实用新型的组成包括外壳、前后轮、车架、电机、变速箱、传感器、电源、液压泵、固定螺栓、配重、塔形链轮等。

实施例1、一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检测装备，由前后轮、车架、电机、变速箱、传感器、制动盘、刹车片、液压泵、前链轮、塔形链轮、电源等组成；其中：两个后轮（5）、塔形链轮（18）、橡胶轮（15）、变速箱（11）安装在后轴（59）上，其中变速箱中，顶部端盖（22）通过顶部螺栓（21）连接到上端盖（23），变速箱里有两对齿轮（29）、（35），两级变速，电机（12）通过车架上的电机吊座悬挂横梁上，后刹车装置（41）通过螺栓固定在横梁，电源（20）通过螺栓固定在横梁上，后减振器通过下端部与后轴相连，上端部连接车架。

实施例2、一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检装备，其中：重力传感器（4）安装在测试车外壳（1）上，用来检查测试车运行是否平稳，前轮（3）、前制动盘（12）、前减震器（11）通过前轴构成测试机构，车架前端的车钩2用来连接牵引车。

实施例3、一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检装备，其中：由后减震器上端、下端和中间的弹簧组成减震器套在后轴（59）上，橡胶轮内圈（43）和外胎（42）构成牵引轮胎也安装在后轴（59）上，通过后制动盘和刹车片组成制动装置，通过液压油导管与液压阀相连，后轴上还装有塔形链轮改变滑移率（18）。

实施例4、一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能检测装备，其中：控制盒由单片机、A/D转换芯片、显示屏、键盘、继电器、盒体等组成，传感器（5）通过信号线与控制盒（22）中A/D转换芯片上端口相连，A/D转换芯片与单片机相连，单片机输出口连接有继电器，继电器接口通过线路与液压泵站中电磁换向阀的电磁铁接口相连，整体组成一个完整的闭环回路。

本实用新型的工作方法如下：

在对钢轨黏着系数检测前，将测试车安全平稳放到钢轨上，操作人员检查测试车电路，油路是否正常。开始测试之前通过调速手柄选择一个档位，测量在某滑移率下的黏着系数，设定一个初始测试速度和载荷，车子达到指定速度和载荷后便开始测试，与此同时，可以在配重盒里放置指定重量的砝码以测定不同载荷下的黏着系数，在车子启动之后，通过重力传感器时刻监测车子运行状态并且通过单片机或是上位机的直接控制来改变测试车的行驶速度，可以在LCD上实时显示轮轨黏着系数、车速、测试时间和滑移率等，同时可以把测量的数据通过通信接口上传到上位机，上位机装有数据处理软件实时显示黏着系数曲线图。由于车子重量有限和动力来源于直流电机，所以只能测量中低速情况下的滑动黏着系数，并且速度过高，测试车会剧烈震动，影响测试精度。

本轮轨黏着系数智能检测装备，具有可靠的机械防护及电气保护装置，整机重量轻，体积小，测量过程快速便利，工作安全可靠。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车，该测量车由三部分构成，驱动制动装置、测量装置、控制装置，由前后轮、车架、电机、变速箱、传感器、制动盘、刹车片、液压泵、电源组成；其特征在于：由后减震器上端、下端和中间的弹簧组成减震器套在后轴（59）上，橡胶轮内圈（43）和外胎（42）构成牵引轮胎也安装在后轴（59）上，通过后制动盘和刹车片组成制动装置，通过液压油导管与液压阀相连，后轴上还装有塔形链轮改变滑移率（18），通过调速手柄调节车子的档位来改变滑移率，进而可以测量不同滑移率下的黏着系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车，其特征在于：重力传感器（4）安装在测试车外壳（1）上，用来检查测试车运行是否平稳，前轮（3）、前制动盘（12）、前减震器（11），前链轮（13）通过前轴构成测量机构，车架前端的车钩（2）用来连接牵引车。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车，其特征在于：由后减震器上端、下端和中间的弹簧组成减震器套在后轴（59）上，橡胶轮内圈（43）和外胎（42）构成牵引轮胎也安装在后轴（59）上，通过后制动盘和刹车片组成制动装置，通过液压油导管与液压阀相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于机电液一体化的轮轨黏着系数智能测量车，其特征在于：控制盒由单片机、A/D转换芯片、显示屏、键盘、继电器、盒体组成，传感器通过信号线与控制盒中A/D转换芯片上端口相连，A/D转换芯片与单片机相连，单片机输出口连接有继电器，继电器接口通过线路与液压泵站中电磁换向阀的电磁铁接口相连，整体组成一个完整的闭环回路。