CN217033561U - 一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构 - Google Patents

Abstract

在轨道交通运输领域，钢轨表面摩擦系数是影响列车牵引能力和制动效果的重要参数，提供一种简易快速的现场测试仪器对保证行车安全十分重要。本实用新型是一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，是测量仪的核心部件。钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构是由测量轮和制动器组件和制动力传感器和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴与安装平台平行，制动组件的固定轴与安装平台垂直并且在制动轮所在的平面内。

Description

一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构

技术领域：

在现代轨道交通运输领域，轮轨之间的摩擦系数是一项重要指标，关系到列车牵引和制动能力等，是保证列车安全运行的重要数据。机车牵引运行的列车在运行过程中，遇到短时间轮轨摩擦力不足，立刻会产生车轮打滑，直接结果是钢轨擦伤，上坡区段甚至出现牵引失效中断运输事故。动车运行过程中，列车运行阻力随车速提高呈几何级数增长，轮轨粘着力(粘着力)随车速提高呈线性下降，为保证动车安全运行必须保证轮轨之间有足够的粘着力。

在轨道运输领域线路维护检修过程中，不可避免地使用到各种液体材料如探伤耦合剂、轮轨润滑剂等残留在钢轨表面，隧道口北方冬季会出现凝霜、夏季隧道内会出现凝露，各种污染物都会使钢轨表面摩擦系数发生区段性突变，给列车安全运行带来威胁。提供一种便于现场人员操作的便携式摩擦系数测量设备，是线路养护精准管理的迫切需求。

背景技术：

理论上讲摩擦系数是一个常数，摩擦力只与材料种类和正压力有关。而实际工程学中，摩擦系数不再是一个常数，除了与摩擦副材质有关以外，，还受制于摩擦副的表面光洁度、相对移动速度、正压力、污染物和接触状态，是一个非常复杂的参数。目前轨道交通轮轨粘着力测定主要依靠定期运行的专业检测列车检测，已有的便携式摩擦系数测试设备和测试方法都是针对某一特殊领域特殊材质设计的，对钢轨表面测试场合无法适用。

在轮轨接触与蠕滑理论中，轮轨正常滚动接触条件下的摩擦系数先随蠕滑率的增加而迅速上升，在增加至饱和状态后，摩擦系数开始趋于平稳，甚至随蠕滑率的继续增加而有所降低。在达到饱和蠕滑状态后，轮轨摩擦系数随蠕滑率的继续增加而出现下降的趋势被称为轮轨黏着-蠕滑“负斜率”效应，也称为负摩擦特性。现场、模拟试验及理论研究结果均表明，干态工况下轮轨界面间黏着-蠕滑的负摩擦特性是引起轮轨打滑的重要机制。而在某种条件下轮轨接触界面形成的剪切层会使摩擦系数在大蠕滑率范围内仍随蠕滑率的继续增加而呈增加趋势，我们称其为正摩擦特性。

针对钢轨表面摩擦系数测量问题，必须有一种接近列车运行状态下轮轨接触条件的测试机构。

发明内容：

本实用新型结合国内铁路实际，提出一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，可以精确控制测量轮的制动力，得到制动力与测量轮蠕滑率关系曲线，通过一系列计算得出饱和蠕滑状态的摩擦系数和摩擦特性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构是由测量轮和制动器组件和制动力传感器和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴与安装平台平行，制动组件的固定轴与安装平台垂直并且与制动轮在同一个平面内。

所描述的测量轮是指能够自由转动的滚轮，轮轴与安装平台所在平面平行，以轴承固定在安装平台上，测量轮穿过安装平台上的一个长条孔，分别位于安装平台上下两部分。

所描述的制动器组件是指两根夹紧臂和两个圆柱体摩擦头和制动组件的固定轴，夹紧臂套在制动组件的固定轴上可以自由转动，圆柱体摩擦头安装在夹紧臂开口前端与夹紧臂垂直，圆柱体摩擦头在弹簧作用下在夹紧臂上有一定行程的自由伸缩量，圆柱体摩擦头与测量轮接触的一端是球面，夹紧臂加紧状态下摩擦头位置与测量轮所在平面垂直并夹住测量轮。

所描述的制动力传感器是指安装在圆柱体摩擦头上的压力传感器。

所描述的安装平台是指用于测量轮和制动组件及其它辅助零部件定位固定的平面形钢板，中间有一个长条孔。

钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构是这样工作的：第一步，通过牵引机构拖动测量轮在钢轨表面匀速运动。第二步，制动器组件的两根夹紧臂沿着夹紧臂固定轴相向转动夹紧，在精确控制下带动两个圆柱体摩擦头与测量轮接触。第三步，圆柱体摩擦头垂直安装在夹紧臂开口端前部，圆柱体摩擦头在弹簧作用下在夹紧臂上有一定行程的自由伸缩量，维持施加的夹紧力稳定。随着圆柱体夹紧力缓慢增加，测试轮受到阻力也同步增加，测试轮与钢轨之间摩擦力也相应增大开始出现蠕滑，达到饱和蠕滑状态时记录圆柱体夹紧力的数值，经过一系列程式运算得出钢轨表面的摩擦系数。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特点时模拟列车轮轨接触状态，通过精确控制测试轮的制动力，测定并输出饱和蠕滑状态下的测试轮制动力，可以据此计算轮轨接触条件下的钢轨表面摩擦系数。

附图说明：

如图1是一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构组件位置俯视图，图1中1测试轮轴及轴承；2测试轮；3.夹紧臂；4夹紧臂固定轴；5圆柱体摩擦头；6弹簧；7压力传感器。

如图2是一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构组件位置侧视图，图2中1测试轮轴及轴承；2测试轮；3.夹紧臂；4夹紧臂固定轴；7压力传感器；8安装平台。

具体实施方式：

钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构是这样工作的：通过外设牵引机构拖动测试轮2在钢轨表面匀速运动。运行速度稳定后开始测量摩擦系数，制动器组件的两根夹紧臂3在外来动力驱动下沿着夹紧臂固定轴4相向转动并缓慢夹紧，夹紧臂带动两个圆柱体摩擦头5与测试轮2接触。圆柱体摩擦头5垂直安装在夹紧臂3开口端前部，圆柱体摩擦头5在弹簧6作用下在夹紧臂上有一定行程的自由伸缩量，维持施加的夹紧力稳定，通过压力传感器7传输实时压力数值并通过外设控制系统动态调整。

随着圆柱体摩擦头5夹紧力缓慢增加，测试轮2受到阻力也同步增加，测试轮与钢轨之间摩擦阻力也相应增大并开始出现蠕滑，达到饱和蠕滑状态时记录圆柱体摩擦头5夹紧力的数值，经过一系列程式运算得出钢轨表面的摩擦系数。

Claims (5)

1.一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特征在于：钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构是由测量轮和制动器组件和制动力传感器和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴与安装平台平行，制动组件的固定轴与安装平台垂直并且与制动轮在同一个平面内。

2.根据权利要求1中所述的一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特征在于：所描述的测量轮是指能够自由转动的滚轮，轮轴与安装平台所在平面平行，以轴承固定在安装平台上，测量轮穿过安装平台上的一个长条孔，分别位于安装平台上下两部分。

3.根据权利要求1中所述的一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特征在于：所描述的制动器组件是指两根夹紧臂和两个圆柱体摩擦头和制动组件的固定轴，夹紧臂套在制动组件的固定轴上可以自由转动，圆柱体摩擦头安装在夹紧臂开口前端与夹紧臂垂直，圆柱体摩擦头在弹簧作用下在夹紧臂上有一定行程的自由伸缩量，圆柱体摩擦头与测量轮接触的一端是球面，夹紧臂加紧状态下摩擦头位置与测量轮所在平面垂直并夹住测量轮。

4.根据权利要求1中所述的一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特征在于：所描述的制动力传感器是指安装在圆柱体摩擦头上的压力传感器。

5.根据权利要求1中所述的一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构，其特征在于：所描述的安装平台是指用于测量轮和制动组件及其它辅助零部件定位固定的平面形钢板，中间有一个长条孔。

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