CN209673382U - 高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置 - Google Patents

Abstract

高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置，其组成是：主轴支座上安装有直接受控制柜控制的主轴，主轴经联轴器、充有冷却油的主轴箱与弹簧夹头相连；弹簧夹头夹持轮轴试样的轴，轴试样和轮试样过盈配合时，在车轴装配圆柱面加工圆角，并且两侧均保留一定悬伸量；轮轴试样的轮与下方由直线钢轨简化而成的钢轨轮接触，钢轨轮由组合式轴承座支撑，轴承座固定在压力传感器上方。这种装置能很方便的模拟列车在高速重载直线运行过程中车轮踏面的损伤，并采用电磁超声检测法，分析输出车轮踏面滚动接触磨损和疲劳损伤情况，为后续作出有效的预防措施，提供更准确的试验数据。

Description

高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置

技术领域

此实用新型主要应用于火车轮对服役性能测试领域，特别是高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置。

背景技术

轮对是机车车辆走行部重要部件，长期运行会由于摩擦造成车轮踏面磨损，在刹车及转弯时会导致踏面擦伤和踏面剥落，很可能会造成轮轴、钢轨、轨枕断裂，严重制约着列车的提速和轨道设施的安全及使用寿命，产生的巨大噪音严重侵扰了沿线区域居民的生活。目前国内外对车轮踏面损伤的静态检测方式，多为人工目视，敲打听取声音或是手持式车轮踏面测试仪进行检测，易受环境和人为因素影响，且劳动强度很大。

参考西南交大宋川博士论文《轴类部件弯曲微动疲劳损伤分析及实验模拟》第79页，其主要想测试的是LZ50车轴钢旋转弯曲微动疲劳损伤行为及机理，此实用新型为了实现可以用于动态测试列车在高速重载直线运行过程中火车轮踏面损伤的比例测试装置，因此在其原装置的基础上做了一些改动。

实用新型内容

此实用新型的目的在于克服静态检测车轮踏面损伤时易受人为和环境因素影响，且工作强度大的缺点，提供的一种火车轮踏面损伤比例测试装置，这种装置能很方便的模拟列车在高速重载直线运行过程中，车轮踏面的损伤，并采用电磁超声检测法，分析输出车轮踏面滚动接触磨损和疲劳损伤情况，从而为提高火车轮踏面的抗疲劳损伤性能，更好地进行火车轮踏面防护，提供更可靠更准确的试验数据。

此实用新型的通过以下技术方案实现，高速列车在高速重载运行过程中车轮踏面损伤测试装置，其组成为：主轴支座上安装有直接受数据采集与控制系统控制柜控制的主轴，主轴经联轴器、充有冷却油的主轴箱与弹簧夹头相连；弹簧夹头夹持轮轴试样的轴，轴试样和轮试样过盈配合时，在车轴装配圆柱面加工圆角，并且两侧均保留一定悬伸量；联轴器旁安装的计数器及转速计直接反馈信息给控制柜；轮轴试样的轮与下方由直线钢轨简化而成的钢轨轮接触，且钢轨轮和列车轮断面形状参照真实钢轨和列车轮断面形状进行设计，钢轨轮由组合式轴承座支撑，轴承座固定在压力传感器上方。

其工作过程及原理是：

将组合式钢轨轮轴承座组合安装在压力传感器上方，钢轨轮由其支撑，并通过弹簧夹头使车轮轴与主轴相连，并使轮试样与钢轨轮刚好接触，在轴试样左端加载侧通过加载设备进行轴重载荷F1加载，当使与轮试样接触的钢轨轮下方的压力传感器显示数值达到预定的载荷Fo，打开电机，设定主轴转速为w，保持F1恒定，并且始终保持压力传感器所受载荷竖直向下，并采用超声电磁检测法实时检测分析车轮踏面疲劳损伤情况，最后输出踏面损伤情况。在进行车轮踏面损伤实验的同时，通过分别安装在轴承座下方的压力传感器，及联轴器旁的转速计和计数器，采集数据并传入数据采集与控制系统控制柜中存储。结束时，读出存储的数据，并结合分析输出的踏面损伤情况，分析即可得到火车轮踏面在不同工况下的疲劳寿命、疲劳强度。

钢轨轮断面与轮试样和实际火车轮及钢轨断面的尺寸比例可做到不大于1∶4.5。

与现有技术相比，此实用新型的有益效果是：

1.在轴和车轮过盈配合时车轴装配圆柱面加工圆角，并且两侧均保留一定悬伸量，更接近于高速重载列车运行真实状态。

2.轮试样15断面形状参照真实列车轮断面形状进行设计；真实钢轨为直线型，设计而成的环形钢轨轮20断面形状与真实钢轨断面形状相同，更方便测试一定运行周期内的轮轨接触疲劳及接触磨损。

3.将钢轨轮轴承座设计为组合式，更方便装配和拆卸。

附图说明

图1为高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置。

图2中Ⅰ，Ⅱ所示为图1中轴试样的装配圆柱面圆角结构部分及其所保留的悬伸量的局部剖视放大图。

图3为图1中钢轨轮设计图。

图4为图1中组合式钢轨轮轴承座的侧视图。

图中：1-电机，2-电机支座，3-面板，4-底座，5-油箱，6-冷却/润滑油，7-冷却油泵，8- 进油管，9-转速计，10-计数器，11-传感器支座，12-主轴支座，13-轴重载荷，14-轴试样，15-轮试样，16-弹簧夹头，17-主轴箱，18-主轴，19-行程开关，20-钢轨轮，21-支撑轴，22-回油管，23-深沟轴承，24-轴承座上盖，25-轴承座底座，26-压力传感器，27-轴承座底板，28-控制柜，29-电缆，30-弹簧垫圈，31-六角螺母，32-双头螺柱。

具体实施方式

以下，参照附图和具体实施方式对此实用新型做进一步说明

此实用新型具体实施步骤如下：

1.首先将组合式轴承座除轴承座上盖24之外，其他部分组合安装在压力传感器26上方，将支撑轴承23及钢轨轮20合理套在钢轨轮支撑轴21上，一起安装在轴承座之上。

2.然后将轴试样14通过弹簧夹头16安装在电机主轴18上，以保证在实验过程中与轮试样15无相对位移，用千分尺检测试样的圆跳动是否小于0.07mm。

3.若试样达到要求，调整钢轨轮的位置，使其与轮试样15刚好相接触，之后固定钢轨轮20，通过标准型弹簧垫圈30，六角螺母31，双头螺柱32将轴承座上盖24固定安装在轴承座底座 25上，并将与控制柜28相连的行程开关19放置在轴承座上盖24上。

5.然后通过加载设备施加轴重载荷13，并使轴承座底板27下方的压力传感器26显示数值达到预定的载荷Po。

6.打开冷却油泵7，然后通过控制柜28打开电机，设定与电机1相连的主轴18的转速为w 在70～4000r/min之间，轴试样加载侧进行垂向加载，模拟轮轴的实际载重，通过钢轨轮模拟轨道，进行模拟火车实际工况，与此同时采用电磁超声检测法，实时检测车轮踏面损伤情况，并进行分析。若试样断裂或达到设定的变形量，则会触发与控制柜28直接相连的行程开关19，从而控制柜28会自动控制主轴21停止旋转，终止实验，亦可在达到预定效果时，直接通过控制柜28终止实验。

7.实验结束后，读出控制柜存储的数据，并结合输出的踏面损伤情况，分析即可得到火车轮踏面在一定运行周期内的轮轨接触疲劳及接触磨损。

Claims (4)

1.高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置，其组成为：

主轴支座(12)上安装有直接受数据采集与控制系统控制柜(28)控制的主轴(18)，主轴(18)经联轴器、充有冷却油的主轴箱(17)与弹簧夹头(16)相连；弹簧夹头(16)夹持轮轴试样的轴试样(14)；联轴器旁安装的转速计(9)及计数器(10)直接反馈信息给控制柜(28)；轮轴试样的轮试样(15)与下方钢轨轮(20)接触，钢轨轮(20)由组合式轴承座支撑。

2.根据权利要求1所述的高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置，其特征在于：组合式轴承座位于压力传感器(26)上方，由支撑轴(21)、深沟轴承(23)、轴承座上盖(24)、轴承座底座(25)、轴承座底板(27)，弹簧垫圈(30)，螺母(31)，双头螺柱(32)组成。

3.根据权利要求1所述的高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置，其特征在于：轴试样(14)和轮试样(15)过盈配合时，在车轴装配圆柱面加工圆角，并且两侧均保留一定悬伸量。

4.根据权利要求1所述的高速重载列车直线运行过程中车轮踏面损伤比例测试装置，其特征在于：轮试样(15)断面形状参照真实列车轮断面形状进行设计；真实钢轨为直线型，由于实验需要，设计而成的环形钢轨轮(20)断面形状与真实钢轨断面形状相同。