一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：為了克服現(xiàn)有的滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)不能實(shí)時(shí)檢測(cè)不同溫濕度和高速滾動(dòng)接觸工況下的滾動(dòng)接觸摩擦特性，并為研究輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本實(shí)用新型依據(jù)的原理是主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸帶動(dòng)主試件做自由滾動(dòng)，同時(shí)陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)通過同步圓弧齒型帶傳遞帶動(dòng)傳動(dòng)軸以及陪試主軸同步旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，并以車輪材料為主試件、鋼軌材料為陪試件，使得主試件與陪試件可以實(shí)現(xiàn)高速滾動(dòng)接觸。通過試驗(yàn)力加載器給主、陪試件之間施加載荷，并通過溫濕度控制箱實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)主、陪試件之間的溫濕度，模擬檢測(cè)出在不同溫濕度工況下的高速列車輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性。
【專利說明】
一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著列車速度的提高和軸重的加大，鐵路運(yùn)輸向科學(xué)研究提出一系列挑戰(zhàn)，許多關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題急需解決，其中輪軌滾動(dòng)接觸摩擦就是最復(fù)雜問題之一，它的解決對(duì)列車安全運(yùn)營(yíng)和降低運(yùn)輸成本以及發(fā)展高速列車具有重要的意義。目前，國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者基于滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，針對(duì)輪軌滾動(dòng)接觸摩擦的研究雖然不少，主要集中在軸向載荷、接觸載荷對(duì)于摩擦壽命的影響，但是，輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性影響因素很多，如外界溫濕度、滾動(dòng)速度，由于缺少理想的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，故沒有得到系統(tǒng)性的研究。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，以實(shí)時(shí)模擬檢測(cè)出不同溫濕度工況下的高速列車輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0003]這種機(jī)器著重解決以下幾個(gè)問題:
[0004](I)工作原理簡(jiǎn)單、可靠性高，可用于滾動(dòng)摩擦、接觸力學(xué)、滾動(dòng)接觸摩擦和磨耗等方面的教學(xué)和科研工作；
[0005](2)操縱方便，可實(shí)時(shí)檢測(cè)不同濕溫度工況下的試件滾動(dòng)接觸摩擦；
[0006](3)維修保養(yǎng)費(fèi)用低，采用高速伺服電機(jī)，可以模擬高速列車輪軌滾動(dòng)接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，本實(shí)用新型提供了一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)能實(shí)時(shí)檢測(cè)不同溫濕度工況下的高速滾動(dòng)接觸摩擦特性。本實(shí)用新型依據(jù)的原理是主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸[11]帶動(dòng)主試件[10]做自由滾動(dòng)，同時(shí)陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]通過同步圓弧齒型帶傳遞帶動(dòng)傳動(dòng)軸以及陪試主軸[12]同步旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]轉(zhuǎn)速，以車輪材料為主試件[10]、鋼軌材料為陪試件[13]，使得主試件[10]與陪試件[13]可以實(shí)現(xiàn)高速滾動(dòng)接觸。通過試驗(yàn)力加載器[6]給主、陪試件之間施加載荷，并通過溫濕度控制箱[8]調(diào)節(jié)主、陪試件之間的溫濕度，模擬檢測(cè)出不同溫濕度工況下的高速列車滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0008]技術(shù)方案
[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:為了克服現(xiàn)有的滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)不能實(shí)時(shí)檢測(cè)不同溫濕度和高速滾動(dòng)接觸工況下的滾動(dòng)接觸摩擦，并為研究輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。該溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)主要由五部分構(gòu)成:機(jī)架、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、溫濕控制機(jī)構(gòu)和微機(jī)控制機(jī)構(gòu)，其中機(jī)架主要由工作臺(tái)[7]、支架[3]、底板[4]組成；主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)
[I]、支撐座[2]、主動(dòng)軸[11]、主試件[10]組成；陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、陪試主軸[12]、陪試件[13]、試驗(yàn)力加載器[6]組成;溫濕控制機(jī)構(gòu)主要由溫濕控制箱[8]及密封帶組成;微機(jī)控制機(jī)構(gòu)主要由電器測(cè)控系統(tǒng)、軟件部分、計(jì)算機(jī)及輔件組成；主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、溫濕控制機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中主試件[10 ]與陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中陪試件[13 ]高速滾動(dòng)接觸，溫濕控制機(jī)構(gòu)通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)主試件[1 ]與陪試件[13]滾動(dòng)接觸時(shí)溫濕度。
[0010]主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中支撐座[2]支撐主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]，并通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)[7]上，調(diào)整主運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]，使得轉(zhuǎn)速達(dá)到25000轉(zhuǎn)/分，并通過主動(dòng)軸[11]帶動(dòng)主試件[10 ]高速滾動(dòng)。
[0011]陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、試驗(yàn)力加載器[6]通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)[7 ]上，調(diào)整陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5 ]，使得轉(zhuǎn)速達(dá)到25000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，通過陪試主軸[12]帶動(dòng)陪試件[13]高速滾動(dòng)，且以車輪材料為主試件、鋼軌材料為陪試件，調(diào)整試件間的相對(duì)位置，使得主試件、陪試件以300km/h相對(duì)速度滾動(dòng)接觸;試驗(yàn)力加載器[6]采用液壓作動(dòng)器加載機(jī)構(gòu)，使得主、陪試件之間產(chǎn)生15KN試驗(yàn)力，模擬高速列車輪軌滾動(dòng)接觸。
[0012]溫濕控制機(jī)構(gòu)中溫濕控制箱安裝在主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]和陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]之間，主試件及陪試件高速滾動(dòng)接觸在溫濕控制箱[8]內(nèi)部進(jìn)行;通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)對(duì)濕溫控制箱內(nèi)部的濕溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，模擬在不同溫濕度工況下的高速列車輪軌滾動(dòng)接觸，并檢測(cè)出高速列車輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014](I)本實(shí)用新型與現(xiàn)有滾動(dòng)摩擦試驗(yàn)機(jī)最大不同之處在于可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)改變?cè)嚰L動(dòng)接觸時(shí)的溫濕度，檢測(cè)出不同溫濕度工況下的滾動(dòng)接觸摩擦特性，為研究不同溫濕度工況下的輪軌滾動(dòng)接觸科研工作提供依據(jù)。
[0015](2)改進(jìn)了現(xiàn)有摩擦試驗(yàn)機(jī)不能進(jìn)行高速工況下的滾動(dòng)接觸，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均運(yùn)用了高速伺服電機(jī)，可仿真高速滾動(dòng)接觸工況下試件滾動(dòng)接觸摩擦現(xiàn)象。
[0016](3)工作原理簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度高、易于安裝、維修費(fèi)用低，很好的節(jié)省人力物力。
【附圖說明】
[0017]圖1為溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)外觀示意圖。
[0018]圖2為溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)零件示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[1]、支撐座[2]、支架[3]、底板[4]、陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、試驗(yàn)力加載器[6]、工作臺(tái)[7]、溫濕控制箱[8]、螺釘[9]、主試件
[10]、主動(dòng)軸[11]、陪試主軸[12]、陪試件[13]
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(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)的說明:
[0021]如附圖1、附圖2所示，本實(shí)用新型的組成包括機(jī)架、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、溫濕控制機(jī)構(gòu)和微機(jī)控制機(jī)構(gòu)。
[0022]實(shí)施例1、一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其中:主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[1]、支撐座[2]、主試件[10]、主動(dòng)軸[11]組成，支撐座
[2]支撐主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分伺服電機(jī)[I]，通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)[7]上，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]通過主動(dòng)軸[11]與主試件[10]連接形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I ]帶動(dòng)主試件[10]的自由滾動(dòng)。
[0023]實(shí)施例2、一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其中:陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、試驗(yàn)力加載器[6]、陪試主軸[12]、陪試件[13]組成;陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、試驗(yàn)力加載器[6]通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)上，陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]通過陪試主軸[12]與陪試件[13]連接形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，可實(shí)現(xiàn)陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]帶動(dòng)陪試件[13]的自由滾動(dòng)。試驗(yàn)力加載器[6]采用液壓作動(dòng)器加載機(jī)構(gòu)，使得主、陪試件之間可產(chǎn)生最大試驗(yàn)力30KN。
[0024]實(shí)施例3、一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其中:溫濕控制機(jī)構(gòu)主要由一個(gè)溫濕控制箱[8]及密封條組成。溫濕控制箱安裝在主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)
[I]和陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]之間，通過密封帶進(jìn)行密封，使得主試件[10]與陪試件[13]滾動(dòng)接觸在溫濕控制箱[8]內(nèi)部進(jìn)行。通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)對(duì)濕溫控制箱內(nèi)部的濕溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并檢測(cè)得出試件在不同溫濕度工況下的高速滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0025]本實(shí)用新型的工作方法如下:
[0026]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)意在研究不同溫濕度工況下的高速列車輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性，在實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)人員先檢查主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]、陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)
[5]是否能正常工作，然后打開伺服電機(jī)開關(guān)，以車輪材料為主試件[10]、鋼軌材料為陪試件[13]，調(diào)試好主試件[10]和陪試件[13]的相對(duì)位置，調(diào)整轉(zhuǎn)速，主、陪試件均以25000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主試件[10]和陪試件[13]高速滾動(dòng)接觸。通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)把需要施加的應(yīng)力輸入試驗(yàn)力加載器[6]，給主試件[10]和陪試件[13]之間輸入15KN的應(yīng)力，模擬高速列車輪軌滾動(dòng)接觸間應(yīng)力狀態(tài)；打開溫濕控制箱[8]，通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)改變溫濕控制箱
[8]內(nèi)部溫濕度，模擬高速列車在不同溫濕度工況下的輪軌滾動(dòng)接觸，微機(jī)控制機(jī)構(gòu)采集數(shù)據(jù)并處理及進(jìn)行控制、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)視、測(cè)量、記錄試驗(yàn)過程中的試驗(yàn)力、試驗(yàn)扭矩、摩擦系數(shù)等，通過得出的數(shù)據(jù)分析得出高速列車在不同溫濕度工況下的輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0027]本溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)可在交流220V電壓、室溫10_35°C范圍內(nèi)下正常工作，適宜安裝在地面平整的一樓，機(jī)器工作原理簡(jiǎn)單，檢測(cè)過程快速精確，工作安全可靠，可實(shí)時(shí)檢測(cè)不同濕溫度工況下的滾動(dòng)接觸摩擦特性。
[0028]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改造，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)主要由五部分構(gòu)成:機(jī)架、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、溫濕控制機(jī)構(gòu)和微機(jī)控制機(jī)構(gòu)，其中機(jī)架主要由工作臺(tái)[7]、支架[3]、底板[4]組成;主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[1]、支撐座[2 ]、主動(dòng)軸[11 ]、主試件[10 ]組成;陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5 ]、陪試主軸[12]、陪試件[13]、試驗(yàn)力加載器[6]組成;溫濕控制機(jī)構(gòu)主要由溫濕控制箱[8]及密封帶組成;微機(jī)控制機(jī)構(gòu)主要由電器測(cè)控系統(tǒng)、軟件部分、計(jì)算機(jī)及輔件組成;主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、溫濕控制機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架上，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中主試件[10 ]與陪試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中陪試件[13]高速滾動(dòng)接觸，溫濕控制機(jī)構(gòu)通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)主試件[10]與陪試件[13]滾動(dòng)接觸時(shí)溫濕度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:支撐座[2]支撐主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]，并通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)[7]上，調(diào)整主運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I ]，使得轉(zhuǎn)速達(dá)到25000轉(zhuǎn)/分，并通過主動(dòng)軸[11 ]帶動(dòng)主試件[10]高速滾動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]、試驗(yàn)力加載器[6]通過螺釘[9]擰緊固定在工作臺(tái)[7]上，調(diào)整陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]，使得轉(zhuǎn)速達(dá)到25000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，通過陪試主軸[12]帶動(dòng)陪試件[13]高速滾動(dòng)，且以車輪材料為主試件、鋼軌材料為陪試件，調(diào)整試件間的相對(duì)位置，使得主試件、陪試件以300km/h相對(duì)速度滾動(dòng)接觸;試驗(yàn)力加載器[6]采用液壓作動(dòng)器加載機(jī)構(gòu)，使得主、陪試件之間產(chǎn)生15KN試驗(yàn)力，模擬高速列車輪軌滾動(dòng)接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫濕度實(shí)時(shí)可調(diào)的高速滾動(dòng)接觸摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:溫濕控制箱安裝在主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[I]和陪試運(yùn)動(dòng)部分高速伺服電機(jī)[5]之間，主試件及陪試件高速滾動(dòng)接觸在溫濕控制箱[8]內(nèi)部進(jìn)行;通過微機(jī)控制機(jī)構(gòu)對(duì)濕溫控制箱內(nèi)部的濕溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，模擬在不同溫濕度工況下的高速列車輪軌滾動(dòng)接觸，并檢測(cè)出高速列車輪軌滾動(dòng)接觸摩擦特性。
【文檔編號(hào)】G01N3/56GK205538520SQ201620058408
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日
【發(fā)明人】肖乾, 楊逸航, 鄭繼峰
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)