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专利摘要

本发明公开了一种轮轨撒砂增黏模拟实验方法及撒砂器结构，实验方法为：计算现场撒砂过程中的轨面砂粒分布密度和特征接触长度；根据模拟轮轨试样直径计算模拟实验中的特征接触长度，并基于现场与模拟实验特征接触长度的缩放比例等效计算模拟实验轨面砂粒分布密度；进一步计算得到实验中所需的撒砂流量；最后，在双盘式轮轨滚动接触模拟实验机进行低黏着工况下的轮轨撒砂增黏实验；撒砂器由砂箱、一级下砂阀、集砂箱‑左仓、集砂箱‑右仓、位移滑台、二级下砂阀‑左、二级下砂阀‑右和文丘里喷头构成。本发明实现了轮轨撒砂增黏模拟实验中撒砂量的等效模拟；也实现了在轮轨撒砂模拟实验中对撒砂量进行精准调控和实时监测。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210229772.7
申请日期:
2022-03-09
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01M17/08 ; G01N19/02 ; B61C15/10
发明/设计人:
王文健，师陆冰，丁昊昊，舒康，张沭玥，林强，郭俊，刘启跃，周仲荣
权利要求: 1.一种轮轨撒砂增黏模拟实验方法，其特征在于，在双盘式轮轨滚动接触模拟实验机进行低黏着工况下的轮轨撒砂增黏模拟实验，包括以下步骤：步骤1：根据现场实际运行条件计算现场撒砂过程中的轨面砂粒分布密度q0：式中，N为现场车轮转速，R为现场车轮半径，B为现场撒砂时钢轨表面有效落砂宽度，Q0为现场撒砂流量；根据车轮直径与增黏颗粒粒径计算现场特征接触长度l0：式中，d为增黏砂子颗粒中位粒径；步骤2：由模拟轮轨直径与增黏颗粒粒径计算模拟实验中的特征接触长度l：式中，r1、r2分别为模拟轮轨试样半径；特征接触长度l为单个增黏砂子颗粒与轮轨界面发生相互接触及相互作用的距离区间；根据步骤1的计算结果等效计算模拟实验轨面砂粒分布密度q：步骤3：按照最大赫兹接触应力、转速、蠕滑率与现场轮轨接触条件一致的原则计算模拟实验中的法向力、转速与蠕滑率，并根据步骤2计算结果和模拟试样转速计算模拟实验中的撒砂流量Q：Q＝2nπr1bq式中，n为模拟轮轨试样转速，r1为模拟轮轨试样半径，b为模拟实验中钢轨表面有效落砂宽度；步骤4：根据步骤3得到的模拟实验参数进行轮轨撒砂增黏实验，实验过程中通过向轮轨试样表面施加介质模拟轮轨低黏着工况，记录实验中的轮轨黏着系数作为撒砂增黏效果评价指标，并可通过称重、试样表面/次表面损伤分析表征撒砂增黏过程中的轮轨磨损和损伤。2.一种轮轨撒砂增黏模拟实验撒砂器结构，其特征在于，撒砂器由砂箱(1)、一级下砂阀(2)、集砂箱、位移滑台(5)、二级下砂阀和文丘里喷头(8)构成；其中，集砂箱安装于位移滑台(5)上，又分为集砂箱-左仓(3)和集砂箱-右仓(4)；二级下砂阀分为二级下砂阀-左(6)和二级下砂阀-右(7)，二级下砂阀-左(6)安装于集砂箱-左仓(3)底部，二级下砂阀-右(7)安装于集砂箱-右仓(4)底部。3.根据权利要求2所述的一种轮轨撒砂增黏模拟实验撒砂器结构，其特征在于，所述砂箱(1)、集砂箱-左仓(3)和集砂箱-右仓(4)均为量杯式结构。4.根据权利要求3所述的一种轮轨撒砂增黏模拟实验撒砂器结构的撒砂流量监测和控制方法，其特征在于，在撒砂过程中，保持二级下砂阀-左(6)为最大开度使集砂箱-左仓(3)无砂粒堆积，则实验过程中的实时撒砂流量由单位监测时间t内砂箱(1)存储砂子颗粒减少量ΔV1和集砂箱-右仓(4)砂子颗粒增加量ΔV2计算得到，实现模拟实验中的撒砂流量实时监测，计算式为：Q＝ρ(ΔV1－ΔV2)/t其中，ρ为颗粒堆积密度；若Q大于设定的模拟撒砂流量，则通过减小一级下砂阀(2)开度或调节位移滑台(5)减小集砂箱-左舱(3)落入砂子颗粒比例或两种方式联合，减小撒砂流量；若Q小于设定的模拟撒砂流量，则进行反向调节。