摩擦調(diào)控噴頭的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N摩擦調(diào)控噴頭，所述噴頭卡設在火車軌道的軌底腳上并能夠沿軌道的垂直方向和橫向方向連續(xù)調(diào)節(jié)，噴頭包括：噴頭主體，噴口，所述噴口具有柔性并設置在噴頭主體的尖端；探針，探針設置在所述噴頭主體中并且其頂部從噴頭主體探出；柱塞，柱塞設置在噴頭主體內(nèi)部并橫向地連接至探針的底部；噴頭主體內(nèi)腔，噴頭主體內(nèi)腔由柱塞和噴頭主體的內(nèi)壁構(gòu)成，探針位于所述噴頭主體內(nèi)腔中；輸送管，輸送管與噴口主體內(nèi)腔相連通，用于向噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑；和彈簧，彈簧的一端連接在柱塞底部，并且其另一端固定地設置在噴頭主體的底部，其中噴口與軌頭之間連接有彈性墊，彈性墊用于使噴口與軌頭緊密連接而沒有空隙。
【專利說明】摩擦調(diào)控噴頭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵軌潤滑領域；更具體地，涉及一種用于在道旁潤滑輪軌踏面的摩擦調(diào)控嗔頭。
【背景技術】
[0002]輪軌關系的研究一直是鐵路科技上的重大課題，近年來隨著技術的發(fā)展，輪軌潤滑有了新的進展，從輪緣與軌距角擴展到輪軌踏面摩擦副，潤滑的主要目的從減少輪軌磨損向延長整個鋼軌、車輪系統(tǒng)壽命發(fā)展，新技術被稱為輪軌摩擦因數(shù)調(diào)節(jié)與控制。
[0003]在曲線地段，由于離心力的作用和鋼軌上下股長度不同，導致輪軌接觸面發(fā)生蠕滑振蕩，產(chǎn)生脈沖式的橫向沖擊負荷和垂向沖擊負荷。摩擦控制技術的作用機理是改變輪軌接觸面的摩擦因數(shù)，從而改變輪軌蠕滑的沖擊頻率和振幅，達到緩解鋼軌疲勞的目的。
[0004]摩擦調(diào)控系統(tǒng)將摩擦控制材料輸送至軌面進行摩擦因數(shù)調(diào)控。摩擦控制材料選用具有中等摩擦因數(shù)的水基潤滑劑，其經(jīng)過車輪碾壓過后，水分蒸發(fā)，殘留物在軌面形成一層穩(wěn)定的固體薄膜，摩擦因數(shù)穩(wěn)定在0.30?0.40之間，可保證足夠的牽引力和制動力，減小輪軌蠕滑，有效延長鋼軌使用壽命。
[0005]此外，對于重載鐵路鋼軌而言，最常見的傷損是鋼軌踏面的接觸疲勞裂紋和剝離掉塊。國內(nèi)外解決上述問題的主要方法是鋼軌打磨。隨著科學研究的深人，人們開始嘗試對輪軌踏面進行潤滑與摩擦調(diào)控，在不降低牽引及制動需要的粘著系數(shù)下，最大限度地降低鋼軌磨損能耗和輪軌表面接觸應力，以有效地延長鋼軌使用壽命，節(jié)約鋼軌的更換費用。
[0006]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國外公司研制的相關設備線路和車體污染嚴重，噴涂模式落后，尤其是噴頭功能不先進，造成噴涂劑量大，動態(tài)響應慢，易受列車氣流的影響，轉(zhuǎn)移性能低，易堵塞等問題。
[0007]具體地，現(xiàn)有噴頭主要有以下幾方面問題:1、噴涂劑量大，潤滑劑利用率低，造成道床和線路環(huán)境大面積污染；還發(fā)現(xiàn)列車通過后有液態(tài)潤滑劑堆積在鋼軌踏面，對機車牽引和制動有不利的影響；2、噴頭結(jié)構(gòu)復雜，潤滑液經(jīng)過列車碾壓后并沒有明顯的延展，而是有明顯的邊界，說明其轉(zhuǎn)移性能較低，必須通過多噴嘴、大跨度噴涂，造成設備耗能高；3、采用噴射方式的噴嘴，很容易受到來自列車氣流和自然界風力影響，使?jié)櫥浩x目標；4、噴嘴易被異物堵塞。
[0008]例如kelsan軌頂摩擦控制設備上使用的噴頭，是目前最通用的。噴嘴安裝在軌道外側(cè)，是由兩片長條狀橡膠唇口組成，設計者希望潤滑劑從噴嘴唇口處均勻擠出，實際使用中由于溫度、老化等原因，橡膠變形嚴重，潤滑劑只能從唇口的某一點擠出到達鋼軌頂面。同時噴涂劑量大，潤滑劑利用率低，造成道床和線路環(huán)境大面積污染；還發(fā)現(xiàn)列車通過后有液態(tài)潤滑劑堆積在鋼軌踏面，對機車牽引和制動有不利的影響。
[0009]再例如，加拿大國家研究委員會地面交通技術中心和德國HY-power公司嘗試通過鋼軌滾動面潤滑的方式，控制輪軌摩擦系數(shù)，從而達到減緩鋼軌疲勞、降低列車脫軌傾向的目的。研究結(jié)果表明，實施踏面摩擦控制可降低噪音35db、鋼軌磨耗減少2/3、列車脫軌系數(shù)降低67%，同時可減少鋼軌橫向沖擊力35%?50%。但是德國HY-Power公司輪軌潤滑及摩擦控制系統(tǒng)的特點是一機帶四組16只噴嘴，分配系統(tǒng)確保每只噴嘴能均勻輸出潤滑齊U。該噴嘴所噴出的潤滑液經(jīng)過列車碾壓后并沒有明顯的延展，而是有明顯的邊界，說明其轉(zhuǎn)移性能較低，必須通過多噴嘴、大跨度噴涂。
[0010]再例如美國TORL軌面潤滑噴頭。當列車來臨，傳感器感應信號，控制器避開機車，沿鋼軌平行方向?qū)α熊囓囕喖颁撥壙v向噴射潤滑劑，通過車輪攜帶至前方鋼軌。但是這種噴射方式很容易受到來自列車氣流和自然界風力影響，使?jié)櫥浩x目標。
[0011]因此，需要提供一種噴涂精準、有效流量小、動態(tài)響應快，轉(zhuǎn)移性能高，并具有自疏通的功能的噴頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為克服現(xiàn)有的缺陷，針對上述缺點，本發(fā)明提供了一種摩擦調(diào)控噴頭，所述噴頭卡設在火車軌道的軌底腳上并能夠沿軌道的垂直方向和橫向方向連續(xù)調(diào)節(jié)，所述噴頭包括:噴頭主體，噴口，所述噴口具有柔性并設置在所述噴頭主體的尖端；探針，所述探針設置在所述噴頭主體中并且其頂部從所述噴頭主體探出；柱塞，所述柱塞設置在所述噴頭主體內(nèi)部并橫向地連接至所述探針的底部；噴頭主體內(nèi)腔，所述噴頭主體內(nèi)腔由所述柱塞和所述噴頭主體的內(nèi)壁構(gòu)成，所述探針位于所述噴頭主體內(nèi)腔中；輸送管，所述輸送管與所述噴口主體內(nèi)腔相連通，用于向所述噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑；和彈簧，所述彈簧的一端連接在所述柱塞底部，并且其另一端固定地設置在所述噴頭主體的底部，其中所述噴口與軌頭之間連接有彈性墊，所述彈性墊用于使所述噴口與軌頭緊密連接而沒有空隙。
[0013]優(yōu)選地，所述彈性墊高于軌面2mm，用于保證由所述噴頭噴出的潤滑劑朝向軌面的一側(cè)流動，并且所述彈性墊與軌距角緊密接觸，防止?jié)櫥瑒┫蛳乱绯觥?br> [0014]優(yōu)選地，所述探針與噴口的間隙配合，并探出噴口 2mm，從而能夠利用所述探針密封所述噴口。
[0015]優(yōu)選地，所述彈簧的彈性是能夠調(diào)節(jié)的。
[0016]優(yōu)選地，所述探針相對于所述噴口的密封能夠根據(jù)所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力變化來自動閉合。
[0017]優(yōu)選地，所述探針能夠自動疏通存留在所述噴口的異物。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了摩擦調(diào)控噴頭工作的方法，所述方法包括以下步驟:在沒有輸送潤滑劑之前利用彈簧的彈力將探針保持在初始位置上，并利用探針密封所述噴口 ；當通過輸送管將潤滑劑輸送到噴頭主體內(nèi)腔中時,所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力升高；當所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力連續(xù)升高并克服所述彈簧的彈力時，柱塞連同探針一起遠離噴口移動；當所述探針完全退入到所述噴頭主體內(nèi)腔中時，通過噴口噴出潤滑劑；當停止輸送潤滑劑后，所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力下降；當壓力連續(xù)下降并小于彈簧的彈力之后，所述彈簧推動所述柱塞和所述探針朝向噴口移動，從而使探針探出所述噴口并將所述噴口封閉。
[0019]優(yōu)選地，當所述探針完全退入到所述噴頭主體內(nèi)腔中時噴出潤滑劑的步驟還包括:在噴出潤滑劑時，所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力達到平衡，使得所述柱塞連同所述探針一起穩(wěn)定不動。[0020]優(yōu)選地，當所述探針朝向噴口移動并探出所述噴口時，所述探針能夠自動疏通存留在噴口的異物。
[0021]優(yōu)選地，所述方法還包括:當檢測到重載列車通過時，通過潤滑劑管道向所述噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑；而一旦檢測到重載列車完全通過，使所述噴口停止噴射潤滑劑。
[0022]優(yōu)選地，所述方法還包括:調(diào)節(jié)所述彈簧的彈力，從而控制噴口噴射的潤滑劑的流量以及開啟與閉合所述噴口的速度。
[0023]在本發(fā)明中，噴頭主體采用鋁型材制作，內(nèi)置了探針、活塞、彈簧等套件，探針與噴口小間隙配合，并探出噴口 2mm左右。探針在管內(nèi)液體壓力和復位彈簧的共同作用下往復運動，控制著噴口的開通與閉合。
[0024]探針設計成從噴口探出，可自動疏通存留在噴口的異物(比如機車噴砂器噴出的沙粒，或者設備長時間不用潤滑劑風干后在噴口處形成的固體膜等)。
[0025]通過調(diào)節(jié)噴嘴后面的彈簧座來調(diào)節(jié)彈簧的預緊力，控制噴口流量和開啟與閉合的速度，提聞噴嘴的瞬態(tài)響應能力。
[0026]自動閉合的噴口能在停噴后無潤滑劑殘留在踏面上，不影響下一列機車通過時的牽引力。
[0027]可使噴口與軌頭之間連接緊密沒有空隙，同時彈性墊高于踏面2_，可保證從噴口擠出的潤滑劑向踏面一側(cè)流動，讓車輪盡可能碾壓帶走，這樣可提高潤滑劑的利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]將從以下的實施例的說明中，參照附圖使本發(fā)明的典型實施例的這些和/或其它方面和優(yōu)點變得更顯而易見并更易于理解，其中:
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的摩擦調(diào)控噴頭的示意圖，其中噴口處于被封閉的狀態(tài)。
[0030]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的摩擦調(diào)控噴頭的示意圖，其中噴口處于打開狀態(tài)。【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的用于道旁輪軌踏面潤滑的摩擦調(diào)控噴頭進行詳細描述。
[0032]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的摩擦調(diào)控噴頭的示意圖，其中噴口處于被封閉的狀態(tài)(停噴狀態(tài));圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的摩擦調(diào)控噴頭的示意圖，其中噴口處于打開狀態(tài)(噴涂狀態(tài))。現(xiàn)參照圖1和2進行具體說明。
[0033]如圖1和2所示，噴頭包括噴頭主體3、噴口 1、探針2、柱塞4、彈簧5、輸送管6和彈性墊(未顯示)。噴頭可以通過楔形卡固定在軌底腳上，并且噴頭可沿軌道的橫向方向和縱向方向連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0034]在本實施例中，噴頭主體3由鋁型材制成，但是本發(fā)明不局限于此，也可以使用其它耐腐蝕性強、耐候性好的金屬材料。
[0035]具有柔性的噴口 I設置在噴頭主體3的尖端，并與軌頭之間通過彈性墊相連接。彈性墊由橡膠等具有彈性的材料(例如其他非金屬材料或軟金屬)制成，從而使噴口與軌頭之間連接緊密而沒有空隙。同時，彈性墊可以高于踏面2_，從而保證從噴口擠出的潤滑劑向踏面一側(cè)流動，讓車輪盡可能碾壓帶走擠出的潤滑劑。此外，彈性墊還與軌距角緊密接觸，因此避免潤滑劑向下溢出。
[0036]探針2、柱塞4、和彈簧5均設置在噴頭主體3內(nèi)部。探針2可以與噴口 I開口端的小間隙緊密配合，并且探針2的頂部探出噴口 I大概2mm左右。這樣，在初始位置上，由于輸送管內(nèi)沒有壓力，所以探針2在彈簧5的作用下保持在其初始位置，并將噴口 I封死，如圖1所示。
[0037]柱塞4抵靠地連接在探針2的底部，并與噴頭主體的內(nèi)壁一起構(gòu)成噴頭主體內(nèi)腔。輸送管6與噴頭主體內(nèi)腔相連通，用于向噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑。
[0038]彈簧5的一端連接在柱塞4的底部，而另一端連接在噴頭主體的底部，這樣，當通過輸送管6向噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑時，噴頭主體內(nèi)腔的壓力會持續(xù)升高，當該壓力超過彈簧5的彈力時，會使柱塞4連同與柱塞4連接的探針2 —起克服彈簧5的彈力而遠離噴口 I移動。在本實施例中，彈簧5為螺旋彈簧形式的復位彈簧，但是本發(fā)明不局限于此，也可以使用其它類型彈性機構(gòu)，例如扭桿彈簧或盤簧或其他功能相似的彈簧。
[0039]探針2被設計成其頂部從噴口 I探出，這樣除了能夠與柱塞4和彈簧5配合來封閉噴口 I之外，還可以在探出噴口 I時自動疏通存留在噴口處的異物，例如機車噴砂器噴出的沙粒，或者噴頭長時間不使用而因潤滑劑風干造成的潤滑劑在噴口處形成的固體膜等。
[0040]此外，彈簧5的彈力是可調(diào)的。通過調(diào)節(jié)彈簧5的彈簧座(未顯示)，可以調(diào)節(jié)彈簧的預緊力，由此控制噴口處潤滑劑噴射的流量以及噴口開啟與閉合的速度，從而提高噴口的瞬態(tài)響應能力。這樣，自動閉合的噴口能夠使得停噴后沒有潤滑劑殘留在踏面上，因此不影響下一列機車通過時的牽引力。
[0041]以下，將詳細說明根據(jù)本實施例的摩擦調(diào)控噴頭工作及安裝的方法。首先，可以將兩套噴頭分別安裝在兩根鋼軌的外側(cè)。每套噴頭均由楔形卡固定在軌底腳上；然后，調(diào)節(jié)固定卡塊，使噴頭的彈性墊高出軌面2_，從而保證擠出的潤滑劑向軌面一側(cè)流動，同時使彈性墊與軌距角緊密接觸，由此避免潤滑劑向下溢出。
[0042]在安裝好噴頭之后，當機車經(jīng)過時，通過列車識別與控制單元判斷是否為重載列車通過；在列車識別與控制單元確認為重載列車通過后，輸出驅(qū)動直流電機工作，電機帶動齒輪泵工作，潤滑劑被齒輪泵從油箱中吸出并沿輸送管傳輸?shù)絿婎^主體內(nèi)腔中，當潤滑劑流至噴口 1，由于此時噴口 I被探針封閉，潤滑劑無法擠出，使得噴頭主體內(nèi)腔中的壓力不斷升高，一旦壓力超過彈簧5的預緊力(彈力)，柱塞4連同探針2被推動沿遠離噴口的方向移動，當探針2完全從噴口 I退入到噴頭主體內(nèi)腔中時，潤滑劑即從噴口 I擠出，噴頭主體內(nèi)腔中的壓力達到動態(tài)平衡，使得柱塞連同探針穩(wěn)定不動。此時潤滑劑從噴口穩(wěn)定向外流出，噴涂在鋼軌踏面上，如圖2所示。
[0043]當動力單元接到信號停止工作后，輸送管及噴頭主體內(nèi)腔中的壓力迅速下降，彈簧5推動柱塞4和探針2向噴口 I移動，從而利用探針2將噴口 I封閉，潤滑劑不再從噴口I擠出，并且列車通過后不會有液態(tài)的潤滑劑存留在鋼軌踏面上。
[0044]在本實施例中，通過噴頭主體內(nèi)腔中的壓力的變化來驅(qū)動柱塞和探針的移動，從而開啟和閉合噴口，但是本發(fā)明不局限于此，也可以通過電機驅(qū)動代替油壓驅(qū)動來開啟和閉合噴口。
[0045]此外，在本實施中，采用柱塞(或者活塞)與探針相配合的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)探針對噴口的自動疏通，但是本發(fā)明不局限于此，也可以采用連桿結(jié)構(gòu)代替活塞結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自疏通。
[0046]另外，在本實施例中，采用探針與噴口配合(孔軸配合)的方式來開啟和閉合噴口，但是本發(fā)明不局限于此，也可以采用其他開閉結(jié)構(gòu)替代孔軸配合關閉方式。
[0047]本發(fā)明的關鍵技術點在于:
[0048]I)噴口與探針小間隙配合設計:使噴頭具備自動閉合功能，停噴后可迅速封閉噴口，保證無潤滑劑堆積在踏面上，這樣就不會影響下一列機車通過時的牽引力或緊急制動時所需的粘著力。
[0049]2)探針探出噴口的結(jié)構(gòu)設計:停噴后探針封閉噴口的同時，并探出噴口 2mm，使噴頭具備了自動疏通存留在噴口異物(比如機車噴砂器噴出的沙粒，或者設備長時間不用潤滑劑風干后在噴口處形成的固體膜等)的能力，防止噴口堵塞，保證了噴頭的可靠運行。
[0050]3)彈簧的預緊力可調(diào)設計:可改變探針開啟與閉合的速度，提高噴嘴的瞬態(tài)響應能力，同時對控制噴口流量亦起到一定的輔助作用。
[0051]4)噴嘴與軌頭之間特殊結(jié)構(gòu)的彈性墊設計，可使噴嘴與軌頭之間連接緊密沒有空隙，同時彈性墊高于踏面2_，可保證從噴口擠出的潤滑劑向踏面一側(cè)流動，讓車輪盡可能碾壓帶走。這樣既提高了潤滑劑的利用率，又降低了道床污染。
[0052]5)噴頭卡具具有兩個方向的調(diào)節(jié)功能，安裝方便可靠。
[0053]最后應說明的是，以上實施例僅用以描述本發(fā)明的技術方案而不是對本技術方法進行限制，本發(fā)明在應用上可以延伸為其他的修改、變化、應用和實施例，并且因此認為所有這樣的修改、變化、應用、實施例都在本發(fā)明的精神和教導范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種摩擦調(diào)控噴頭，所述噴頭卡設在火車軌道的軌底腳上并能夠沿軌道的垂直方向和橫向方向連續(xù)調(diào)節(jié)，所述噴頭包括: 噴頭主體， 噴口，所述噴口具有柔性并設置在所述噴頭主體的尖端； 探針，所述探針設置在所述噴頭主體中并且其頂部從所述噴頭主體探出； 柱塞，所述柱塞設置在所述噴頭主體內(nèi)部并橫向地連接至所述探針的底部； 噴頭主體內(nèi)腔，所述噴頭主體內(nèi)腔由所述柱塞和所述噴頭主體的內(nèi)壁構(gòu)成，所述探針位于所述噴頭主體內(nèi)腔中； 輸送管，所述輸送管與所述噴口主體內(nèi)腔相連通，用于向所述噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑；和 彈簧，所述彈簧的一端連接在所述柱塞底部，并且其另一端固定地設置在所述噴頭主體的底部， 其中所述噴口與軌頭之間連接有彈性墊，所述彈性墊用于使所述噴口與軌頭緊密連接而沒有空隙。
2.根據(jù)權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭，其中所述彈性墊高于軌面2mm，用于保證由所述噴頭噴出的潤滑劑朝向軌面的一側(cè)流動，并且所述彈性墊與軌距角緊密接觸，防止?jié)櫥瑒┫蛳乱绯觥?br> 3.根據(jù)權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭，其中所述探針與噴口的間隙配合，并探出噴口 2mm,從而能夠利用所述探針 密封所述噴口。
4.根據(jù)權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭，其中所述彈簧的彈性是能夠調(diào)節(jié)的。
5.根據(jù)權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭，其中所述探針相對于所述噴口的密封能夠根據(jù)所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力變化來自動閉合。
6.根據(jù)權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭，其中所述探針能夠自動疏通存留在所述噴口的異物。
7.—種如權利要求1所述的摩擦調(diào)控噴頭工作的方法，所述方法包括以下步驟: 在沒有輸送潤滑劑之前利用彈簧的彈力將所述探針保持在初始位置上，并利用探針密封所述噴口； 當通過輸送管將潤滑劑輸送到所述噴頭主體內(nèi)腔中時,所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力升聞; 當所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力連續(xù)升高并克服所述彈簧的彈力時，所述柱塞連同所述探針一起遠離所述噴口移動； 當所述探針完全退入到所述噴頭主體內(nèi)腔中時，通過噴口噴出潤滑劑； 當停止輸送潤滑劑后，所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力下降； 當壓力連續(xù)下降并小于彈簧的彈力之后，所述彈簧推動所述柱塞和所述探針朝向噴口移動，從而使探針探出所述噴口并將所述噴口封閉。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中當所述探針完全退入到所述噴頭主體內(nèi)腔中時噴出潤滑劑的步驟還包括:在噴出潤滑劑時，所述噴頭主體內(nèi)腔中的壓力達到平衡，使得所述柱塞連同所述探針一起穩(wěn)定不動。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述探針朝向噴口移動并探出所述噴口時，所述探針能夠自動疏通存留在噴口的異物。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括:當檢測到重載列車通過時，通過潤滑劑管道向所述噴頭主體內(nèi)腔輸送潤滑劑；而一旦檢測到重載列車完全通過，使所述噴口停止噴射潤滑劑；優(yōu)選地，所述方法還包括:調(diào)節(jié)所述彈簧的彈力，從而控制噴口噴射的潤滑劑的流量以及開啟與閉合所述噴口的速`度。
【文檔編號】B61K3/00GK103507827SQ201310460673
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】于水波, 楊興寬, 張念 申請人:中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所