模拟列车相对运动的挡风墙及含有该挡风墙的实验台的制作方法

1.本发明涉及车辆检测技术领域，尤其涉及一种模拟列车相对运动的挡风墙及含有该挡风墙的实验台。


背景技术：

2.风洞实验指在风洞中安置列车模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实体列车的空气动力学特性的一种空气动力实验方法，风洞实验能比较准确地控制实验条件，如气流的速度、压力、温度等；实验在室内进行，受气候条件和时间的影响小，实验结果的精确度较高；实验比较安全，而且效率高、成本低、模型和测试仪器的安装、操作、使用比较方便，因此，风洞实验在空气动力学的研究、各种飞行器的研制方面，以及在工业空气动力学和其他同气流或风有关的领域中，都有广泛应用。在风洞实验的进行过程中，由于实验空间有限，大多遵循空气运动，列车模型不动的原则，将列车模型置于试验台上固定，采用吹风的方式，用来模拟列车在空气中的运行情况。现在列车运行线路上很多路段装有挡风墙，所以在试验台上安装与列车等比例缩小的挡风墙模型，来模拟实车运行的情况。
3.随着科学技术的发展，风洞实验的实验环境和条件在不断改善，实验采用的挡风墙模型也在外形和固定方式上有了很大改进，但依旧存在一些问题。对于实车来说，列车在运行过程中和挡风墙产生相对运动。而现有挡风墙模型通过螺钉固定在实验台上，由于实验台的空间大小有限并且实验风速过高，所以不能让列车或者挡风墙移动，因此实验得出的数据会有较大误差。另一方面，现有的挡风墙模型高度是确定的，而实际情况中，由于地形等原因，挡风墙的高度会有变化，风洞实验中高度不能改变的挡风墙模型对研究不同高度挡风墙防风效果每次需要更换，耗费巨大的成本和时间。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可模拟相对列车运动、且可升降的挡风墙。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种模拟列车相对运动的挡风墙，包括挡风墙主体、所述挡风墙主体一侧开设有开口槽，所述开口槽内安设有用于模拟与列车相对运动的移动机构，所述移动机构包括安装于开口槽内与列车同速且反向的移动体、用于将动力传递的传动件及安设于挡风墙主体外用于给移动体移动提供动力的动力件。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述移动体为轻型输送带或尼龙片基胶带。
8.所述传动件包括主动轮、从动轮、传动轴、支撑杆和轴承，所述主动轮与从动轮转动安装在开口槽内，所述主动轮与从动轮通过移动体传动连接，所述主动轮通过传动轴与动力件的输出端连接，所述支撑杆的一端延伸至开口槽内固定连接从动轮，所述传动轴、支撑杆与挡风墙主体底壁分别通过轴承转动连接。
9.所述传动轴和支撑杆结构相同，均为可伸缩结构，所述传动轴包括内伸缩杆与外套筒，所述内伸缩杆的一端延伸至开口槽内固定连接主动轮，所述内伸缩杆的另一端外壁沿长度方向开设有滑槽，所述外套筒外壁设有与滑槽相配合的螺栓孔，所述滑槽与螺栓孔通过螺栓连接，所述传动轴的外套筒底端固定连接动力件。
10.所述动力件为电机。
11.所述主动轮、从动轮与开口槽底壁间均安设有用于防止其接触产生摩擦的垫片。
12.所述动力件的输出端与外套筒通过十字销连接。
13.本发明还公开了一种实验台，包括台体、固定安装在台体上的列车模型、安装在列车模型上的传感器以及上述的挡风墙，所述挡风墙包括挡风墙主体、所述挡风墙主体一侧开设有开口槽，所述开口槽内安设有用于模拟与列车相对运动的移动机构，所述移动机构包括安装于开口槽内与列车同速且反向的移动体、用于将动力传递的传动件及安设于挡风墙主体外用于给移动体移动提供动力的动力件，所述挡风墙主体安装于台体上表面，所述动力件安装于台体底部，所述传动件的一端连接动力件，所述传动件的另一端穿过台体延伸至开口槽内连接移动体，所述列车模型安装在挡风墙开设有开口槽的一侧。
14.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明将传统的固定不动的挡风墙模型更改为靠近列车模型的侧面可以与列车发生相对运动，使实验数据更接近实车试验。同时，利用传动轴和支撑杆可以伸缩的特性，更改挡风墙模型在实验台上方的高度，以模拟现实列车运行的各种情况，实验结果更具备普适性。
附图说明
15.图1是本发明挡风墙整体结构示意图；
16.图2是本发明传动轴的结构示意图。
17.图中各标号表示：1、挡风墙主体；2、开口槽；3、移动机构；31、移动体；32、传动件；321、主动轮；322、从动轮；323、传动轴；3231、内伸缩杆；3232、外套筒；3233、滑槽；3234、螺栓孔；324、支撑杆；325、轴承；33、动力件；4、垫片；5、十字销。
具体实施方式
18.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
19.如图1至图2所示，本实施例的模拟列车相对运动的挡风墙，包括挡风墙主体1，挡风墙主体1一侧开设有开口槽2，开口槽2内安设有用于模拟与列车相对运动的移动机构3，移动机构3包括安装于开口槽2内与列车同速且反向的移动体31、用于将动力传递的传动件32及安设于挡风墙主体1外用于给移动体31移动提供动力的动力件33。有研究者指出在侧风作用下带有挡风墙的列车情况下，不考虑模拟模型，静止列车的方法不能代替移动列车的方法，因为挡风墙的存在会在列车周围产生涡流，并且这些由挡风墙产生的靠近列车车体的新涡流会受到列车运动的显著影响。所以得出，模拟出列车和挡风墙的相对运动是优化风洞实验参数，减小风洞实验误差的有效措施，也是本发明的发明意义和理论依据。本发明的挡风墙主体1将原有的实心结构更改为动力件33带着移动体31移动用于模拟与列车相对运动，使挡风墙主体1与列车模型之间形成相对运动的关系，再向风洞内人为制造气流流过，以此模拟列车在轨道上的运行状态，获取试验数据。挡风墙主体1外部不动，内部形成相
对运动，解决了现有风洞实验因空间较小，列车不能移动的缺陷，本发明的动力件33提供动力，通过传动件32将动力传递给移动体31模拟与列车相对运动，移动体31与列车有相对运动更贴近现实行车状态，获取的实验结果更为精准。
20.本实施例中，移动体31为轻型输送带或尼龙片基胶带。移动体31选用轻型输送带或尼龙片基胶带，摩擦系数适当，不易产生相对滑动。
21.本实施例中，传动件32包括主动轮321、从动轮322、传动轴323、支撑杆324和轴承325，主动轮321与从动轮322转动安装在开口槽2内，主动轮321与从动轮322通过移动体31传动连接，主动轮321通过传动轴323与动力件33的输出端连接，支撑杆324的一端延伸至开口槽2内固定连接从动轮322，传动轴323、支撑杆324与挡风墙主体1底壁分别通过轴承325转动连接。动力件33输出端带着传动轴323旋转，传动轴323带着主动轮321旋转，从而带着移动体31旋转，主动轮321和从动轮322对移动体31进行拉伸，在风洞实验的条件中，挡风墙的长度需要变化，以适应不同的实验条件，当移动体31长度过长时，需要在开口槽2的主动轮321和从动轮322之间安装更多带轮，用来防止移动体31受风速影响而产生过大振动。
22.本实施例中，传动轴323和支撑杆324结构相同，均为可伸缩结构，传动轴323包括内伸缩杆3231与外套筒3232，内伸缩杆3231的一端延伸至开口槽2内固定连接主动轮321，内伸缩杆3231的另一端外壁沿长度方向开设有滑槽3233，外套筒3232外壁设有与滑槽3233相配合的螺栓孔3234，滑槽3233与螺栓孔3234通过螺栓连接，传动轴323的外套筒3232底端固定连接动力件33。利用传动轴323和支撑杆324可以伸缩的特性，更改挡风墙主体1的高度，模拟现实列车运行的各种情况，实验结果更具备普适性。内伸缩杆3231与外套筒3232通过螺栓相互固定，外套筒3232上有两个螺栓孔，用来拧入螺栓，使螺栓顶住内伸缩杆3231以固定。传动轴323起到传递动力且将支撑挡风墙主体1的作用，支撑杆324同样起到支撑挡风墙主体1的作用，设置传动轴323和支撑杆324，当动力件33带动传动轴323旋转时，挡风墙主体1不会随着转动。
23.本实施例中，动力件33为电机。电机采用40系列伺服电机，额定功率0.1kw，额定电压220v，电机的角速度预先设置，使移动体31的速度与列车行驶速度相同，方向相反。
24.本实施例中，主动轮321、从动轮322与开口槽2底壁间均安设有用于防止其接触产生摩擦的垫片4。主动轮321和从动轮322不直接与挡风墙主体1接触，在开口槽2底壁增加防止摩擦的零件，用来消除摩擦力过大导致的主动轮321和从动轮322转速问题或者磨损。主动轮321和从动轮322顶端与开口槽2顶壁之间没有垫片4，主动轮321和从动轮322的转轴转动连接在挡风墙主体1上，并且在转轴表面贴上防摩擦纸，涂抹润滑油。
25.本实施例中，动力件33的输出端与外套筒3232通过十字销5连接。
26.本实施例的实验台，包括台体、固定安装在台体上的列车模型、安装在列车模型上的传感器以及上述的挡风墙，挡风墙包括挡风墙主体1、挡风墙主体1一侧开设有开口槽2，开口槽2内安设有用于模拟与列车相对运动的移动机构3，移动机构3包括安装于开口槽2内与列车同速且反向的移动体31、用于将动力传递的传动件32及安设于挡风墙主体1外用于给移动体31移动提供动力的动力件33，挡风墙主体1安装于台体上表面，动力件33安装于台体底部，传动件32的一端连接动力件33，传动件32的另一端穿过台体延伸至开口槽2内连接移动体31，列车模型安装在挡风墙开设有开口槽2的一侧。风洞一般称之为风洞试验，简单地说，就是依据运动的相对性原理，将列车模型固定在地面人工环境中，人为制造气流流
过，以此模拟列车在轨道上的运行状态，获取试验数据。在实验台上固定轨道模型和挡风墙模型，将1:20列车模型固定在轨道模型上，风洞实验室内前后两侧进行吹风，以模拟列车在实际环境中的运行情况。台体为列车模型和挡风墙提供安装平台，动力件33固定安装在台体底部，动力件33带动移动体31移动用于模拟与列车相对运动，再人为向实验室前后吹风，列车模型上的传感器将感应到的风力传导至外部计算器上自动进行模拟计算，得到模型受到的横向力，阻力，垂向升力以及倾覆力矩，挡风墙主体1设计成与列车模型同速相对运动，使得实验结果更难确。
27.本发明的工作原理是：当需要进行风洞实验时，启动电机，提前预设列车模型模拟的运行速度，此速度即为移动体31的运行速度，经过换算确定主动轮321的转动角速度，即电机的角速度可以设置。电机转动带动传动轴323和主动轮321转动，带动移动体31正常工作。传动轴323和支撑杆324均为可伸缩结构，实验进行过程中传动轴323和支撑杆324的长度是固定的，实验间隙中，需要调整挡风墙主体1高度时，将外套筒3232上的螺栓取出，调整好外套筒3232与内伸缩杆3231的位置后再固定。
28.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。