专利摘要

专利摘要

本申请提供了一种摩擦调控喷头，所述喷头卡设在火车轨道的轨底脚上并能够沿轨道的垂直方向和横向方向连续调节，喷头包括：喷头主体，喷口，所述喷口具有柔性并设置在喷头主体的尖端；探针，探针设置在所述喷头主体中并且其顶部从喷头主体探出；柱塞，柱塞设置在喷头主体内部并横向地连接至探针的底部；喷头主体内腔，喷头主体内腔由柱塞和喷头主体的内壁构成，探针位于所述喷头主体内腔中；输送管，输送管与喷口主体内腔相连通，用于向喷头主体内腔输送润滑剂；和弹簧，弹簧的一端连接在柱塞底部，并且其另一端固定地设置在喷头主体的底部，其中喷口与轨头之间连接有弹性垫，弹性垫用于使喷口与轨头紧密连接而没有空隙。

权利要求

1.一种摩擦调控喷头，所述喷头卡设在火车轨道的轨底脚上并能够沿轨道的垂直方向和横向方向连续调节，所述喷头包括：

喷头主体，

喷口，所述喷口具有柔性并设置在所述喷头主体的尖端；

探针，所述探针设置在所述喷头主体中并且其顶部从所述喷头主体探出；

柱塞，所述柱塞设置在所述喷头主体内部并横向地连接至所述探针的底部；

喷头主体内腔，所述喷头主体内腔由所述柱塞和所述喷头主体的内壁构成，所述探针位于所述喷头主体内腔中；

输送管，所述输送管与所述喷口主体内腔相连通，用于向所述喷头主体内腔输送润滑剂；和

弹簧，所述弹簧的一端连接在所述柱塞底部，并且其另一端固定地设置在所述喷头主体的底部，

其中所述喷口与轨头之间连接有弹性垫，所述弹性垫用于使所述喷口与轨头紧密连接而没有空隙。

2.根据权利要求1所述的摩擦调控喷头，其中所述弹性垫高于轨面2mm，用于保证由所述喷头喷出的润滑剂朝向轨面的一侧流动，并且所述弹性垫与轨距角紧密接触，防止润滑剂向下溢出。

3.根据权利要求1所述的摩擦调控喷头，其中所述探针与喷口的间隙配合，并探出喷口2mm，从而能够利用所述探针密封所述喷口。

4.根据权利要求1所述的摩擦调控喷头，其中所述弹簧的弹性是能够调节的。

5.根据权利要求1所述的摩擦调控喷头，其中所述探针相对于所述喷口的密封能够根据所述喷头主体内腔中的压力变化来自动闭合。

6.根据权利要求1所述的摩擦调控喷头，其中所述探针能够自动疏通存留在所述喷口的异物。

7.一种如权利要求1所述的摩擦调控喷头工作的方法，所述方法包括以下步骤：

在没有输送润滑剂之前利用弹簧的弹力将所述探针保持在初始位置上，并利用探针密封所述喷口；

当通过输送管将润滑剂输送到所述喷头主体内腔中时，所述喷头主体内腔中的压力升高；

当所述喷头主体内腔中的压力连续升高并克服所述弹簧的弹力时，所述柱塞连同所述探针一起远离所述喷口移动；

当所述探针完全退入到所述喷头主体内腔中时，通过喷口喷出润滑剂；

当停止输送润滑剂后，所述喷头主体内腔中的压力下降；

当压力连续下降并小于弹簧的弹力之后，所述弹簧推动所述柱塞和所述探针朝向喷口移动，从而使探针探出所述喷口并将所述喷口封闭。

8.根据权利要求7所述的方法，其中当所述探针完全退入到所述喷头主体内腔中时喷出润滑剂的步骤还包括：在喷出润滑剂时，所述喷头主体内腔中的压力达到平衡，使得所述柱塞连同所述探针一起稳定不动。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述探针朝向喷口移动并探出所述喷口时，所述探针能够自动疏通存留在喷口的异物。

10.根据权利要求7所述的方法，还包括：当检测到重载列车通过时，通过润滑剂管道向所述喷头主体内腔输送润滑剂；而一旦检测到重载列车完全通过，使所述喷口停止喷射润滑剂；优选地，所述方法还包括：调节所述弹簧的弹力，从而控制喷口喷射的润滑剂的流量以及开启与闭合所述喷口的速度。

说明书

技术领域

本发明涉及铁轨润滑领域；更具体地，涉及一种用于在道旁润滑轮轨踏面的摩擦调控喷头。

背景技术

轮轨关系的研究一直是铁路科技上的重大课题，近年来随着技术的发展，轮轨润滑有了新的进展，从轮缘与轨距角扩展到轮轨踏面摩擦副，润滑的主要目的从减少轮轨磨损向延长整个钢轨、车轮系统寿命发展，新技术被称为轮轨摩擦因数调节与控制。

在曲线地段，由于离心力的作用和钢轨上下股长度不同，导致轮轨接触面发生蠕滑振荡，产生脉冲式的横向冲击负荷和垂向冲击负荷。摩擦控制技术的作用机理是改变轮轨接触面的摩擦因数，从而改变轮轨蠕滑的冲击频率和振幅，达到缓解钢轨疲劳的目的。

摩擦调控系统将摩擦控制材料输送至轨面进行摩擦因数调控。摩擦控制材料选用具有中等摩擦因数的水基润滑剂，其经过车轮碾压过后，水分蒸发，残留物在轨面形成一层稳定的固体薄膜，摩擦因数稳定在0.30～0.40之间，可保证足够的牵引力和制动力，减小轮轨蠕滑，有效延长钢轨使用寿命。

此外，对于重载铁路钢轨而言，最常见的伤损是钢轨踏面的接触疲劳裂纹和剥离掉块。国内外解决上述问题的主要方法是钢轨打磨。随着科学研究的深人，人们开始尝试对轮轨踏面进行润滑与摩擦调控，在不降低牵引及制动需要的粘着系数下，最大限度地降低钢轨磨损能耗和轮轨表面接触应力，以有效地延长钢轨使用寿命，节约钢轨的更换费用。

调研发现，国外公司研制的相关设备线路和车体污染严重，喷涂模式落后，尤其是喷头功能不先进，造成喷涂剂量大，动态响应慢，易受列车气流的影响，转移性能低，易堵塞等问题。

具体地，现有喷头主要有以下几方面问题：1、喷涂剂量大，润滑剂利用率低，造成道床和线路环境大面积污染；还发现列车通过后有液态润滑剂堆积在钢轨踏面，对机车牵引和制动有不利的影响；2、喷头结构复杂，润滑液经过列车碾压后并没有明显的延展，而是有明显的边界，说明其转移性能较低，必须通过多喷嘴、大跨度喷涂，造成设备耗能高；3、采用喷射方式的喷嘴，很容易受到来自列车气流和自然界风力影响，使润滑液偏离目标；4、喷嘴易被异物堵塞。

例如kelsan轨顶摩擦控制设备上使用的喷头，是目前最通用的。喷嘴安装在轨道外侧，是由两片长条状橡胶唇口组成，设计者希望润滑剂从喷嘴唇口处均匀挤出，实际使用中由于温度、老化等原因，橡胶变形严重，润滑剂只能从唇口的某一点挤出到达钢轨顶面。同时喷涂剂量大，润滑剂利用率低，造成道床和线路环境大面积污染；还发现列车通过后有液态润滑剂堆积在钢轨踏面，对机车牵引和制动有不利的影响。

再例如，加拿大国家研究委员会地面交通技术中心和德国HY-power公司尝试通过钢轨滚动面润滑的方式，控制轮轨摩擦系数，从而达到减缓钢轨疲劳、降低列车脱轨倾向的目的。研究结果表明，实施踏面摩擦控制可降低噪音35db、钢轨磨耗减少2/3、列车脱轨系数降低67%，同时可减少钢轨横向冲击力35%～50%。但是德国HY-Power公司轮轨润滑及摩擦控制系统的特点是一机带四组16只喷嘴,分配系统确保每只喷嘴能均匀输出润滑剂。该喷嘴所喷出的润滑液经过列车碾压后并没有明显的延展，而是有明显的边界，说明其转移性能较低，必须通过多喷嘴、大跨度喷涂。

再例如美国TORL轨面润滑喷头。当列车来临，传感器感应信号，控制器避开机车，沿钢轨平行方向对列车车轮及钢轨纵向喷射润滑剂，通过车轮携带至前方钢轨。但是这种喷射方式很容易受到来自列车气流和自然界风力影响，使润滑液偏离目标。

因此，需要提供一种喷涂精准、有效流量小、动态响应快，转移性能高，并具有自疏通的功能的喷头。

发明内容

为克服现有的缺陷，针对上述缺点，本发明提供了一种摩擦调控喷头，所述喷头卡设在火车轨道的轨底脚上并能够沿轨道的垂直方向和横向方向连续调节，所述喷头包括：喷头主体，喷口，所述喷口具有柔性并设置在所述喷头主体的尖端；探针，所述探针设置在所述喷头主体中并且其顶部从所述喷头主体探出；柱塞，所述柱塞设置在所述喷头主体内部并横向地连接至所述探针的底部；喷头主体内腔，所述喷头主体内腔由所述柱塞和所述喷头主体的内壁构成，所述探针位于所述喷头主体内腔中；输送管，所述输送管与所述喷口主体内腔相连通，用于向所述喷头主体内腔输送润滑剂；和弹簧，所述弹簧的一端连接在所述柱塞底部，并且其另一端固定地设置在所述喷头主体的底部，其中所述喷口与轨头之间连接有弹性垫，所述弹性垫用于使所述喷口与轨头紧密连接而没有空隙。

优选地，所述弹性垫高于轨面2mm，用于保证由所述喷头喷出的润滑剂朝向轨面的一侧流动，并且所述弹性垫与轨距角紧密接触，防止润滑剂向下溢出。

优选地，所述探针与喷口的间隙配合，并探出喷口2mm，从而能够利用所述探针密封所述喷口。

优选地，所述弹簧的弹性是能够调节的。

优选地，所述探针相对于所述喷口的密封能够根据所述喷头主体内腔中的压力变化来自动闭合。

优选地，所述探针能够自动疏通存留在所述喷口的异物。

根据本发明的另一方面，还提供了摩擦调控喷头工作的方法，所述方法包括以下步骤：在没有输送润滑剂之前利用弹簧的弹力将探针保持在初始位置上，并利用探针密封所述喷口；当通过输送管将润滑剂输送到喷头主体内腔中时，所述喷头主体内腔中的压力升高；当所述喷头主体内腔中的压力连续升高并克服所述弹簧的弹力时，柱塞连同探针一起远离喷口移动；当所述探针完全退入到所述喷头主体内腔中时，通过喷口喷出润滑剂；当停止输送润滑剂后，所述喷头主体内腔中的压力下降；当压力连续下降并小于弹簧的弹力之后，所述弹簧推动所述柱塞和所述探针朝向喷口移动，从而使探针探出所述喷口并将所述喷口封闭。

优选地，当所述探针完全退入到所述喷头主体内腔中时喷出润滑剂的步骤还包括：在喷出润滑剂时，所述喷头主体内腔中的压力达到平衡，使得所述柱塞连同所述探针一起稳定不动。

优选地，当所述探针朝向喷口移动并探出所述喷口时，所述探针能够自动疏通存留在喷口的异物。

优选地，所述方法还包括：当检测到重载列车通过时，通过润滑剂管道向所述喷头主体内腔输送润滑剂；而一旦检测到重载列车完全通过，使所述喷口停止喷射润滑剂。

优选地，所述方法还包括：调节所述弹簧的弹力，从而控制喷口喷射的润滑剂的流量以及开启与闭合所述喷口的速度。

在本发明中，喷头主体采用铝型材制作，内置了探针、活塞、弹簧等套件，探针与喷口小间隙配合，并探出喷口2mm左右。探针在管内液体压力和复位弹簧的共同作用下往复运动，控制着喷口的开通与闭合。

探针设计成从喷口探出，可自动疏通存留在喷口的异物（比如机车喷砂器喷出的沙粒，或者设备长时间不用润滑剂风干后在喷口处形成的固体膜等）。

通过调节喷嘴后面的弹簧座来调节弹簧的预紧力，控制喷口流量和开启与闭合的速度，提高喷嘴的瞬态响应能力。

自动闭合的喷口能在停喷后无润滑剂残留在踏面上，不影响下一列机车通过时的牵引力。

可使喷口与轨头之间连接紧密没有空隙，同时弹性垫高于踏面2mm，可保证从喷口挤出的润滑剂向踏面一侧流动，让车轮尽可能碾压带走，这样可提高润滑剂的利用率。

附图说明

将从以下的实施例的说明中，参照附图使本发明的典型实施例的这些和/或其它方面和优点变得更显而易见并更易于理解，其中：

图1为根据本发明实施例的摩擦调控喷头的示意图，其中喷口处于被封闭的状态。

图2为根据本发明实施例的摩擦调控喷头的示意图，其中喷口处于打开状态。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于道旁轮轨踏面润滑的摩擦调控喷头进行详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的摩擦调控喷头的示意图，其中喷口处于被封闭的状态（停喷状态）；图2示出了根据本发明实施例的摩擦调控喷头的示意图，其中喷口处于打开状态（喷涂状态）。现参照图1和2进行具体说明。

如图1和2所示，喷头包括喷头主体3、喷口1、探针2、柱塞4、弹簧5、输送管6和弹性垫（未显示）。喷头可以通过楔形卡固定在轨底脚上，并且喷头可沿轨道的横向方向和纵向方向连续调节。

在本实施例中，喷头主体3由铝型材制成，但是本发明不局限于此，也可以使用其它耐腐蚀性强、耐候性好的金属材料。

具有柔性的喷口1设置在喷头主体3的尖端，并与轨头之间通过弹性垫相连接。弹性垫由橡胶等具有弹性的材料（例如其他非金属材料或软金属）制成，从而使喷口与轨头之间连接紧密而没有空隙。同时，弹性垫可以高于踏面2mm，从而保证从喷口挤出的润滑剂向踏面一侧流动，让车轮尽可能碾压带走挤出的润滑剂。此外，弹性垫还与轨距角紧密接触，因此避免润滑剂向下溢出。

探针2、柱塞4、和弹簧5均设置在喷头主体3内部。探针2可以与喷口1开口端的小间隙紧密配合，并且探针2的顶部探出喷口1大概2mm左右。这样，在初始位置上，由于输送管内没有压力，所以探针2在弹簧5的作用下保持在其初始位置，并将喷口1封死，如图1所示。

柱塞4抵靠地连接在探针2的底部，并与喷头主体的内壁一起构成喷头主体内腔。输送管6与喷头主体内腔相连通，用于向喷头主体内腔输送润滑剂。

弹簧5的一端连接在柱塞4的底部，而另一端连接在喷头主体的底部，这样，当通过输送管6向喷头主体内腔输送润滑剂时，喷头主体内腔的压力会持续升高，当该压力超过弹簧5的弹力时，会使柱塞4连同与柱塞4连接的探针2一起克服弹簧5的弹力而远离喷口1移动。在本实施例中，弹簧5为螺旋弹簧形式的复位弹簧，但是本发明不局限于此，也可以使用其它类型弹性机构，例如扭杆弹簧或盘簧或其他功能相似的弹簧。

探针2被设计成其顶部从喷口1探出，这样除了能够与柱塞4和弹簧5配合来封闭喷口1之外，还可以在探出喷口1时自动疏通存留在喷口处的异物，例如机车喷砂器喷出的沙粒，或者喷头长时间不使用而因润滑剂风干造成的润滑剂在喷口处形成的固体膜等。

此外，弹簧5的弹力是可调的。通过调节弹簧5的弹簧座（未显示），可以调节弹簧的预紧力，由此控制喷口处润滑剂喷射的流量以及喷口开启与闭合的速度，从而提高喷口的瞬态响应能力。这样，自动闭合的喷口能够使得停喷后没有润滑剂残留在踏面上，因此不影响下一列机车通过时的牵引力。

以下，将详细说明根据本实施例的摩擦调控喷头工作及安装的方法。首先，可以将两套喷头分别安装在两根钢轨的外侧。每套喷头均由楔形卡固定在轨底脚上；然后，调节固定卡块，使喷头的弹性垫高出轨面2mm，从而保证挤出的润滑剂向轨面一侧流动，同时使弹性垫与轨距角紧密接触，由此避免润滑剂向下溢出。

在安装好喷头之后，当机车经过时，通过列车识别与控制单元判断是否为重载列车通过；在列车识别与控制单元确认为重载列车通过后，输出驱动直流电机工作，电机带动齿轮泵工作，润滑剂被齿轮泵从油箱中吸出并沿输送管传输到喷头主体内腔中，当润滑剂流至喷口1，由于此时喷口1被探针封闭，润滑剂无法挤出，使得喷头主体内腔中的压力不断升高，一旦压力超过弹簧5的预紧力（弹力），柱塞4连同探针2被推动沿远离喷口的方向移动，当探针2完全从喷口1退入到喷头主体内腔中时，润滑剂即从喷口1挤出，喷头主体内腔中的压力达到动态平衡，使得柱塞连同探针稳定不动。此时润滑剂从喷口稳定向外流出，喷涂在钢轨踏面上，如图2所示。

当动力单元接到信号停止工作后，输送管及喷头主体内腔中的压力迅速下降，弹簧5推动柱塞4和探针2向喷口1移动，从而利用探针2将喷口1封闭，润滑剂不再从喷口1挤出，并且列车通过后不会有液态的润滑剂存留在钢轨踏面上。

在本实施例中，通过喷头主体内腔中的压力的变化来驱动柱塞和探针的移动，从而开启和闭合喷口，但是本发明不局限于此，也可以通过电机驱动代替油压驱动来开启和闭合喷口。

此外，在本实施中，采用柱塞（或者活塞）与探针相配合的结构来实现探针对喷口的自动疏通，但是本发明不局限于此，也可以采用连杆结构代替活塞结构实现自疏通。

另外，在本实施例中，采用探针与喷口配合（孔轴配合）的方式来开启和闭合喷口，但是本发明不局限于此，也可以采用其他开闭结构替代孔轴配合关闭方式。

本发明的关键技术点在于：

1）喷口与探针小间隙配合设计：使喷头具备自动闭合功能，停喷后可迅速封闭喷口，保证无润滑剂堆积在踏面上，这样就不会影响下一列机车通过时的牵引力或紧急制动时所需的粘着力。

2）探针探出喷口的结构设计：停喷后探针封闭喷口的同时，并探出喷口2mm，使喷头具备了自动疏通存留在喷口异物（比如机车喷砂器喷出的沙粒，或者设备长时间不用润滑剂风干后在喷口处形成的固体膜等）的能力，防止喷口堵塞，保证了喷头的可靠运行。

3）弹簧的预紧力可调设计：可改变探针开启与闭合的速度，提高喷嘴的瞬态响应能力，同时对控制喷口流量亦起到一定的辅助作用。

4）喷嘴与轨头之间特殊结构的弹性垫设计，可使喷嘴与轨头之间连接紧密没有空隙，同时弹性垫高于踏面2mm，可保证从喷口挤出的润滑剂向踏面一侧流动，让车轮尽可能碾压带走。这样既提高了润滑剂的利用率，又降低了道床污染。

5）喷头卡具具有两个方向的调节功能，安装方便可靠。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

摩擦调控喷头专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。