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高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置

高速列车轮轨耦合动力学分析车辆轨道耦合加载装置

模拟高铁荷载的单桩竖向循环加载试验装置

一、装置介绍

轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置,包括反力架以及位于反力架下方的高速铁路轨道模拟结构。可以同时模拟列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力、横向力和纵向力,并且横向力、垂向力和纵向力结合模拟其他方向的作用力,使得试验结果更加贴合实际。

转向架模拟机构模拟高速列车转向架,垂向力和横向力传递至转向架模拟机构,可以模拟列车实际运行中垂向力和横向力对轨道结构的作用。

而纵向力则通过锁扣直接传递到钢轨上,可以模拟列车实际运行中纵向力对轨道结构的作用。



二、设备组成

1、加载台架

采用框架式结构或者龙门结构;工作台带T型槽,方便试验件或工装安装;反力支座,放置水平作动器,高度可调节。

2、加载模块系统

垂横纵向力加载系统:

垂向加载:采用液压伺服作动器,Z大加载力可达500kN,通过高精度压力传感器实时监测载荷,控制精度达±0.5% FS,实现垂向力的精确加载与动态调节,模拟列车轴重及簧下质量对轮轨的作用。

横向加载:配备电动伺服推杆,Z大推力200kN,位移分辨率 0.01mm,可实现横向力的精准控制,模拟列车通过曲线时的离心力、横向振动等工况下的轮轨横向作用力。

纵向加载:利用电液伺服系统,Z大牵引力/制动力300kN,加载速率可在0 - 10kN/s 范围内调节,模拟列车启动、制动、牵引过程中轮轨间的纵向力变化,以及车轮空转、滑行等特殊工况。

油源:

油源总流量2000L/min;系统压力21Mpa;系统总功率100kW;水冷却系统。


3、数据监测与采集系统:

力传感器:在车轮与轨道接触部位安装多轴力传感器,可同步测量垂横纵向力,测量精度±1%;在钢轨、轨枕关键部位粘贴应变片,监测结构应力变化。

位移与速度监测:使用位移传感器测量车轮与轨道间的相对位移,精度0.01mm;通过编码器与测速电机实时获取车轮转速与运行速度。

数据采集与处理:采用高速数据采集卡,采样频率≥10kHz,将传感器数据传输至工控机,利用专业数据处理软件进行实时显示、存储与分析,绘制力-时间、位移-时间等曲线,自动生成实验报告。

4、伺服控制系统、多通道协调加载软件

硬件组成:以PLC 控制器为核心,搭配伺服驱动器、变频器、触摸屏等设备,实现对加载系统、运动模拟系统的精准控制与协调运行。

软件设计:采用开发PC端控制软件,操作人员可通过触摸屏设置实验参数(如车速、轴重、轨道不平顺类型等),软件根据预设参数自动控制各系统运行,并实时反馈设备状态与实验数据。

三、技术指标

垂向加载力范围:0-500kN,控制精度±0.5% FS

横向加载力范围:0-200kN,控制精度±1% FS

纵向加载力范围:0-300kN,控制精度±1% FS

车轮转速范围:0-600r/min(对应车速0-350km/h)

轨道不平顺模拟类型:高低、轨向、水平、扭曲等

数据采集频率:≥10kHz


四、应用场景

轮轨系统设计优化:通过模拟不同工况下的轮轨垂横纵向力耦合作用,评估车轮踏面外形、轨道结构参数等设计方案的合理性,优化轮轨匹配关系,降低轮轨磨耗与噪声,提高列车运行安全性与舒适性。

材料研发与性能评估:测试车轮、钢轨新材料在复杂受力状态下的力学性能、耐磨性能及疲劳寿命,为新材料的研发与应用提供实验依据。

轨道维护与病害分析:模拟轨道不平顺、钢轨磨耗等病害对轮轨力的影响,研究病害发展规律,为轨道维护策略制定、检测设备研发提供技术支持。


详情:

规格参数

  • 行业分类:

    仪器仪表/试验机/其他试验机

  • 产品类别:

  • 品  牌:

    旭联仪器

  • 规格型号:

    定制

  • 库  存:

    10

  • 生 产 商:

    济南旭联仪器设备有限公司

  • 产  地:

    中国山东省济南市

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