CN218974129U - 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，是由测量轮和制动盘和制动臂和推力杆和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴上固定一个制动盘，测量轮轮轴与安装平台平行，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，制动臂在推力杆作用下与制动盘的圆柱面接触时起到制动作用。

Description

一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构

技术领域：

本实用新型属于铁道工程技术领域，涉及一种钢轨表面摩擦系数测定设备的测量轮机构。

背景技术：

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，轮轨粘着系数(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。

理论上讲摩擦系数是一个常数，摩擦力只与摩擦系数和正压力有关。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专用测试设备。

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盘和制动器组件和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴上固定一个制动盘，测量轮轮轴与安装平台平行，制动组件与制动盘的圆柱面接触时起到制动作用。

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2个轴承固定在2个测试轮支撑座上，2个支撑座平行并与安装平台垂直固定在安装平台上，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。

所描述的制动盘是指圆柱体薄盘，与测试轮固定在同一条转动轴上同轴同步转动，制动盘所在平面与测试轮所在平面平行。

所描述的制动器组件是指一根制动臂和一个制动臂支撑座和一个推力杆组成，制动臂与推力杆和制动盘在同一个平面内，制动臂支撑座固定在安装平台上，制动臂中间有一个转轴与制动臂支撑座相连，转轴与制动盘所在平面垂直，制动臂转动时上部可以与制动盘接触，制动臂下部有一个椭圆形通孔与推力杆相连，推力杆穿过制动臂上的椭圆形通孔，通孔两侧的推力杆各套上一根弹簧压住制动臂，推力杆通过弹簧推动制动臂运动。

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，制动器组件的推力杆在精确控制下通过弹簧推动制动臂下部一端运动，制动臂经过中间转轴转换，将转动力矩传递到制动臂上部，制动臂上部摩擦面与测量轮接触。第三步，随着制动臂摩擦面的制动力缓慢增加，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，达到一定数值后开始出现蠕滑，达到饱和蠕滑状态瞬间记录制动力的数值，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，其特点是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测量轮； 2制动盘；3.轮轴；4测试轮支撑座；5制动臂；6制动臂支撑座；7推力杆；8弹簧；9转轴；10安装平台。

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测量轮； 2制动盘；3.轮轴；4测试轮支撑座；5制动臂；6制动臂支撑座；7推力杆；8弹簧；9转轴；10安装平台。

如图3是一种钢轨表面摩擦系数测定仪的测量轮机构组件，制动臂与推力杆和弹簧连接方式立体示意图，图3中5制动臂；7推力杆；8弹簧。

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量轮1 在钢轨表面匀速运动。运行速度稳定后开始测量摩擦系数，制动器组件的推力杆7在外来动力驱动下沿着制动臂5下端的通孔向右运动，套在推力杆7上的弹簧8推动制动臂5逆时针转动，弹簧的作用是维持推力杆7施加的推力平稳，制动臂5上端摩擦面与制动盘2接触并产生摩擦阻力。

随着制动臂5与制动盘2产生的摩擦阻力缓慢增加，测量轮1受到阻力也同步增加，测量轮1与钢轨之间摩擦阻力也相应增大并开始出现蠕滑，达到饱和蠕滑状态瞬间记录制动力的数值，经过一系列程式运算得出钢轨表面的摩擦系数。测试结束后，制动器组件的推力杆 7在外来动力驱动下沿着制动臂5下端的通孔向左运动，套在推力杆7上的弹簧8推动制动臂5顺时针转动，制动臂5上端摩擦面与制动盘2脱离接触。

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盘和制动器组件和安装平台组成，测量轮和制动器组件固定在安装平台上，测量轮轮轴上固定一个制动盘，测量轮轮轴与安装平台平行，制动组件与制动盘的圆柱面接触时起到制动作用，所描述的制动器组件是指一根制动臂和一个制动臂支撑座和一个推力杆组成，推力杆通过弹簧推动制动臂运动。

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2个轴承固定在2个测试轮支撑座上，2个支撑座平行并与安装平台垂直固定在安装平台上，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：所描述的制动盘是指圆柱体薄盘，与测试轮固定在同一条转动轴上同轴同步转动，制动盘所在平面与测试轮所在平面平行。

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：制动臂与推力杆和制动盘在同一个平面内，制动臂支撑座固定在安装平台上，制动臂中间有一个转轴与制动臂支撑座相连，转轴与制动盘所在平面垂直，制动臂转动时上部可以与制动盘接触，制动臂下部有一个椭圆形通孔与推力杆相连，推力杆穿过制动臂上的椭圆形通孔，通孔两侧的推力杆各套上一根弹簧压住制动臂。

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。

Images