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專利名稱：鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋼軌打磨是通過(guò)砂輪磨削清除軌頭表面金屬的過(guò)程，起源于上世紀(jì)五六十年代。由于鋼軌打磨技術(shù)對(duì)鐵路線路維護(hù)和保證鐵路運(yùn)輸起著重要的作用，發(fā)展至今鋼軌打磨已成為世界范圍內(nèi)高速重載鐵路線路的一種常規(guī)的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路尤其高速鐵路進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在現(xiàn)代的工務(wù)養(yǎng)護(hù)中，針對(duì)鋼軌表面病害通過(guò)鋼軌打磨進(jìn)行廓面的養(yǎng)護(hù)，成為高速鐵路線路養(yǎng)護(hù)維修工作中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。采用較好的鋼軌打磨技術(shù)可以有效控制鋼軌表面疲勞的擴(kuò)展，保持鋼軌表面的平順度，避免增大輪軌動(dòng)態(tài)接觸力，減少由轉(zhuǎn)向架曲線通過(guò)時(shí)引起的輪軌橫向力，防止直線軌道的蛇形運(yùn)動(dòng)對(duì)鋼軌的沖擊，減少輪軌之間的沖擊和磨耗，有效地延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。此外，鋼軌打磨也可保證列車運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性，直接降低鐵路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本。我國(guó)正處在高鐵運(yùn)營(yíng)及維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)積累階段，而高速鐵路打磨技術(shù)同樣也處于摸索階段，沒(méi)有較為成熟的打磨標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)現(xiàn)有的高速鐵路如何進(jìn)行鋼軌打磨，比如何時(shí)打磨、怎么打磨、合理選擇磨石等問(wèn)題。針對(duì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)的種種輪軌接觸表面損傷，缺乏深刻的機(jī)理認(rèn)識(shí)和有效的打磨維修措施。此外，鋼軌打磨過(guò)程中，磨石與鋼軌之間存在復(fù)雜的摩擦學(xué)行為，鋼軌打磨的表面質(zhì)量、打磨效率、打磨量等與打磨參數(shù)、磨石的類型存在著密切的關(guān)系。實(shí)踐表明，根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)，還很難單憑理論仿真計(jì)算來(lái)評(píng)估鋼軌打磨中磨石與鋼軌的相互作用行為，一般來(lái)說(shuō)需要進(jìn)行大量的打磨試驗(yàn)研究，以獲得可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)鋼軌打磨設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)雖可靠性較高，但其費(fèi)用大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)正常的鐵路運(yùn)營(yíng)影響大，同時(shí)也難以控制運(yùn)用條件。室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)可以控制運(yùn)用條件，也可把許多復(fù)雜的因素 分別加以研究，從而獲得較為精確、詳盡的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)方便地模擬出打磨過(guò)程中磨石與鋼軌之間的相互作用行為，能為高速重載鐵路鋼軌的現(xiàn)場(chǎng)打磨設(shè)計(jì)與操作提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其構(gòu)成是:底座上從左至右依次安裝有直流變頻電動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器、同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承和氣缸；直流變頻電動(dòng)機(jī)軸通過(guò)第一聯(lián)軸器與扭矩傳感器左端相連接，扭矩傳感器右端通過(guò)第二聯(lián)軸器與兩個(gè)滾動(dòng)軸承軸的左端連接，兩個(gè)滾動(dòng)軸承軸的右端固定連接磨石安裝盤；磨石安裝盤的右盤面通過(guò)螺釘安裝有磨石；氣缸內(nèi)部的活塞通過(guò)向心球軸承連接移動(dòng)桿的右端，移動(dòng)桿的左端固定連接鋼軌安裝盤，鋼軌安裝盤的左盤面通過(guò)螺釘安裝有鋼軌試樣；移動(dòng)桿的左部與豎桿的上端固定連接，豎桿的下端滑動(dòng)連接于橫梁上，橫梁固定在底座上；氣缸的進(jìn)氣口和排氣口分別通過(guò)進(jìn)氣管、排氣管與電磁氣閥的進(jìn)氣閥和排氣閥連接；電磁氣閥的進(jìn)氣閥通過(guò)氣管依次與空氣減壓閥、過(guò)濾器和壓縮空氣氣瓶相連。本實(shí)用新型的工作過(guò)程和原理是:在磨石安裝盤上通過(guò)螺釘安裝固定好選定的磨石試樣、并在鋼軌安裝盤上通過(guò)螺釘安裝固定好材料與鋼軌完全相同的鋼軌試樣。開(kāi)啟直流變頻電動(dòng)機(jī)，直流變頻電動(dòng)機(jī)依次通過(guò)第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器、第二聯(lián)軸器、兩個(gè)滾動(dòng)軸承的軸、驅(qū)動(dòng)磨石安裝盤及其上的磨石，按設(shè)定轉(zhuǎn)速均勻轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，打開(kāi)壓縮空氣瓶上的開(kāi)關(guān)閥，壓縮空氣通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入空氣減壓閥上，調(diào)節(jié)空氣減壓閥上的調(diào)節(jié)手柄到合適的壓力值，然后開(kāi)啟電磁氣閥上的進(jìn)氣閥，關(guān)閉電磁氣閥上的出氣閥，使壓縮空氣按設(shè)定的壓力進(jìn)入氣缸內(nèi)，在壓縮空氣作用下活塞沿缸體向左移動(dòng)并帶動(dòng)移動(dòng)桿、鋼軌安裝盤及其上的鋼軌試樣向右移動(dòng)，使鋼軌試樣的右側(cè)表面與磨石表面產(chǎn)生接觸，由于壓縮空氣通過(guò)空氣減壓閥保持恒定壓力，從而使鋼軌試樣與磨石之間的接觸壓力恒定。在恒定壓力接觸的同時(shí)，磨石在直流變頻電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以設(shè)定轉(zhuǎn)速均勻轉(zhuǎn)動(dòng)；而由于移動(dòng)桿的左部與豎桿的上端固定連接，豎桿的下端滑動(dòng)連接于底座的橫梁上，因此移動(dòng)桿及與其相連的鋼軌安裝盤和鋼軌試樣只能橫向移動(dòng)，而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而磨石與鋼軌試樣間發(fā)生恒定壓力、設(shè)定轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以模擬鋼軌的打磨過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)扭矩傳感器采集轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦扭矩。實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉直流變頻電動(dòng)機(jī)和壓縮空氣瓶上的開(kāi)關(guān)閥，開(kāi)啟電磁氣閥的排氣閥，整個(gè)設(shè)備即處于停機(jī)、待用狀態(tài)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 的處理，可分析不同工況下磨石與鋼軌的相互作用行為，如施加的載荷(壓力)、磨石轉(zhuǎn)速、打磨時(shí)間與摩擦扭矩的變化關(guān)系；并可對(duì)磨石和鋼軌試樣的表面狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的觀察與微觀測(cè)試分析。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:一、采用直流變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)磨石安裝盤轉(zhuǎn)動(dòng)，這便于磨石轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)并保持恒定的轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍O 4500r/min，壓縮空氣通過(guò)空氣減壓閥保持恒定壓力，從而使鋼軌試樣與磨石之間的接觸壓力、相對(duì)轉(zhuǎn)速恒定，能準(zhǔn)確、方便的模擬出打磨過(guò)程中磨石與鋼軌之間的相互作用行為。二、磨石安裝盤和鋼軌安裝盤分別通過(guò)螺釘固定安裝磨石和鋼軌試樣，這使得磨石和鋼軌試樣的安裝、拆卸、更換十分方便，且能保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中磨石和鋼軌試樣的可靠接觸。三、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能同時(shí)準(zhǔn)確的記錄與測(cè)試施加的載荷、磨石的轉(zhuǎn)速、摩擦扭矩和打磨時(shí)間，并可對(duì)磨石和鋼軌試樣的表面狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的觀察與微觀測(cè)試分析。從而能準(zhǔn)確、可靠的分析出磨石種類、施加的載荷、磨石的轉(zhuǎn)速、摩擦扭矩、打磨時(shí)間、打磨后的形態(tài)等因素間的相互作用關(guān)系，進(jìn)而能為高速重載鐵路鋼軌的現(xiàn)場(chǎng)打磨設(shè)計(jì)與操作提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。上述的同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承均為單列向心推力球軸承，且兩個(gè)滾動(dòng)軸承的安裝方向相反。這使軸承能承受軸向和徑向兩個(gè)方向的載荷聯(lián)合作用，承載性能好，能承受現(xiàn)場(chǎng)鋼軌打磨要求的大載荷。上述的同軸的鋼軌安裝盤上安裝的鋼軌試樣為兩個(gè)，兩個(gè)鋼軌試樣在鋼軌安裝盤均勻分布。鋼軌安裝盤上對(duì)稱安裝兩塊相同的鋼軌試樣，這保證了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中磨石受到均勻軸向載荷作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也可對(duì)兩塊鋼軌試樣進(jìn)行對(duì)比分析，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。上述的鋼軌試樣的右側(cè)面設(shè)有傳感器孔，在該傳感器孔內(nèi)焊接固定有熱電偶傳感器。在鋼軌試樣的非接觸面上的傳感器孔內(nèi)焊接安裝的熱電偶傳感器，能準(zhǔn)確測(cè)量記錄打磨實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鋼軌溫度的變化情況，能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行更進(jìn)一步的全面分析。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是用本實(shí)用新型實(shí)施例的設(shè)備進(jìn)行的一次鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的摩擦扭矩與時(shí)間的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例·圖1示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為:一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其構(gòu)成是:一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其構(gòu)成是:底座I上從左至右依次安裝有直流變頻電動(dòng)機(jī)2、扭矩傳感器4、同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承6和氣缸8 ；直流變頻電動(dòng)機(jī)2軸通過(guò)第一聯(lián)軸器3與扭矩傳感器4左端相連接，扭矩傳感器4右端通過(guò)第二聯(lián)軸器5與兩個(gè)滾動(dòng)軸承6軸的左端連接，兩個(gè)滾動(dòng)軸承6軸的右端固定連接磨石安裝盤7 ;磨石安裝盤7的右盤面通過(guò)螺釘安裝有磨石；氣缸8內(nèi)部的活塞9通過(guò)向心球軸承23連接移動(dòng)桿10的右端，移動(dòng)桿10的左端固定連接鋼軌安裝盤18，鋼軌安裝盤18的左盤面通過(guò)螺釘安裝有鋼軌試樣22 ;移動(dòng)桿10的左部與豎桿11的上端固定連接，豎桿11的下端滑動(dòng)連接于橫梁25上，橫梁25固定在底座I上；氣缸8的進(jìn)氣口 8a和排氣口 8b分別通過(guò)進(jìn)氣管12a、排氣管12b與電磁氣閥13的進(jìn)氣閥和排氣閥連接；電磁氣閥13的進(jìn)氣閥通過(guò)氣管依次與空氣減壓閥14、過(guò)濾器15和壓縮空氣氣瓶17相連。本例的同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承6均為單列向心推力球軸承，且兩個(gè)滾動(dòng)軸承6的安裝方向相反。本例的同軸的鋼軌安裝盤18上安裝的鋼軌試樣22為兩個(gè)，兩個(gè)鋼軌試樣22在鋼軌安裝盤18均勻分布。[0039]本例的鋼軌試樣22的右側(cè)面設(shè)有傳感器孔，在該傳感器孔內(nèi)焊接固定有熱電偶傳感器。鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)采用本例的設(shè)備進(jìn)行了鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如下:磨石21的具體尺寸為150mmX 40mmX 55mm(外徑X內(nèi)徑X厚度)，在磨石非接觸面(左側(cè)表面)沿圓周均勻分布有螺紋孔，通過(guò)該螺紋孔及螺釘將磨石21固定安裝在磨石安裝盤7上；鋼軌試樣22的具體尺寸為80mmX30mmX30mm(長(zhǎng)X寬X高)，兩個(gè)鋼軌試樣22通過(guò)螺釘均勻安裝在鋼軌安裝盤18上。圖2為采用本例的設(shè)備進(jìn)行的一次鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的摩擦扭矩與時(shí)間的關(guān)系曲線；由圖2可見(jiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)出的摩擦扭矩基本穩(wěn)定，其平均值約為6.16N.m。實(shí)驗(yàn)后對(duì)鋼軌試樣打磨表面損傷進(jìn)行了微觀分析，實(shí)驗(yàn)后的鋼軌試樣的打磨表面微觀形貌圖表明:鋼軌試樣的表面粗糙度約為15.6 μ m，其表面存在有明顯的犁溝作用痕跡，這主要是鋼軌與磨石之間的滑動(dòng)磨損 造成。
權(quán)利要求1.一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其構(gòu)成是: 底座(1)上從左至右依次安裝有直流變頻電動(dòng)機(jī)(2)、扭矩傳感器(4)、同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承(6)和氣缸⑶； 直流變頻電動(dòng)機(jī)(2)軸通過(guò)第一聯(lián)軸器(3)與扭矩傳感器(4)左端相連接，扭矩傳感器(4)右端通過(guò)第二聯(lián)軸器(5)與兩個(gè)滾動(dòng)軸承(6)軸的左端連接，兩個(gè)滾動(dòng)軸承(6)軸的右端固定連接磨石安裝盤(7);磨石安裝盤(7)的右盤面通過(guò)螺釘安裝有磨石(21)； 氣缸(8)內(nèi)部的活塞(9)通過(guò)向心球軸承(23)連接移動(dòng)桿(10)的右端，移動(dòng)桿(10)的左端固定連接鋼軌安裝盤(18)，鋼軌安裝盤(18)的左盤面通過(guò)螺釘安裝有鋼軌試樣(22);移動(dòng)桿(10)的左部與豎桿(11)的上端固定連接，豎桿(11)的下端滑動(dòng)連接于橫梁(25)上，橫梁(25)固定在底座(1)上； 氣缸(8)的進(jìn)氣口 (8a)和排氣口 (8b)分別通過(guò)進(jìn)氣管(12a)、排氣管(12b)與電磁氣閥(13)的進(jìn)氣閥和排氣閥連接；電磁氣閥(13)的進(jìn)氣閥通過(guò)氣管依次與空氣減壓閥(14)、過(guò)濾器(15)和壓縮空氣氣瓶(17)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述的同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承(6)均為單列向心推力球軸承，且兩個(gè)滾動(dòng)軸承￠)的安裝方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述的鋼軌安裝盤(18)上安裝的鋼軌試樣(22)為兩個(gè)，兩個(gè)鋼軌試樣(22)在鋼軌安裝盤(18)均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述的鋼軌試樣(22)的右側(cè)面設(shè)有傳感器孔，在該傳感器孔內(nèi)焊接固定有熱電偶傳感器。
專利摘要一種鋼軌打磨實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其構(gòu)成是底座上從左至右依次安裝有直流變頻電動(dòng)機(jī)、扭矩傳感器、同軸的兩個(gè)滾動(dòng)軸承和氣缸；直流變頻電動(dòng)機(jī)軸依次通過(guò)第一聯(lián)軸器、扭矩傳感器、第二聯(lián)軸器與兩個(gè)滾動(dòng)軸承軸的左端連接，兩個(gè)滾動(dòng)軸承軸的右端固定連接磨石安裝盤；磨石安裝盤的右盤面通過(guò)螺釘安裝有磨石；氣缸內(nèi)部的活塞通過(guò)向心球軸承連接移動(dòng)桿的右端，移動(dòng)桿的左端固定連接鋼軌安裝盤，鋼軌安裝盤的左盤面通過(guò)螺釘安裝有鋼軌試樣；移動(dòng)桿的左部與豎桿的上端固定連接，豎桿的下端滑動(dòng)連接于底座的橫梁上；氣缸與氣壓裝置相連。該實(shí)驗(yàn)設(shè)備能方便地模擬出磨石與鋼軌之間的相互作用行為，能為高速重載鐵路鋼軌的現(xiàn)場(chǎng)打磨設(shè)計(jì)與操作提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N19/00GK203132971SQ201320101429
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者王文健, 劉啟躍, 顧凱凱, 丁昊昊, 王衡禹, 杜星, 石心余 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)