風沙環(huán)境模擬實驗臺

1.一種風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：包括一個圍護結(jié)構(gòu)，在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置模擬風沙系統(tǒng)、測試間及控制系統(tǒng)，被測部件放置在所述測試間內(nèi)測試，所述模擬風沙系統(tǒng)由一個送風機、一個沙箱、一個除塵器及循環(huán)風道組成，所述測試間單獨設(shè)置在所述送風機與除塵器之間的循環(huán)風道內(nèi)，在所述測試間的兩側(cè)具有至少一個進風口和至少一個出風口與所述循環(huán)風道連通，所述沙箱設(shè)置在所述測試間的進風側(cè)并安裝在所述循環(huán)風道的上方，所述沙箱與所述循環(huán)風道通過其底部的開口連通，在所述開口處設(shè)置一可以調(diào)節(jié)所述開口面積大小的控制裝置，在所述除塵器與所述沙箱之間設(shè)置一用于輸送沙粒的傳送帶，所述循環(huán)風道將所述送風機、沙箱、測試間及除塵器連通形成一個閉環(huán)的風循環(huán)通路，所述模擬風沙系統(tǒng)和測試間與所述控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：所述測試間的進風口包括用于模擬兩側(cè)進風設(shè)備的兩側(cè)進風口及用于模擬中間進風設(shè)備的中間進風口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：在所述送風機的出風側(cè)與所述測試間的進風側(cè)之間的風道上設(shè)置有與所述測試間的進風口相對應(yīng)的喉口轉(zhuǎn)換裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：在所述傳送帶旁設(shè)置一用于檢測沙粒粒徑的檢測裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：所述送風機為風洞風機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于按焓差法測試車輛空調(diào)裝置制冷性能的室內(nèi)室，所述車輛空調(diào)裝置測試的室內(nèi)環(huán)境條件在所述室內(nèi)室模擬，所述車輛空調(diào)裝置測試的室外環(huán)境條件在所述測試間內(nèi)模擬，所述測試間與所述室內(nèi)室之間連通有送風風道和回風風道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于給所述測試間加熱以模擬高溫環(huán)境的熱源設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，其特征在于：在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于模擬太陽輻射環(huán)境的輻射設(shè)備。

風沙環(huán)境模擬實驗臺\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)境模擬實驗臺，特別涉及一種用于模擬高速風沙條件的風沙環(huán)境模擬實驗臺，屬于軌道車輛性能驗證試驗裝備技術(shù)領(lǐng)域。\n背景技術(shù)\n[0002] 隨著高速鐵路的發(fā)展，國內(nèi)外風沙地區(qū)的高速鐵路項目也已逐漸提上日程，通常情況下風沙氣候會同時伴隨高溫輻射等氣候。為保證動車組安全可靠運行，需要對風沙、高溫及輻射環(huán)境下的系統(tǒng)進行提前系統(tǒng)分析及地面驗證。在耐風沙方面，國內(nèi)空調(diào)的設(shè)計開發(fā)和應(yīng)用方面有著豐富的經(jīng)驗和成功的業(yè)績，但相應(yīng)防沙試驗僅局限于低速，高速風沙條件的地面驗證還不具備條件。國內(nèi)現(xiàn)有的風沙實驗臺中，空調(diào)廠家搭建的風沙試驗臺僅能進行揚沙試驗，無法對高速吹沙工況進行驗證分析。電氣電子設(shè)備也有風沙試驗臺的研究，但也無法實現(xiàn)高速吹沙試驗的要求，且設(shè)備放置在其中，僅能進行設(shè)備無電情況下的試驗，不能進行運轉(zhuǎn)試驗。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0003] 本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種具備模擬高速吹沙環(huán)境，能為車輛零部件耐環(huán)境試驗提供良好試驗條件的風沙環(huán)境模擬實驗臺。\n[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：\n[0005] 一種風沙環(huán)境模擬實驗臺，包括一個圍護結(jié)構(gòu)，在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置模擬風沙系統(tǒng)、測試間及控制系統(tǒng)，被測部件放置在所述測試間內(nèi)測試，所述模擬風沙系統(tǒng)由一個送風機、一個沙箱、一個除塵器及循環(huán)風道組成，所述測試間單獨設(shè)置在所述送風機與除塵器之間的循環(huán)風道內(nèi)，在所述測試間的兩側(cè)具有至少一個進風口和至少一個出風口與所述循環(huán)風道連通，所述沙箱設(shè)置在所述測試間的進風側(cè)并安裝在所述循環(huán)風道的上方，所述沙箱與所述循環(huán)風道通過其底部的開口連通，在所述開口處設(shè)置一可以調(diào)節(jié)所述開口面積大小的控制裝置，在所述除塵器與所述沙箱之間設(shè)置一用于輸送沙粒的傳送帶，所述循環(huán)風道將所述送風機、沙箱、測試間及除塵器連通形成一個閉環(huán)的風循環(huán)通路，所述模擬風沙系統(tǒng)和測試間與所述控制系統(tǒng)連接。\n[0006] 進一步，所述測試間的進風口包括用于模擬兩側(cè)進風設(shè)備的兩側(cè)進風口及用于模擬中間進風設(shè)備的中間進風口。\n[0007] 進一步，在所述送風機的出風側(cè)與所述測試間的進風側(cè)之間的風道上設(shè)置有與所述測試間的進風口相對應(yīng)的喉口轉(zhuǎn)換裝置。\n[0008] 進一步，在所述傳送帶旁設(shè)置一用于檢測沙粒粒徑的檢測裝置。\n[0009] 進一步，所述送風機為風洞風機。\n[0010] 進一步，在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于按焓差法測試車輛空調(diào)裝置制冷性能的室內(nèi)室，所述車輛空調(diào)裝置測試的室內(nèi)環(huán)境條件在所述室內(nèi)室模擬，所述車輛空調(diào)裝置測試的室外環(huán)境條件在所述測試間內(nèi)模擬，所述測試間與所述室內(nèi)室之間連通有送風風道和回風風道。\n[0011] 進一步，在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于給所述測試間加熱以模擬高溫環(huán)境的熱源設(shè)備。\n[0012] 進一步，在所述圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于模擬太陽輻射環(huán)境的輻射設(shè)備。\n[0013] 綜上內(nèi)容，本發(fā)明所述的風沙環(huán)境模擬實驗臺，能夠模擬沙漠氣候條件下的高速吹沙環(huán)境，還可以模擬沙漠氣候條件下的強輻射、高溫的實驗環(huán)境，為鐵路客車生產(chǎn)中的各相關(guān)部件、設(shè)備、裝置進行耐沙漠氣候環(huán)境試驗提供了良好的實驗條件，使實驗結(jié)果更加精確，進而保證產(chǎn)品質(zhì)量，保證車輛在任何惡劣的環(huán)境條件下運行安全。本實驗臺最高可模擬進速350公里的風沙環(huán)境條件，完全可以滿足現(xiàn)有軌道車輛的實驗要求。同時，該實驗臺可以進行電氣系統(tǒng)、通風冷卻系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車外設(shè)備等所有部件的耐風沙環(huán)境模擬試驗。\n附圖說明\n[0014] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0015] 圖2是圖1的A-A向視圖；\n[0016] 圖3是圖2的B-B剖視圖；\n[0017] 圖4是圖2的C-C剖視圖。\n[0018] 如圖1至圖4所示，測試間1，熱源設(shè)備2，風道3，送風機4，沙箱5，除塵器6，傳送帶7，兩側(cè)進風口8，中間進風口9，出風口10，喉口轉(zhuǎn)換裝置11，兩側(cè)喉口風道12，中間喉口風道13，檢測裝置14，室內(nèi)室15，控制室16。\n具體實施方式\n[0019] 下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：\n[0020] 如圖1和圖2所示，一種風沙環(huán)境模擬實驗臺，能夠模擬沙漠氣候條件下的高速風沙環(huán)境，其包括一個圍護結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有模擬風沙系統(tǒng)、測試間1及控制系統(tǒng)，被測部件放置在測試間1內(nèi)進行各種實驗測試，測試間1的尺寸要保證車輛的各種測試件都能放置在其中，且能進行通電測試試驗。由于沙漠氣候條件還具有高溫和高輻射的特點，在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于模擬高溫環(huán)境的熱源設(shè)備2及用于模擬太陽輻射環(huán)境的輻射設(shè)備(圖中未示出)。\n[0021] 在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置的熱源設(shè)備2，用于給測試間1加熱以模擬高溫環(huán)境，熱源設(shè)備\n2采用電加熱器，維持實驗臺高溫達到70℃。\n[0022] 其中，圍護結(jié)構(gòu)將所有的實驗設(shè)備包圍在內(nèi)，為保證實驗效果，在圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)用保溫良好的聚氨酯保溫板包圍，其厚度在150-180mm之間，整體圍護結(jié)構(gòu)要防止產(chǎn)生冷橋現(xiàn)象，同時保證圍護結(jié)構(gòu)的氣密性。圍護結(jié)構(gòu)上開有一外門，以便待測部件進出，外門同樣要具有良好的保溫措施。\n[0023] 模擬風沙系統(tǒng)由循環(huán)風道3、送風機4、沙箱5、除塵器6、傳送帶7組成，循環(huán)風道\n3與送風機4、沙箱5及除塵器6依次連通，傳送帶7連接在除塵器6與沙箱5之間，用于將除塵器6收集的沙粒再運送回至沙箱5，使沙粒能反復利用，測試間1設(shè)置在送風機4與除塵器6之間的風道3上。\n[0024] 由于風沙實驗時所要求的送風量較大，本實施例，送風機4采用特制風洞風機，其組成包括風機、電機、油站、消音器、電動執(zhí)行機構(gòu)、儀器儀表等。風洞風機的結(jié)構(gòu)組成為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再另作詳細描述。\n[0025] 風道3采用磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)建，內(nèi)部采用光滑鋼板用于減小空氣流動阻力。用于連接送風機4和測試間1之間的風道3斷面的面積可優(yōu)選為3×3平方米，以保證送風量。為有效節(jié)約空間，風道3采用上下結(jié)構(gòu)，實驗設(shè)備設(shè)置在下排的風道3上。\n[0026] 如圖3和圖4所示，本實施例中，測試間1具有兩個兩側(cè)進風口8和一個中間進風口9，測試間1的另一端具有一個出風口10，模擬兩側(cè)進風設(shè)備的帶風沙空氣從兩側(cè)進風口\n8進入測試間1內(nèi)以模擬高速風沙環(huán)境，模擬中間進風設(shè)備的帶風沙空氣從中間進風口9進入測試間1，待測試間1驗證完成后，帶風沙空氣再從測試間1的出風口10流出沿風道3進入除塵器6，過濾后的空氣再沿著上方的風道3折返至送風機4的進風側(cè)。\n[0027] 如圖2所示，為保證將高速風沙送入測試間1，同時為了在滿足實驗條件的基礎(chǔ)上有效節(jié)約能源，在送風機4的出風側(cè)與測試間1的進風側(cè)之間的風道3上設(shè)置有喉口轉(zhuǎn)換裝置11，以進一步提高送風機4出風側(cè)的風速。相對應(yīng)于測試間1的兩側(cè)進風口8和中間進風口9，喉口轉(zhuǎn)換裝置11中包括有三個喉口風道，其中，與兩側(cè)進風口8對應(yīng)的為兩側(cè)喉口風道12，與中間進風口9對應(yīng)的為中間喉口風道13，兩側(cè)喉口風道12和中間喉口風道13的出口面積根據(jù)實驗對風速的設(shè)計要求而定，以風道3斷面的面積為3×3平方米為例，兩側(cè)喉口風道12的面積選擇為1平方米，中間喉口風道13的面積選擇為1.5平方米，這樣，兩側(cè)喉口風道12出口的風速最高可以達到350km/h，完全可以滿足現(xiàn)有軌道車輛的實驗要求。\n[0028] 兩側(cè)喉口風道12和中間喉口風道13不同時使用，當需要模擬350km/h風速機組兩側(cè)進風狀態(tài)時，開啟兩個兩側(cè)喉口風道12的通道，通過兩側(cè)進風口8進入測試間1內(nèi)模擬風沙條件；需模擬中間進風狀態(tài)時，開啟中間喉口風道13的通道，通過中間進風口9進入測試間1內(nèi)模擬風沙條件。列車運行速度變化由送風機4以及設(shè)置在喉口轉(zhuǎn)換裝置11位置的風速檢測儀器控制，當無風沙環(huán)境模擬時，除塵器6則起著旁通回路的作用。\n[0029] 流經(jīng)測試間1的含塵空氣從測試間1出來后進入除塵器6，用于將沙樣分離出來，以避免磨損送風機4。本實施例中，為保證除塵效果，除塵器6優(yōu)選采用脈沖清灰袋式除塵器，含沙氣體經(jīng)測試間1后，進入除塵器6凈化，凈化后氣體返回系統(tǒng)使用，捕集的沙粒經(jīng)灰斗卸料至刮板再通過傳送帶7重新輸送返回至沙箱5再使用。除塵器6本身設(shè)置有清灰和自動控制系統(tǒng)。\n[0030] 為保證進入測試間1內(nèi)的沙粒完全模擬沙漠內(nèi)的氣候條件，所以要保證參與實驗的沙粒的粒徑在實驗要求范圍之內(nèi)，一般要求沙粒粒徑分布在5-850μm范圍內(nèi)。本實施例中，在傳送帶7的旁邊設(shè)置有在線檢測裝置14，檢測裝置14與控制系統(tǒng)連接，檢測裝置14采用光學粒徑檢測儀，用于檢測經(jīng)過實驗后的沙粒的粒徑分布情況，其原理是利用顆粒對光的散射現(xiàn)象，根據(jù)散射光能的分布推算被測顆粒的粒度分布。在實驗過程中，沙粒由于磨損、破壞等原因，粒徑會有所變化，當檢測裝置14檢測出沙粒的粒徑超出實驗要求范圍，則發(fā)出報警信號提示，此時，可以采用更換沙粒等方法，以保證實驗所需條件。\n[0031] 沙箱5布置在測試間1的進風側(cè)，設(shè)置在風道3的上方，沙箱5與風道3之間通過一開口(圖中未示出)連通。風沙實驗時，同樣要保證空氣中的含沙量，一般要求空氣含沙\n3\n量最大可達到10g/m，不同的實驗，含沙量要求不同。所以沙箱5在與風道3連通的開口處設(shè)置一可以調(diào)節(jié)開口面積大小的控制裝置，用以調(diào)節(jié)向風道3內(nèi)的漏沙量及漏沙速度，滿足不同的風量、風速以及空氣含沙量的要求?？刂蒲b置可以采用具有很多小孔的擋板結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)小孔的開啟面積或控制小孔開閉的數(shù)量來調(diào)節(jié)漏沙量及漏沙速度；也可以采用控制閥的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)控制閥的開度大小，而調(diào)節(jié)漏沙量及漏沙速度?？刂蒲b置無論采用何種結(jié)構(gòu)，都與控制系統(tǒng)連接，由控制系統(tǒng)根據(jù)實驗條件自動控制漏沙量及漏沙速度。\n[0032] 在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置有用于按焓差法測試車輛空調(diào)制冷量等性能的室內(nèi)室15，以方便進行高溫、風沙等惡劣環(huán)境下的空調(diào)制冷量測試。車輛空調(diào)裝置測試時，用測試間1模擬空調(diào)的室外環(huán)境，用室內(nèi)室15模擬車輛室內(nèi)環(huán)境，測試間1與室內(nèi)室15之間連通有空調(diào)系統(tǒng)的送風風道和回風風道(圖中未示出)。\n[0033] 在對空調(diào)裝置進行制冷量測試時，將空調(diào)裝置放置在測試間1內(nèi)，連接好送風風道和回風風道，由熱源設(shè)備2對測試間1及室內(nèi)室15內(nèi)的空氣進行處理。系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過焓差法測試空調(diào)制冷量，由控制系統(tǒng)對系統(tǒng)試驗進行控制及檢測。\n[0034] 在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置的輻射設(shè)備(圖中未示出)，輻射設(shè)備的主要功能是向測試間1內(nèi)施加需要的輻射量，用于模擬太陽輻射環(huán)境。輻射設(shè)備采用高強度的輻射燈，輻射燈安裝\n2\n在測試間1內(nèi)的頂部，采用可拆式結(jié)構(gòu)，最大輻射強度為1200W/m，且在設(shè)計要求范圍內(nèi)可調(diào)控。\n[0035] 為了操作人員使用方便，同時為了方便維護，控制系統(tǒng)集中設(shè)置在控制室16內(nèi)，控制系統(tǒng)主要進行試驗數(shù)據(jù)的采集和分析，同時協(xié)調(diào)控制各實驗設(shè)備的工作狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)采用可靠的測控儀器、設(shè)備及傳輸?shù)倪B接接口，能在模擬的高輻射、高風沙實驗條件下，對所要求的測試量進行測試，滿足實驗要求，數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的分析。\n[0036] 下面詳細描述本發(fā)明的工作流程。\n[0037] 將待測部件放入測試間1內(nèi)。\n[0038] 開啟送風機4，循環(huán)空氣經(jīng)送風機4加壓，帶動空氣達到要求的風量和風速，經(jīng)過風道3至沙箱5，通過高壓空氣漏沙后，循環(huán)空氣帶沙經(jīng)喉口轉(zhuǎn)換裝置11、兩側(cè)進風口8(或中間進風口9)進入測試間1內(nèi)，模擬高速風沙條件。\n[0039] 在測試間1內(nèi)的試驗完成后，帶風沙空氣經(jīng)測試間1尾部的出風口10進入脈沖清灰袋式除塵器6，進行循環(huán)空氣除塵處理，將沙粒與空氣分離，分離后的沙粒經(jīng)傳送帶7、在線檢測裝置14檢測后重新回到沙箱5，沙粒如滿足要求，重新進入下一個循環(huán)，如不滿足沙粒要求，補沙或重新更換沙粒后進入下一個循環(huán)。與沙粒分離后的空氣再經(jīng)過風道3重新進入送風機4進行循環(huán)。\n[0040] 如上所述，結(jié)合附圖和實施例所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。