[发明专利]一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置

说明书

本发明公开一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置，包括：检测箱，温度控制单元，湿度控制单元，钢轨，支撑横梁，进气管道，观测单元；支撑横梁底面固定安装于检测箱内壁底面上；钢轨轨底固定安装于支撑横梁顶面上；温度控制单元设置于钢轨轨腰两侧；检测箱相对侧面底部等间距开设有若干排气孔；温度控制单元通过排气孔与大气相连通；进气管道通过检测箱侧面顶部开设的进气孔与大气相连通；湿度控制单元和观测单元均设置于检测箱顶面，该装置能准确有效的模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的衍化过程，并可利用观测单元对整个衍化过程进行细致的观察和记录。

技术领域

本发明涉及轮轨表界面行为和服役性能测试技术领域，特别是涉及一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置。

背景技术

近年来，我国铁路发展迅速，高铁与城市轨道交通总里程数已居世界第一。而随着铁路线路的不断发展延伸，列车在行驶过程中经历的环境也更加复杂多变。以川藏铁路为例，列车行驶过程中要经历高地温隧道，有些隧道内的温度可高达56℃，湿度在80％以上，而隧道外部环境的温度通常在零度以下，列车在行驶过程中将隧道内的暖湿气流带向隧道外部，低温环境下隧道内暖湿气流易在冰冷的轮轨表面凝结成水甚至凝华成冰，而列车轮轨间的界面摩擦力和损失失效受外界环境的影响极大，轮轨界面的水介质可以加速疲劳裂纹的扩展和剥落的出现，摩擦副间水和冰膜的存在会诱发轮轨低黏着。铁路运营线路的数据分析指出：轮轨间的低黏着现象，轻则会引起列车的牵引力不足、制动距离变长和车轮空转打滑等问题，重则会导致列车冲出站台或者相撞等严重安全事故的发生；并且水和冰膜等的存在也会诱发钢轨产生别于常态的表面严重损伤。综上可知，水和冰膜对轮轨黏着和损伤至关重要，但极端温湿度影响下的水和冰膜的发生、发展及其衍化行为尚不清楚，因此，研制模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置，对整个衍化过程进行监测具有非常重要的研究价值。

现有的关于钢轨表面在不同的温湿度环境下遭遇暖湿气流后冷凝析水的衍化过程尚无法进行监测，本发明提出了一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置及其控制方法，可得到钢轨表面在不同温湿度环境下遭遇暖湿气流冷凝析水的衍化过程，为钢轨材料在极端温湿度影响下的冷凝析水衍化行为研究提供了一种有效的监测手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现对钢轨表面在不同温湿度环境下遭遇暖湿气流冷凝析水的衍化过程的观察。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种模拟低温钢轨表面遇暖湿气流冷凝析水的可视化装置，包括：检测箱，温度控制单元，湿度控制单元，钢轨，支撑横梁，进气管道，观测单元；

所述支撑横梁底面固定安装于所述检测箱内壁底面上；所述钢轨轨底固定安装于所述支撑横梁顶面上；所述温度控制单元设置于所述钢轨轨腰两外侧面上；所述检测箱相对侧面底部等间距开设有若干排气孔；所述温度控制单元通过所述排气孔与大气相连通；所述进气管道通过所述检测箱侧面顶部开设的进气孔与大气相连通；所述湿度控制单元和所述观测单元均设置于所述检测箱顶面；所述湿度控制单元中的湿气引入管管口正对所述钢轨顶面设置。

所述温度控制单元(2)设置有若干组；所述温度控制单元包括半导体制冷片，散热片，散热风扇，导风管和温控计；所述半导体制冷片制冷侧面与所述钢轨轨腰外侧面可拆卸连接，所述半导体制冷片散热侧面依次固定连接有所述散热片，所述散热风扇和所述导风管；所述导风管通过所述排气孔与大气相连通；所述温控计设置于所述检测箱一侧。

优选的，半导体制冷片散热侧面依次与散热片，散热风扇，导风管固定连接，保证了散热风扇可将半导体制冷片散发的热空气导出检测箱。

所述湿度控制单元还包括湿度发生器和加热管；所述湿气引入管一端与所述湿度发生器出口相连通，另一端贯穿所述检测箱顶面，并设置于所述钢轨顶面正上方；所述加热管套设于所述湿气引入管出气端。