一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置

摘要

本发明公开了一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置，包括工作台、工件驱动机构、测量系统和加压装置。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本装置的工件驱动机构提供了打磨压力与打磨速度，通过调节电机转速与加压装置的压力，模拟实际打磨作业时的打磨速度与打磨压力。通过工件驱动机构带动砂轮转动，与实际作业中的砂轮工作原理相同。同时，装置配套了电气控制系统，可对砂轮的实际打磨压力、转速等进行实时测量，对液压压力与工件转速进行实时调节，最终得到与实际打磨作业相近的砂轮磨耗比，科学、准确地反映出快速打磨砂轮的打磨性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置。

背景技术

随着我国铁路运输高速重载的快速发展，轮轨接触摩擦而造成的钢轨损伤越来越严重，出现如波磨、裂纹、肥边、剥落等病害，钢轨打磨是最为经济有效的钢轨表面维护和保养措施。钢轨打磨能预防和消除钢轨表面的损伤，延长钢轨的使用寿命，是一种有效而且非常经济的维修手段。

快速打磨车带动砂轮高速行驶，对钢轨进行磨削作用。砂轮以一定角度安装在快速打磨车上，通过快速打磨车对砂轮施加一定压力，与钢轨表面接触；与此同时快速打磨车沿着钢轨前进，对钢轨线路进行打磨作业。钢轨打磨过程中钢轨与砂轮界面存在复杂的材料去除和摩擦学行为。

我国钢轨打磨技术起步较晚，在技术上没有国外成熟，尽管国内开展了钢轨快速打磨技术及磨削性能试验装置的研究，但都是使用小样测试的试验平台，与实际使用的砂轮差距较大；且工件转速较慢，无法模拟出实际打磨作业的行进速度，不能科学、准确的反映快速打磨砂轮的打磨性能。此外，现有快速打磨砂轮磨削性能试验装置还存在结构设计不合理，与实际打磨作业情况相矛盾的情况。因此，需要一种能科学、准确反映快速打磨砂轮磨削性能的试验装置。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置，包括工作台、工件驱动机构、测量系统和加压装置，其中：

所述工作台包括砂轮、砂轮夹具、安装平台和平台支撑，在所述平台支撑上设置安装平台，在安装平台上固定砂轮夹具；

所述工件驱动机构包括位置调整装置、打磨电机、工件夹具和工件，在所述位置调整装置的垂直方向上设置有导轨，在导轨上设置电机安装框架，打磨电机固定在电机安装框架上；所述工件夹具与打磨电机的主轴连接；

所述测量系统包括分别对砂轮打磨时的状态、液压缸施加压力、实际打磨压力、砂轮转速进行测量的砂轮破碎识别传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和转速传感器；

所述加压装置包括支撑框架和设置在支撑框架上的油缸，所述油缸通过油管与液压站连接，所述油缸的活塞推动电机安装框架在位置调整装置的导轨上移动。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本装置的工件驱动机构提供了打磨压力与打磨速度，通过调节电机转速与加压装置的压力，模拟实际打磨作业时的打磨速度与打磨压力。通过工件驱动机构带动砂轮转动，与实际作业中的砂轮工作原理相同。同时，装置配套了电气控制系统，可对砂轮的实际打磨压力、转速等进行实时测量，对液压压力与工件转速进行实时调节，最终得到与实际打磨作业相近的砂轮磨耗比，科学、准确地反映出快速打磨砂轮的打磨性能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为快速打磨砂轮磨削性能试验装置的结构示意图；

图2为快速打磨砂轮结构示意图；

图3为磨削试验时工件与砂轮摩擦体接触示意图；

图4为砂轮安装示意图；

图5为工件装夹示意图；

附图标记说明：1、液压站；2、油管；3、支撑框架；4、油缸；5、第一压力传感器；6、位置调整装置；7、砂轮破碎识别传感器；8、打磨电机；9、电机安装框架；10、工件夹具；11、工件；12、砂轮；13、砂轮夹具；14、第二压力传感器；15、转速传感器；16、安装平台；17、平台支撑；18、集尘装置；19、防护挡板；20、操作台；121、摩擦体；122、套筒；123、滚动轴承；124、芯棒。

具体实施方式

一种快速打磨砂轮磨削性能试验装置，如图1所示，主要包括：工作台、工件驱动机构、测量系统、辅助装置、电气控制系统。其中：

工作台主要包括砂轮12、砂轮夹具13、安装平台16和平台支撑17。砂轮的结构如图2所示，包括摩擦体121、套筒122、滚动轴承123、芯棒124，芯棒124穿过滚动轴承123的中心，二者采用过盈配合；套筒122两端设置滚动轴承123，滚动轴承123与套筒122的装配采用过盈配合，摩擦体121嵌在套筒122上。如图4所示，砂轮12被安装在砂轮夹具13上，砂轮夹具13上预留通孔，通过螺栓将砂轮夹具13固定在安装平台16上。在工件11的下方对称安装两个砂轮，砂轮与工件的相对位置如图3所示，在实际打磨过程中，砂轮与钢轨不是垂直接触，二者之间存在夹角，所以砂轮需要相对于工件倾斜放置，为了使工件受到砂轮磨削力的合力尽量减小，砂轮关于工件对称放置。当旋转状态下的工件11与两个砂轮12的摩擦体121接触时，工件11带动砂轮12旋转并产生磨削作用，工件线速度可达到80km/h。通过安装在砂轮夹具13下的第二压力传感器14，可以测量砂轮的实际打磨压力。

安装平台16能够适用外径φ120mm及φ160mm快速打磨砂轮的安装，只需要更换砂轮夹具13，便可测试不同型号的砂轮，工作台本身无驱动。

工件驱动机构主要包括位置调整装置6、打磨电机8、工件夹具10和工件11。打磨电机8固定在安装框架9上，在位置调整装置6垂直方向上有导轨，安装框架9可以在导轨上带动打磨电机8一起移动，打磨电机8的转速可以通过操作台20调节。如图5所示，工件11通过工件夹具10与打磨电机8的主轴连接，随打磨电机8旋转。工件夹具与主轴的连接方式类似法兰连接，与工件之间通过预留一圈圆孔，使用螺丝固定工件。

测量系统包括砂轮破碎识别传感器7、第一压力传感器5、第二压力传感器14、转速传感器15，分别对砂轮打磨时的状态、液压缸施加压力、实际打磨压力、砂轮转速进行测量。第一压力传感器5放置在油缸4下方，测量液压缸对打磨电机8提供的压力，第二压力传感器14放置在砂轮夹具13下方，测量实际打磨压力；砂轮破碎识别传感器7、转速传感器15位置无硬性要求，可感应出相关测试量即可。各个测量数据均通过操作台20上的触摸显示屏显示。

辅助装置包括加压装置、集尘装置18、安全防护挡板19。所述加压装置包括液压站1、油管2、支撑框架3、油缸4，油缸4设置在支撑框架上，通过油管2与液压站1连接；油缸4的活塞推动电机安装框架9在位置调整装置6的导轨上移动，当工件11与砂轮12接触后第二压力传感器14开始采集试验力，液压站1配有针阀控制装置，可通过试验力传感器采集的力值实时调整所需试验力。压力大小可以根据操作台20调节；安全防护挡板19防止火花飞溅与砂轮破裂时碎块飞出。

整个控制系统包含工业计算机、显示器、板卡等电器元件，实时控制、显示试验中的各项参数，并绘制数据曲线，直观的查看试验过程，试验完成后可打印试验数据曲线。

本发明的工作原理为：

1)在工作台的安装平台16上配置了转速传感器15，可以准确得出砂轮的实际转速。

2)打磨时两个砂轮样品12对称分布在工件11两侧，同时进行磨削试验，分别对两个砂轮的状态、实际打磨压力、转速进行测量。与单砂轮试验的模式相比，避免了工件单侧受力造成试验结果误差较大的情况。

3)与目前现有的打磨装置相比，本装置的工件线速度可达到80km/h，可以模拟出实际打磨的行进速度。

4)使用1：1大小的砂轮进行实验，能更真实地模拟现场打磨过程中钢轨与磨石间的相互作用，实验结果更可靠、准确，能为现场钢轨打磨作业提供更可靠的试验依据。