CN209559515U - 一种清扫器研磨子性能测试试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种清扫器研磨子性能测试试验台，其中，试验仓上下均开有风口，被试车轮同轴安装在动力组件中主轴的轴端，清扫器沿被试车轮径向可拆卸地安装在清扫器连接架上，力传感器连接在清扫器连接架与机座之间，水箱与喷雾器总成安装于试验仓内部下方，沙箱与喷砂器总成安装于试验仓内部上方，主轴通过两个联轴器与主电机传动连接，紧急制动器的制动鼓固定在连接主电机的联轴器上，主电机的旋转轴后端安装有编码器；控制组件与试验模拟组件和动力组件信号连接，过滤排放组件与试验仓下方风口对接。本实用新型最大程度还原清扫器研磨子的实际使用工况，对研磨子性能进行测试，适用于研磨子材料原料和配方开发、质量控制和基础研究。
Description
技术领域
本实用新型属于摩擦材料摩擦磨损试验机技术领域，具体涉及一种适用于高铁动车组车轮的清扫器研磨子性能测试试验台。
背景技术
研磨子是动车组车轮踏面清扫装置上的一个重要部件，在车轮制动时压在车轮踏面上进行摩擦，清除附着在车轮踏面上的尘埃、锈迹、油脂等，清扫车轮踏面，能有效利用车轮与钢轨之间的黏着系数，保证车轮表面的良好技术要求，缩短动车组制动距离，防止车轮的空转与打滑，确保列车安全运行。此外，研磨子还具有修复车轮表面缺陷和不圆度的功能，能够及时消除车轮表面的疲劳毛细裂纹，避免车轮表面出现剥离现象，从而消除轮轨之间的高频振动。
如上所述，研磨子的性能直接影响到车轮的使用寿命及行车安全，而研磨子的性能主要取决于研磨子的材料及制作工艺。研磨子材料开发及生产工艺过程中，需要进行大量的性能测试和评价工作，故，目前急需一种能够模拟实际工况、准确、经济的试验设备。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种清扫器研磨子性能测试试验台，最大程度还原清扫器研磨子的实际使用工况，对研磨子性能进行测试，适用于研磨子材料原料和配方开发、质量控制和基础研究。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：
一种清扫器研磨子性能测试试验台，由台架组件、试验模拟组件、动力组件、控制组件以及过滤排放组件组成；
所述试验模拟组件由试验仓2、力传感器3、沙箱与喷砂器总成24、水箱与喷雾器总成25、清扫器26和清扫器连接架组成，试验仓2安装在机座1的前端，试验仓2顶部和底部均开有风口，被试车轮4置于试验仓2中并同轴安装在动力组件中主轴9的轴端，清扫器26沿被试车轮4径向设置并可拆卸地安装在被试车轮4后侧的清扫器连接架上，力传感器3竖直连接在清扫器连接架与机座1之间，水箱与喷雾器总成25安装于试验仓2的内部下方模拟淋水工况，沙箱与喷砂器总成24安装于试验仓2的内部上方模拟流沙工况；
所述动力组件中，主轴9通过两个联轴器与主电机15传动连接，紧急制动器12安装在两个联轴器之间，制动鼓13固定在连接主电机15的联轴器上，主轴9支撑安装在机架1上，主电机15的旋转轴后端安装有编码器23；
所述控制组件安装在台架组件侧面，与试验模拟组件和动力组件信号连接；
所述过滤排放组件安装在机座1的后端，并与试验仓2底部风口对接。
进一步地，所述被试车轮4的后端通过定位锥面与主轴9的轴径定位连接，被试车轮4的前端通过锥形套5定位在主轴9的轴端，锥形套5通过固定板28沿轴向固定在主轴9的轴端端面上，固定板28的圆周通过均布的小螺钉紧固在锥形套5的端面上，固定板的中心通过均布的大螺钉紧固在主轴9的端面上，进而实现将锥形套5销紧在被试车轮4与主轴9之间。
进一步地，所述被试车轮4后端与主轴9之间定位锥面的斜度为20°，锥形套5的斜度为10°。
进一步地，所述清扫器连接架由梯形槽板6、安装套7、空心套8和支座21组成；
所述梯形槽板6垂直于主轴9设置在被试车轮4的后侧，清扫器26通过支座21可拆卸地安装在梯形槽板6的前立面上，梯形槽板6固定连接在安装套7的前端面上，安装套7通过滚动轴承旋转安装在空心套8的外壁上，空心套8同轴固定连接在动力组件中支撑安装主轴9的主轴承座10的前端面上，所述力传感器3连接在梯形槽板6下方两侧。
更进一步地，所述清扫器26与被试车轮4的水平径向夹角为26°。
进一步地，所述试验仓2试验仓2的正面设有两扇可开闭的门，门上装有玻璃可视观察窗，冷却风从试验仓2顶部风口吸入，流过被试车轮4后从试验仓2底部风口排出，在试验仓2内的空间形成风冷通道。
进一步地，所述台架组件由机座1、地脚20和机罩16组成；
所述机座1为焊接制造的箱梁式结构，机座1的上方设有水平台面，所述动力组件支撑安装在水平台面上，机座1的内部设有加强筋，机座1的下方侧壁上开有引风口，在机座1内部留有空间作为引风通道；
所述地脚20为弹性减振式地脚，地脚20分布安装在机座1的底部；
所述机罩16位于机座1的水平台面上方，并将水平台面上的动力组件罩置在内。
进一步地，所述动力组件中，所述紧急制动器12采用薄膜气缸释放，所述主电机15采用变频调速电机。
进一步地，所述控制组件由电控箱17和计算机系统22组成；
所述电控箱17位于动力组件后侧，并固定安装在机座1上，电控箱17内部安装有主电机电源开关、变频器、PLC控制器、继电器和空气开关；
所述计算机系统22安装在机座1侧面的操作台上，计算机系统22由显示器、工控机、操作台、键盘和鼠标组成；
所述力传感器3和编码器23分别与计算机系统22信号连接，将检测的信号传输至计算机系统22作进一步处理；
所述计算机系统22发出指令信号控制主电机15转速，计算机系统22通过控制电控箱17内的变频器控制主电机15实时调速，计算机系统22通过安装在电控箱17内的PLC控制器控制清扫器26清扫车轮踏面，计算机系统22通过PLC控制器控制沙箱与喷砂器总成24和水箱与喷雾器总成25工作模拟工况。
进一步地，所述过滤排放组件由过滤器滤芯19和引风管18组成；
所述过滤器滤芯19水平安装在机座1下方内部，过滤器滤芯19的出口端与引风管18密封相连，引风管18顶部通过排风口直接与引风机相连，在引风机的作用下，风从试验仓2顶部风口进入试验仓2，并依次通过试验仓2、机座1、过滤器滤芯19和引风管18。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台具备电模拟控制减速度功能，能够实现模拟实车制动减速度；
2、本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台采用实车车轮测试，采用实车用清扫器加载，并模拟包括风速、淋水、流沙等在内的实车实际工况，最大程度还原清扫器研磨子的实际使用工况，使得测试结果更加准确可靠；
3、本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台的末端设有磨损粉尘过滤功能，引风可在室外或室内排放，零污染排放，清洁环保；
4、本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台为整机一体化设计，功能齐全，集成度较高；
5、本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台尤其适用于研磨子材料原料和配方开发、质量控制和基础研究。
附图说明
图1为本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台整体结构示意图；
图2为图1中Ⅰ处放大示意图；
图3为本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台的左视图；
图4为本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台的俯视图。
图中：
1-机座， 2-试验仓， 3-力传感器， 4-被试车轮，
5-锥形套， 6-梯形槽板， 7-安装套， 8-空心套，
9-主轴， 10-主轴承座， 11-第一联轴器， 12-紧急制动器，
13-制动鼓， 14-第二联轴器， 15-主电机， 16-机罩，
17-电控箱， 18-引风管， 19-过滤器总成， 20-地脚，
21-支座， 22-计算机系统， 23-编码器， 24-沙箱与喷砂器总成，
25-水箱与喷雾器总成， 26-清扫器， 27-研磨子， 28-固定板；
A-进风口， B-排风口， C-引风口。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的技术方案，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
本实用新型提供了一种清扫器研磨子性能测试试验台，特别适用于针对研磨子材料的基础研究、产品开发和生产过程的质量控制。所述试验台由台架组件、试验模拟组件、动力组件、控制组件以及过滤排放组件组成。
如图1所示，所述台架组件由机座1、地脚20和机罩16组成。所述机座1为台架组件的主体，亦是整个试验台的基座，所述机座1为采用焊接制造的箱梁式结构，具有足够的韧度，机座1的上方设有水平台面，所述动力组件支撑安装在该水平台面上，机座1的内部合理布置有加强筋以提高机座1的强度，机座1的下方侧壁上开有引风口C，在机座1内部留有足够空间，该空间既作为引风通道，亦用于安装排放组件前端的过滤器总成19；所述地脚20采用弹性减振式地脚，地脚20分布安装在机座1的底部为机座1提供支撑，这种支撑方式可免除基础安装，方便调整；所述机罩16位于机座1的水平台面上方，并将水平台面上的动力组件罩置在内，以将动力组件与外界相对隔离。
如图1和图3所示，所述试验模拟组件安装在机座1的前端，由试验仓2、力传感器3、被试车轮4、锥形套5、梯形槽板6、安装套7、空心套8、固定板28、沙箱与喷砂器总成24、水箱与喷雾器总成25、清扫器26和支座21组成。
所述试验仓2安装在机座1的前端面上，试验仓2是由不锈钢板构成的箱体，试验仓2的顶部开有进风口A，试验仓2的底部侧壁设有通风口与机座1的引风口C相联通；
所述被试车轮4同轴安装在动力组件中水平设置的主轴9的轴端；如图2所示，被试车轮4的后端通过定位锥面与主轴9的过渡轴径定位连接，且定位锥面的斜度β为20°，被试车轮4的前端通过锥形套5定位在主轴9的轴端，且锥形套5的斜度α为10°，所述锥形套5通过固定板28沿轴向固定在主轴9的轴端端面上，所述固定板的圆周通过均布的小螺钉紧固在锥形套5的端面上，固定板的中心通过均布的大螺钉紧固在主轴9的端面上，进而实现将锥形套5销紧在被试车轮4与主轴9之间，一方面实现被试车轮4与主轴9之间的定位，另一方面可实现主轴9向被试车轮4传递力矩。所述被试车轮4的两端与主轴9均采用锥面配合定位安装，这种装配方式既可以保证安装精度，又能使被试车轮4的安装更加方便快捷；
所述梯形槽板6垂直于主轴9的轴线设置在被试车轮4的后侧，所述清扫器26通过支座21可拆卸地安装在梯形槽板6的前立面上，所述清扫器26采用实车用部件总成，清扫器26沿被试车轮4的径向设置，且清扫器26与被试车轮4的水平径向夹角γ为26°；
所述梯形槽板6固定连接在安装套7的前端面上，所述安装套7通过滚动轴承可旋转地同轴支撑安装在空心套8的外壁上，所述空心套8同轴固定连接在动力组件前端的主轴承座10的前端面上；所述梯形槽板6的下方两侧各安装一个力传感器3，所述力传感器3的上端与梯形槽板6的底部相连，力传感器3的下端连接在机座1前侧面的支架上；
所述水箱与喷雾器总成25安装于试验仓2的内部下方一侧，用于在试验仓2内模拟淋水工况，且水箱与喷雾器总成25的底部为V形槽结构，可使水汇集后从相应的排水口排出；所述沙箱与喷砂器总成24安装于试验仓2的内部上方一侧，用于在试验仓2内模拟流沙工况；在试验仓2的正面设有两扇可开闭的门，门上装有玻璃可视观察窗，通过打开或关闭门可便于更换安装测试件；此外，当试验仓2正面的门关闭后，试验仓2内的空间形成风冷通道，冷却风从试验仓2顶部进风口A吸入，流过被试车轮4后从试验仓2下方对应的机座1上的引风口C排出。
如图1所示，所述动力组件安装在机座1的水平台面上，由主轴9、主轴承座10、第一联轴器11、紧急制动器12、制动鼓13、第二联轴器14、主电机15和编码器23组成。所述主电机15安装在机座1的水平台面中部且输出端朝前设置，主电机15的输出轴依次通过第一联轴器11和第二联轴器14与主轴9的后端同轴连接传递扭矩；所述紧急制动器12安装在第一联轴器11和第二联轴器14的连接处，且紧急制动器12的制动鼓13固定在第二联轴器14上；所述主轴9的中段通过滚动轴承安装在主轴承座10内；主轴承座10的前端面与试验模拟组件中的空心套8同轴固定连接；所述轴承座10、第一联轴器11、紧急制动器12、制动鼓13、第二联轴器14和主电机15均被罩置在机罩16内；所述编码器23安装在主电机15的旋转轴后端，用于测量主电机15的输出转速、研磨工作里程以及车轮转速行程；
所述紧急制动器12采用薄膜气缸释放，制动时为排气制动，不受停电的影响。
所述主电机15采用变频调速电机，功率经过计算并留有一定的余度，选用75KW二级交流电机，配合ABB变频器，可实现给定减速度下的转速控制，所述主电机15采用强风冷制降温；
如图1和图3所示，控制组件由电控箱17和计算机系统22组成。所述电控箱17位于动力组件后侧，并固定安装在机座1的水平台面上，电控箱17内部安装有主电机电源开关、变频器、PLC控制器、继电器和空气开关等电器元件；所述计算机系统22安装在机座1侧面的操作台上，计算机系统22由显示器、工控机、操作台、键盘和鼠标等组成；所述力传感器3和编码器23均分别与计算机系统22信号连接，以将实现检测的信号传输至计算机系统22，用于进一步处理操作。
如图1所示，所述过滤排放组件安装在机座1的后端，由过滤器滤芯19和引风管18组成。所述过滤器滤芯19水平设置并安装在机座1内部，过滤器滤芯19的出口端与引风管18密封相连，引风管18顶部通过排风口B直接与引风机相连，在引风机的作用下，风从试验仓2顶部的进风口A进入试验仓2，并依次通过试验仓2、引风口C、机座1、过滤器滤芯19和引风管18，在这过程中，经过试验仓2的风中夹杂大量粉尘，而粉尘经过过滤器滤芯19可吸附在过滤器滤芯19表面，通过定期更换过滤器滤芯19，最终经过过滤的引风可在室内或室外进行无污染地排放。
本实用新型所述清扫器研磨子性能测试试验台的工作过程简述如下：
在所述试验台进行试验时，计算机系统22发出指令，主电机15驱动主轴9、被试车轮4等轴系相关件旋转达到模拟车速所需转速；计算机系统22通过控制电控箱17内的变频器实现主电机15的实时调速，并模拟出列车制动时的减速度，主轴9、被试车轮4等轴系相关件减速；同时，计算机系统22通过安装在电控箱17内的PLC控制器控制清扫器26，安装在被试车轮4踏面处的清扫器26开始工作，产生指向车轮踏面的正压力，使研磨子27与被试车轮4的踏面产生相对摩擦，清扫车轮踏面；计算机系统22通过PLC控制器实现风速、淋水、流沙的工况模拟；被试车轮4与研磨子27相对摩擦时产生摩擦力，由安装在梯形槽板6下端面的力传感器3侧量；制动减速度、力传感器3的测量信号及清扫器26工作时对车轮踏面的正压力等参数通过电控箱17内电器元件分析计算，最终传递给计算机系统22，由计算机系统22记录该过程的各项所需参数。
结合上述清扫器研磨子性能测试试验台的具体结构及连接关系，本实用新型所述试验台的主要技术参数如下：
主电机：功率75kW,380V,3000r/min,变频调速电机；
主轴转速：≤2500r/min；
电模拟力矩：≤175N·m；
研磨减速度范围：(0～5)m/s2；
清扫器加载气压：0.5MPa，比例阀控制；
测温通道：4个，其中研磨子2路，车轮2路(接触式)；
测量范围：≤1000℃；
喷水流量：100ml/min，节流控制；
喷沙尘流量：100g/min，节流控制；
冷却风速：0～20m/s(变频调速)；
引风机风量：4500m3/h；
引风机风压：2000Pa；
引风口尺寸：200*300；
引风机功率：4.0kW；
过滤器滤芯过滤面积：100m2；
设备总功率：约60kW。
Claims (10)
1.一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
由台架组件、试验模拟组件、动力组件、控制组件以及过滤排放组件组成；
所述试验模拟组件由试验仓(2)、力传感器(3)、沙箱与喷砂器总成(24)、水箱与喷雾器总成(25)、清扫器(26)和清扫器连接架组成，试验仓(2)安装在机座(1)的前端，试验仓(2)顶部和底部均开有风口，被试车轮(4)置于试验仓(2)中并同轴安装在动力组件中主轴(9)的轴端，清扫器(26)沿被试车轮(4)径向设置并可拆卸地安装在被试车轮(4)后侧的清扫器连接架上，力传感器(3)竖直连接在清扫器连接架与机座(1)之间，水箱与喷雾器总成(25)安装于试验仓(2)的内部下方模拟淋水工况，沙箱与喷砂器总成(24)安装于试验仓(2)的内部上方模拟流沙工况；
所述动力组件中，主轴(9)通过两个联轴器与主电机(15)传动连接，紧急制动器(12)安装在两个联轴器之间，制动鼓(13)固定在连接主电机(15)的联轴器上，主轴(9)支撑安装在机座(1)上，主电机(15)的旋转轴后端安装有编码器(23)；
所述控制组件安装在台架组件侧面，与试验模拟组件和动力组件信号连接；
所述过滤排放组件安装在机座(1)的后端，并与试验仓(2)底部风口对接。
2.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述被试车轮(4)的后端通过定位锥面与主轴(9)的轴径定位连接，被试车轮(4)的前端通过锥形套(5)定位在主轴(9)的轴端，锥形套(5)通过固定板(28)沿轴向固定在主轴(9)的轴端端面上，固定板(28)的圆周通过均布的小螺钉紧固在锥形套(5)的端面上，固定板的中心通过均布的大螺钉紧固在主轴(9)的端面上，进而实现将锥形套(5)销紧在被试车轮(4)与主轴(9)之间。
3.如权利要求2所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述被试车轮(4)后端与主轴(9)之间定位锥面的斜度为(20)°，锥形套(5)的斜度为10°。
4.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述清扫器连接架由梯形槽板(6)、安装套(7)、空心套(8)和支座(21)组成；
所述梯形槽板(6)垂直于主轴(9)设置在被试车轮(4)的后侧，清扫器(26)通过支座(21)可拆卸地安装在梯形槽板(6)的前立面上，梯形槽板(6)固定连接在安装套(7)的前端面上，安装套(7)通过滚动轴承旋转安装在空心套(8)的外壁上，空心套(8)同轴固定连接在动力组件中支撑安装主轴(9)的主轴承座(10)的前端面上，所述力传感器(3)连接在梯形槽板(6)下方两侧。
5.如权利要求4所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述清扫器(26)与被试车轮(4)的水平径向夹角为26°。
6.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述试验仓(2)试验仓(2)的正面设有两扇可开闭的门，门上装有玻璃可视观察窗，冷却风从试验仓(2)顶部风口吸入，流过被试车轮(4)后从试验仓(2)底部风口排出，在试验仓(2)内的空间形成风冷通道。
7.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述台架组件由机座(1)、地脚(20)和机罩(16)组成；
所述机座(1)为焊接制造的箱梁式结构，机座(1)的上方设有水平台面，所述动力组件支撑安装在水平台面上，机座(1)的内部设有加强筋，机座(1)的下方侧壁上开有引风口，在机座(1)内部留有空间作为引风通道；
所述地脚(20)为弹性减振式地脚，地脚(20)分布安装在机座(1)的底部；
所述机罩(16)位于机座(1)的水平台面上方，并将水平台面上的动力组件罩置在内。
8.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述动力组件中，所述紧急制动器(12)采用薄膜气缸释放，所述主电机(15)采用变频调速电机。
9.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述控制组件由电控箱(17)和计算机系统(22)组成；
所述电控箱(17)位于动力组件后侧，并固定安装在机座(1)上，电控箱(17)内部安装有主电机电源开关、变频器、PLC控制器、继电器和空气开关；
所述计算机系统(22)安装在机座(1)侧面的操作台上，计算机系统(22) 由显示器、工控机、操作台、键盘和鼠标组成；
所述力传感器(3)和编码器(23)分别与计算机系统(22)信号连接，将检测的信号传输至计算机系统(22)作进一步处理；
所述计算机系统(22)发出指令信号控制主电机(15)转速，计算机系统(22)通过控制电控箱(17)内的变频器控制主电机(15)实时调速，计算机系统(22)通过安装在电控箱(17)内的PLC控制器控制清扫器(26)清扫车轮踏面，计算机系统(22)通过PLC控制器控制沙箱与喷砂器总成(24)和水箱与喷雾器总成(25)工作模拟工况。
10.如权利要求1所述一种清扫器研磨子性能测试试验台，其特征在于：
所述过滤排放组件由过滤器滤芯(19)和引风管(18)组成；
所述过滤器滤芯(19)水平安装在机座(1)下方内部，过滤器滤芯(19)的出口端与引风管(18)密封相连，引风管(18)顶部通过排风口直接与引风机相连，在引风机的作用下，风从试验仓(2)顶部风口进入试验仓(2)，并依次通过试验仓(2)、机座(1)、过滤器滤芯(19)和引风管(18)。
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|---|---|---|---|---|
| CN109900502A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-18 | 吉林大学 | 一种清扫器研磨子性能测试试验台 |
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2019
- 2019-03-25 CN CN201920378455.5U patent/CN209559515U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109900502A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-18 | 吉林大学 | 一种清扫器研磨子性能测试试验台 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |