一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于滚动接触摩擦试验技术领域，具体涉及一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：为了克服现有的滚动接触摩擦试验机不能实时检测不同温湿度和高速滚动接触工况下的滚动接触摩擦特性，并为研究轮轨滚动接触摩擦特性提供实验依据。本实用新型依据的原理是主动运动部分高速伺服电机驱动主动轴带动主试件做自由滚动，同时陪试运动部分高速伺服电机通过同步圆弧齿型带传递带动传动轴以及陪试主轴同步旋转，调节主动运动部分高速伺服电机驱动、陪试运动部分高速伺服电机转速，并以车轮材料为主试件、钢轨材料为陪试件，使得主试件与陪试件可以实现高速滚动接触。通过试验力加载器给主、陪试件之间施加载荷，并通过温湿度控制箱实时调节主、陪试件之间的温湿度，模拟检测出在不同温湿度工况下的高速列车轮轨滚动接触摩擦特性。
【专利说明】
一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机
技术领域
[0001]本实用新型属于滚动接触摩擦试验技术领域，具体涉及一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机。
【背景技术】
[0002]随着列车速度的提高和轴重的加大，铁路运输向科学研究提出一系列挑战，许多关键科学技术问题急需解决，其中轮轨滚动接触摩擦就是最复杂问题之一，它的解决对列车安全运营和降低运输成本以及发展高速列车具有重要的意义。目前，国内诸多学者基于滚动接触摩擦试验机，针对轮轨滚动接触摩擦的研究虽然不少，主要集中在轴向载荷、接触载荷对于摩擦寿命的影响，但是，轮轨滚动接触摩擦特性影响因素很多，如外界温湿度、滚动速度，由于缺少理想的实验设备，故没有得到系统性的研究。本实用新型在现有的滚动接触摩擦试验机上进行改进，设计出一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，以实时模拟检测出不同温湿度工况下的高速列车轮轨滚动接触摩擦特性。
[0003]这种机器着重解决以下几个问题:
[0004](I)工作原理简单、可靠性高，可用于滚动摩擦、接触力学、滚动接触摩擦和磨耗等方面的教学和科研工作；
[0005](2)操纵方便，可实时检测不同湿温度工况下的试件滚动接触摩擦；
[0006](3)维修保养费用低，采用高速伺服电机，可以模拟高速列车轮轨滚动接触。
【发明内容】
[0007]为了克服现有的技术不足，本实用新型提供了一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，该试验机能实时检测不同温湿度工况下的高速滚动接触摩擦特性。本实用新型依据的原理是主动运动部分高速伺服电机[I]驱动主动轴[11]带动主试件[10]做自由滚动，同时陪试运动部分高速伺服电机[5]通过同步圆弧齿型带传递带动传动轴以及陪试主轴[12]同步旋转，调节陪试运动部分高速伺服电机[5]转速，以车轮材料为主试件[10]、钢轨材料为陪试件[13]，使得主试件[10]与陪试件[13]可以实现高速滚动接触。通过试验力加载器[6]给主、陪试件之间施加载荷，并通过温湿度控制箱[8]调节主、陪试件之间的温湿度，模拟检测出不同温湿度工况下的高速列车滚动接触摩擦特性。
[0008]技术方案
[0009]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:为了克服现有的滚动接触摩擦试验机不能实时检测不同温湿度和高速滚动接触工况下的滚动接触摩擦，并为研究轮轨滚动接触摩擦特性提供实验依据。该温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机主要由五部分构成:机架、主动运动机构、陪试运动机构、温湿控制机构和微机控制机构，其中机架主要由工作台[7]、支架[3]、底板[4]组成；主动运动机构主要由主动运动部分高速伺服电机
[I]、支撑座[2]、主动轴[11]、主试件[10]组成；陪试运动机构主要由陪试运动部分高速伺服电机[5]、陪试主轴[12]、陪试件[13]、试验力加载器[6]组成;温湿控制机构主要由温湿控制箱[8]及密封带组成;微机控制机构主要由电器测控系统、软件部分、计算机及辅件组成；主动运动机构、陪试运动机构、温湿控制机构安装在机架上，主动运动机构中主试件[10 ]与陪试运动机构中陪试件[13 ]高速滚动接触，温湿控制机构通过微机控制机构调节主试件[1 ]与陪试件[13]滚动接触时温湿度。
[0010]主动运动机构中支撑座[2]支撑主动运动部分高速伺服电机[I]，并通过螺钉[9]拧紧固定在工作台[7]上，调整主运动部分高速伺服电机[I]，使得转速达到25000转/分，并通过主动轴[11]带动主试件[10 ]高速滚动。
[0011]陪试运动部分高速伺服电机[5]、试验力加载器[6]通过螺钉[9]拧紧固定在工作台[7 ]上，调整陪试运动部分高速伺服电机[5 ]，使得转速达到25000转/分，转动方向与主动运动部分高速伺服电机[I]转动方向相反，通过陪试主轴[12]带动陪试件[13]高速滚动，且以车轮材料为主试件、钢轨材料为陪试件，调整试件间的相对位置，使得主试件、陪试件以300km/h相对速度滚动接触;试验力加载器[6]采用液压作动器加载机构，使得主、陪试件之间产生15KN试验力，模拟高速列车轮轨滚动接触。
[0012]温湿控制机构中温湿控制箱安装在主动运动部分高速伺服电机[I]和陪试运动部分高速伺服电机[5]之间，主试件及陪试件高速滚动接触在温湿控制箱[8]内部进行;通过微机控制机构对湿温控制箱内部的湿温度实时调节，模拟在不同温湿度工况下的高速列车轮轨滚动接触，并检测出高速列车轮轨滚动接触摩擦特性。
[0013]现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014](I)本实用新型与现有滚动摩擦试验机最大不同之处在于可以实现实时改变试件滚动接触时的温湿度，检测出不同温湿度工况下的滚动接触摩擦特性，为研究不同温湿度工况下的轮轨滚动接触科研工作提供依据。
[0015](2)改进了现有摩擦试验机不能进行高速工况下的滚动接触，主动运动机构、陪试运动机构均运用了高速伺服电机，可仿真高速滚动接触工况下试件滚动接触摩擦现象。
[0016](3)工作原理简单、检测精度高、易于安装、维修费用低，很好的节省人力物力。
【附图说明】
[0017]图1为温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机外观示意图。
[0018]图2为温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机零件示意图。
[0019]附图标记:主动运动部分高速伺服电机[1]、支撑座[2]、支架[3]、底板[4]、陪试运动部分高速伺服电机[5]、试验力加载器[6]、工作台[7]、温湿控制箱[8]、螺钉[9]、主试件
[10]、主动轴[11]、陪试主轴[12]、陪试件[13]
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0021]如附图1、附图2所示，本实用新型的组成包括机架、主动运动机构、陪试运动机构、温湿控制机构和微机控制机构。
[0022]实施例1、一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其中:主动运动机构主要由主动运动部分高速伺服电机[1]、支撑座[2]、主试件[10]、主动轴[11]组成，支撑座
[2]支撑主动运动部分伺服电机[I]，通过螺钉[9]拧紧固定在工作台[7]上，主动运动部分高速伺服电机[I]通过主动轴[11]与主试件[10]连接形成转动副，可实现主动运动部分高速伺服电机[I ]带动主试件[10]的自由滚动。
[0023]实施例2、一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其中:陪试运动机构主要由陪试运动部分高速伺服电机[5]、试验力加载器[6]、陪试主轴[12]、陪试件[13]组成;陪试运动部分高速伺服电机[5]、试验力加载器[6]通过螺钉[9]拧紧固定在工作台上，陪试运动部分高速伺服电机[5]通过陪试主轴[12]与陪试件[13]连接形成转动副，可实现陪试运动部分高速伺服电机[5]带动陪试件[13]的自由滚动。试验力加载器[6]采用液压作动器加载机构，使得主、陪试件之间可产生最大试验力30KN。
[0024]实施例3、一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其中:温湿控制机构主要由一个温湿控制箱[8]及密封条组成。温湿控制箱安装在主动运动部分高速伺服电机
[I]和陪试运动部分高速伺服电机[5]之间，通过密封带进行密封，使得主试件[10]与陪试件[13]滚动接触在温湿控制箱[8]内部进行。通过微机控制机构对湿温控制箱内部的湿温度实时调节，并检测得出试件在不同温湿度工况下的高速滚动接触摩擦特性。
[0025]本实用新型的工作方法如下:
[0026]本实用新型设计意在研究不同温湿度工况下的高速列车轮轨滚动接触摩擦特性，在实验前，实验人员先检查主动运动部分高速伺服电机[I]、陪试运动部分高速伺服电机
[5]是否能正常工作，然后打开伺服电机开关，以车轮材料为主试件[10]、钢轨材料为陪试件[13]，调试好主试件[10]和陪试件[13]的相对位置，调整转速，主、陪试件均以25000转/分转速转动，实现主试件[10]和陪试件[13]高速滚动接触。通过微机控制机构把需要施加的应力输入试验力加载器[6]，给主试件[10]和陪试件[13]之间输入15KN的应力，模拟高速列车轮轨滚动接触间应力状态；打开温湿控制箱[8]，通过微机控制机构改变温湿控制箱
[8]内部温湿度，模拟高速列车在不同温湿度工况下的轮轨滚动接触，微机控制机构采集数据并处理及进行控制、实时动态监视、测量、记录试验过程中的试验力、试验扭矩、摩擦系数等，通过得出的数据分析得出高速列车在不同温湿度工况下的轮轨滚动接触摩擦特性。
[0027]本温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机可在交流220V电压、室温10_35°C范围内下正常工作，适宜安装在地面平整的一楼，机器工作原理简单，检测过程快速精确，工作安全可靠，可实时检测不同湿温度工况下的滚动接触摩擦特性。
[0028]上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，该试验机主要由五部分构成:机架、主动运动机构、陪试运动机构、温湿控制机构和微机控制机构，其中机架主要由工作台[7]、支架[3]、底板[4]组成;主动运动机构主要由主动运动部分高速伺服电机[1]、支撑座[2 ]、主动轴[11 ]、主试件[10 ]组成;陪试运动机构主要由陪试运动部分高速伺服电机[5 ]、陪试主轴[12]、陪试件[13]、试验力加载器[6]组成;温湿控制机构主要由温湿控制箱[8]及密封带组成;微机控制机构主要由电器测控系统、软件部分、计算机及辅件组成;主动运动机构、陪试运动机构、温湿控制机构安装在机架上，主动运动机构中主试件[10 ]与陪试运动机构中陪试件[13]高速滚动接触，温湿控制机构通过微机控制机构调节主试件[10]与陪试件[13]滚动接触时温湿度。2.根据权利要求1所述的一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其特征在于:支撑座[2]支撑主动运动部分高速伺服电机[I]，并通过螺钉[9]拧紧固定在工作台[7]上，调整主运动部分高速伺服电机[I ]，使得转速达到25000转/分，并通过主动轴[11 ]带动主试件[10]高速滚动。3.根据权利要求1所述的一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其特征在于:陪试运动部分高速伺服电机[5]、试验力加载器[6]通过螺钉[9]拧紧固定在工作台[7]上，调整陪试运动部分高速伺服电机[5]，使得转速达到25000转/分，转动方向与主动运动部分高速伺服电机[I]转动方向相反，通过陪试主轴[12]带动陪试件[13]高速滚动，且以车轮材料为主试件、钢轨材料为陪试件，调整试件间的相对位置，使得主试件、陪试件以300km/h相对速度滚动接触;试验力加载器[6]采用液压作动器加载机构，使得主、陪试件之间产生15KN试验力，模拟高速列车轮轨滚动接触。4.根据权利要求1所述的一种温湿度实时可调的高速滚动接触摩擦试验机，其特征在于:温湿控制箱安装在主动运动部分高速伺服电机[I]和陪试运动部分高速伺服电机[5]之间，主试件及陪试件高速滚动接触在温湿控制箱[8]内部进行;通过微机控制机构对湿温控制箱内部的湿温度实时调节，模拟在不同温湿度工况下的高速列车轮轨滚动接触，并检测出高速列车轮轨滚动接触摩擦特性。
【文档编号】G01N3/56GK205538520SQ201620058408
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】肖乾, 杨逸航, 郑继峰
【申请人】华东交通大学