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专利摘要

本发明公开了一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机与模拟试验方法，试验机的结构主要由驱动电机、三个齿轮组、滑差调节装置、离合器、垂向力加载装置、转动惯量盘、模拟轮轨、磁粉制动器、压力传感器、扭矩传感器、编码器等组成。模拟试验方法通过配置试验初始参数后启动装置，待系统稳定时启动电缸，用于模拟轮轨载荷；进一步，通过调节离合器状态、磁粉制动器位置和加载力矩大小、驱动电机控制模式和模拟坡道所需力矩大小，可以实现轮轨黏着、停车制动、长大下坡匀速运动、长大上坡匀速牵引共四种工况下的模拟试验。本发明对研究多种工况下轮轨界面黏着机理及黏着调控等具有重要意义。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202211301015.2
申请日期:
2022-10-24
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01M17/10
发明/设计人:
王文健，宋辛辛，师陆冰，丁昊昊，林强，郭俊，周仲荣，赵鑫，温泽峰，刘启跃
权利要求: 1.一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机，其特征在于，驱动电机(1)与齿轮组A(3)通过联轴器(2)连接，其中齿轮组A(3)包括依次啮合的齿轮Z1(4)、齿轮Z2(5)、齿轮Z3(7)、齿轮Z4(6)，齿轮Z1(4)与Z2(5)传动比为3，齿轮Z2(5)与Z4(6)传动比为1，齿轮Z3(7)为换向轮，齿轮Z4(6)的轴与滑差调节装置(8)输入轴通过联轴器连接，滑差调节装置(8)输出轴与离合器2(12)连接，齿轮组B(14)与离合器2(12)另一端连接，齿轮组B(14)包括相互啮合的齿轮Z5(15)、齿轮Z6(18)，齿轮Z5(15)与Z6(18)的传动比为1/3，齿轮Z6(18)一端与转动惯量盘(16)通过万向节连接，另一端与模拟轮试样(20)连接，模拟轮试样(20)左侧与编码器1(19)连接，垂向力加载装置(13)与齿轮Z5(15)、齿轮Z6(18)轴通过轴承连接，齿轮Z2(5)轴与离合器1(28)连接，离合器1(28)与扭矩传感器(23)通过联轴器连接，扭矩传感器(23)与模拟轨试样(21)连接，模拟轨试样(21)右侧与编码器2(22)连接，齿轮组C(25)连接于离合器1(28)左侧，齿轮组C(25)包括相互啮合的齿轮Z7(27)、齿轮Z8(26)，齿轮Z8(26)与制动器(24)通过联轴器连接；滑差调节装置(8)包括行星齿轮差速器和加载电机(9)；垂向力加载装置(13)包括活动杆(1301)与齿轮Z5(15)轴和齿轮Z6(18)轴通过轴承连接，加载电缸(1307)安装于机架(17)上，加载电缸伸缩杆顶部安装有力传感器(1302)，用于检测加载于模拟轮试样上的垂向力大小。2.如权利要求1所述的一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机的模拟黏着试验方法，其特征在于，模拟黏着试验时，转动惯量盘(16)不连接，离合器1(28)和离合器2(12)闭合，驱动电机(1)、齿轮Z2(5)、齿轮Z3(7)、齿轮Z4(6)、滑差调节装置(8)、垂向力加载装置(13)、齿轮组B(14)、编码器1(19)、编码器2(22)、模拟轮(20)、模拟轨(21)、扭矩传感器(23)构成封闭系统，其中滑差调节装置(8)传动比为3，齿轮组B(14)传动比为1/3，整个机械封闭系统总传动比为1；试验开始时，采用转速控制驱动电机(1)，使模拟轮试样(20)和模拟轨试样(21)以恒定转速旋转，控制加载电缸(1307)向轮轨试样之间加载恒定的力，待系统稳定后，无级调节加载电机(9)转矩，使轮轨之间产生蠕滑，进行轮轨黏着试验；利用扭矩传感器(23)测量模拟轮试样(20)、模拟轨试样(21)之间的切向力，利用力传感器(1302)测量加载法向力大小，轮轨切向力除以轮轨法向力即为轮轨间黏着系数；利用编码器1(19)、编码器2(22)测量轮轨试样的转速，计算出轮轨试样转速差，根据转速差除以模拟轮试样转速得到蠕滑率，最后由数据采集与处理系统显示轮轨黏着—蠕滑特性曲线。3.如权利要求1所述的一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机的模拟停车制动试验方法，其特征在于，模拟停车制动试验时，制动器(24)与齿轮Z8(26)通过联轴器连接，转动惯量盘(16)与齿轮Z6(18)通过万向节连接，驱动电机(1)以转速控制模式使整个系统以恒定转速运行，控制加载电缸(1307)向轮轨试样之间加载恒定的力，待系统稳定后，此时离合器1(28)、离合器2(12)脱开，驱动电机(1)停止运转，同时制动器(24)通电，输入制动力矩，模拟停车制动过程，由数据采集与处理系统显示轮轨黏着—蠕滑特性曲线。4.如权利要求1所述的一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机的模拟长大下坡匀速制动试验方法，其特征在于，模拟长大下坡匀速制动试验时，将制动器(24)与齿轮Z8(26)轴通过联轴器连接，转动惯量盘(16)与齿轮Z6(18)通过万向节连接，驱动电机(1)以转速控制模式使整个系统以恒定转速运行，控制加载电缸(1307)向轮轨试样之间加载恒定的力，待系统稳定后，此时离合器1(28)脱开，离合器2(12)闭合，驱动电机(1)以力矩控制方式模拟列车沿坡道运行方向产生加速度，制动器(24)输入制动力矩，使列车匀速运行，模拟下坡匀速制动过程，由数据采集与处理系统显示轮轨黏着—蠕滑特性曲线。5.如权利要求1所述的一种多功能轮轨黏着蠕滑试验机的模拟长大上坡匀速牵引试验方法，其特征在于，模拟长大上坡匀速牵引试验时，制动器(24)与齿轮Z5(15)通过联轴器连接，转动惯量盘(16)与齿轮Z6(18)通过万向节连接，驱动电机(1)以转速控制模式使整个系统以一定转速运行，控制加载电缸(1307)向轮轨试样之间加载恒定的力，待系统稳定后，此时离合器1(28)闭合，离合器2(12)脱开，驱动电机(1)以力矩控制模式模拟列车上坡所需牵引力，制动器(24)输入制动力矩，模拟列车上坡过程所受阻力，使列车匀速运行，模拟列车匀速上坡牵引过程，由数据采集与处理系统显示轮轨黏着—蠕滑特性曲线。