一种含沙道砟箱一体化试验设备

技术领域

本发明涉及一种含沙道砟箱一体化试验设备，属于有砟道床试验设备领域。

背景技术

风沙地区有砟道床常年受风沙侵害，众多科研人员对风沙道床的力学特性展开广泛研究，受试验条件限制大家常利用道砟箱模拟道床基层进行试验。

现有的道砟箱仅采用无盖箱体首先向其中填满道砟颗粒，人工简单夯实后根据所需设置的风沙脏污率向其中均匀撒入沙粒，然后进行试验研究；完成一种工况试验后，需要将道砟颗粒与沙粒的混合物从箱体中人工掏出，掏出后再将道砟颗粒与沙粒筛分开。再者，采用现有的设备进行道砟箱试验时，矩形式箱体与实际道床断面形状存在较大差距，在进行人工夯实道砟颗粒时存在夯实不均匀、夯实效率低等问题，此外夯实后的道砟间孔隙过大难以达到铁路道床孔隙标准，且存在安全隐患；在完成试验后人工掏出道砟颗粒与沙粒混合物并进行筛分的工序浪费大量的人力，过程繁杂，不利于快速开展试验。此外人工填沙的试验流程难以模拟真实风沙入侵真实情况，因此亟需一种集夯实与筛分功能于一体的自动化机械设备。

发明内容

本发明提供了一种含沙道砟箱一体化试验设备，能全方位对填入的道砟颗粒有效进行夯实；并进一步与振动筛装置配合，可以用于构建集夯实与筛分功能一体的道砟箱试验设备。

本发明的技术方案是：一种含沙道砟箱一体化试验设备，包括机架1、道砟箱2、线性滑轨模块3-1、梯形丝杠模块3-2、同步带模块3-3、气缸夯实装置4、振动筛分装置5、沙粒填充装置6；其中，机架1上部用于安装道砟箱2、一侧用于安装振动筛分装置5，道砟箱2上部用于安装线性滑轨模块3-1、一侧用于安装与道砟箱2相通的沙粒填充装置6，线性滑轨模块3-1与梯形丝杠模块3-2连接，梯形丝杠模块3-2与同步带模块3-3连接，同步带模块3-3与气缸夯实装置4连接，通过线性滑轨模块3-1、梯形丝杠模块3-2、同步带模块3-3的驱动带动气缸夯实装置4对道砟箱2中的道砟颗粒进行夯实。

所述道砟箱2包括道砟箱主体2-1、上下滑动门2-2、管道支撑架2-4、垫板2-5、观察窗2-7，所述道砟箱主体2-1上部开口，道砟箱主体2-1外周侧分别用于安装上下滑动门2-2、垫板2-5、观察窗2-7，上下滑动门2-2用于沿上下方向打开/关闭道砟箱主体2-1且上下滑动门2-2安装在道砟箱主体2-1靠近振动筛分装置5一侧，上下滑动门2-2关闭状态下的最低端高于振动筛分装置5的振动筛网5-9筛面，垫板2-5上部安装有管道支撑架2-4，通过管道支撑架2-4安装沙粒填充装置6，沙粒填充装置6的输出口端与道砟箱主体2-1上部开口相通。

所述线性滑轨模块3-1包括第一型材3-1-1、钣金块3-1-2、滑轨3-1-3、滑块3-1-4、扣板3-1-5，所述滑轨3-1-3固定于第一型材3-1-1上表面，第一型材3-1-1通过扣板3-1-5与道砟箱2上部连接，滑块3-1-4下部与滑轨3-1-3滑动配合，滑块3-1-4上部与钣金块3-1-2连接，通过钣金块3-1-2安装梯形丝杠模块3-2。

所述梯形丝杠模块3-2包括第一电机3-2-1，固定在线性滑轨模块3-1上的第一电机3-2-1通过第一联轴器3-2-11与丝杠轴3-2-2一端连接，丝杠轴3-2-2上安装有第一螺母3-2-4，第一螺母3-2-4上固定连接连接板3-2-8，连接板3-2-8安装在第二型材3-2-13一侧且两者之间存在间距，第一固定支座3-2-12安装在第二型材3-2-13另一侧且两者之间存在间距，连接板3-2-8与第一固定支座3-2-12通过呈三角布置的第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6连接且第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6与第二型材3-2-13侧面凹槽相切配合，丝杠轴3-2-2另一端安装有第二螺母3-2-5，第二螺母3-2-5通过固定板3-2-7固接于第二型材3-2-13上。

所述同步带模块3-3包括开口方盒3-3-2、第三型材3-3-6、第一同步带轮3-3-7、矩形板3-3-8、第二同步带轮3-3-9、第二电机3-2-10、同步带3-3-3、第四滚轮3-3-4，所述第二同步带轮3-3-9通过第二联轴器3-3-10与安装于梯形丝杠模块3-2上的第二电机3-2-10连接，第二同步带轮3-3-9与第一同步带轮3-3-7通过同步带3-3-3连接，同步带3-3-3上安装矩形板3-3-8，矩形板3-3-8与开口方盒3-3-2连接，开口方盒3-3-2中上部安装第四滚轮3-3-4且第四滚轮3-3-4与第三型材3-3-6上部凹槽相切配合，第四滚轮3-3-4与开口方盒3-3-2通过滚轮轴3-3-1连接，开口方盒3-3-2下部安装与第三型材3-3-6下部凹槽相切配合的弹性滚轮组3-4。

所述弹性滚轮组3-4包括弹簧立柱3-4-1、簧卡座3-4-2、第一弹簧3-4-3、固定轴3-4-5、连接台面3-4-6、第五滚轮3-4-7、滚轮转轴3-4-8，所述弹簧立柱3-4-1上套设第一弹簧3-4-3且弹簧立柱3-4-1上部固定弹簧卡座3-4-2，连接台面3-4-6两端设有固定轴3-4-5，滚轮支架3-4-4一端与固定轴3-4-5连接，滚轮支架3-4-4另一端与滚轮转轴3-4-8连接，第五滚轮3-4-7通过轴承3-4-9安装在滚轮转轴3-4-8上。

所述气缸夯实装置4包括第三电机4-1、转轴4-2、曲柄4-3、上缸筒4-4、下缸筒4-9、上活塞4-5、下活塞4-6、密封盖4-7、活塞杆4-8、第二缓冲弹簧4-10、夯实板4-11、直线轴承4-12、连接板4-13、第一缓冲弹簧4-14；所述第三电机4-1安装于同步带模块3-3中的开口方盒3-3-2上，转轴4-2一端与第三电机4-1输出轴相连，转轴4-2另一端与曲柄4-3细端相连，曲柄4-3粗端与上活塞4-5相连，活塞杆4-8上端设有阶梯轴与下活塞4-6相连，上活塞4-5通过曲柄4-3带动上下往复运动，往复运动压缩空气，气压推动下活塞4-6往下运动，在第一缓冲弹簧4-14的弹力下返回，活塞杆4-8中部设有上阶梯轴安装第一缓冲弹簧4-14，上缸筒4-4与下缸筒4-9之间通过密封盖4-7密封连接，活塞杆4-8中部设有下阶梯轴安装第二缓冲弹簧4-10，活塞杆4-8下部安装有直线轴承4-12，通过连接板4-13将夯实板4-11与活塞杆4-8下端固连。

所述振动筛分装置5包括固定板5-1第一支撑座5-2、第二法兰座5-3、万向联轴器5-4、第一法兰座5-5、第四电机5-6、第一振筛弹簧座5-7、第二振筛弹簧座5-8、振动筛网5-9、第一半圆盘摆块5-11、第二弹簧5-13、传动轴5-15、第二支撑座5-16、轴套5-17、左侧板5-18、右侧板5-19、第二半圆盘摆块5-20；其中，安装于机架1上的第四电机5-6通过第一法兰座5-5与万向联轴器5-4一端连接，万向联轴器5-4另一端通过第二法兰座5-3与传动轴5-15连接，传动轴5-15从一端往另一端依次安装第二法兰座5-3、第二半圆盘摆块5-20、第一支撑座5-2、第二支撑座5-16、第一半圆盘摆块5-11、轴套5-17，第一支撑座5-2固接于左侧板5-18外侧，第二半圆盘摆块5-20安装于第二法兰座5-3与第一支撑座5-2之间，第二支撑座5-16固接于右侧板5-19外侧，第一半圆盘摆块5-11安装于第二支撑座5-16与轴套5-17之间，安装第一支撑座5-2的左侧板5-18一侧及安装第二支撑座5-16的右侧板5-19一侧均安装第一振筛弹簧座5-7、另一侧均安装第二振筛弹簧座5-8；左侧板5-18、右侧板5-19之间安装振动筛网5-9，第一振筛弹簧座5-7与第二振筛弹簧座5-8下布置有第二弹簧5-13，振动筛网5-9前端连接有固定板5-1。

所述沙粒填充装置6包括轴流风机6-1、水平管道6-2、漏沙板6-3、料斗6-4、垂直管道6-5；所述轴流风机6-1出风口与水平管道6-2一端连通，水平管道6-2中部与垂直管道6-5一端连通，垂直管道6-5另一端安装漏沙板6-3且漏沙板6-3外周安装料斗6-4，水平管道6-2另一端与道砟箱2上部开口相通。

本发明的有益效果是：

1、本发明集夯实与筛分功能一体，气缸夯实装置采用线性滑轨、丝杠与同步带相配合的形式执行气缸夯实装置在工作过程中可以实现多方向运动，自动有序按照指定路径完成夯实工作，精确控制夯实工作部位，并能够较好完成不同高度面的夯实，该装置工作原理能够适用于绝大多数夯实工作；并进一步地，可以用于筛分，利于开展多工况实验。

2、本发明的控制第二方向运动的同步带模块中设置的弹性滚轮组，能够很大程度上减少气缸带来的向上冲击力，包括气缸夯实装置中设有的弹簧，两者的结合可增加整体结构在工作时的稳定性。

3、本发明中含沙道砟箱一体化试验设备，道砟箱大小根据《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)中有砟轨道单线路标准断面尺寸进行等比例缩小，沙粒的填充采用轴流风机提供动力吹入，模拟风沙地区真实沙粒入侵情况，为脏污状态下有砟道床的试验提供极大便利。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图；

图2是本发明道砟箱安装结构示意图；

图3是本发明三自由夯实装置安装结构示意图；

图4是本发明控制第一方向运动的线性滑轨模块装配和安装于道砟箱示意图；

图5是本发明控制竖直方向运动的梯形丝杠模块连接示意图；

图6是本发明控制竖直方向运动的梯形丝杠模块整体结构示意图

图7是本发明控制第二方向运动的同步带模块连接示意图一；

图8是本发明控制第二方向运动的同步带模块连接示意图二；

图9是本发明控制第二方向运动的同步带模块整体结构示意图；

图10是本发明弹性滚轮组结构示意图；

图11是本发明弹性滚轮组结构剖视图；

图12是本发明气缸夯实装置执行组件装配和剖面示意图；

图13是本发明振动筛与机架安装结构示意图；

图14是本发明振动筛的支撑结构示意图；

图15是本发明振动筛传动轴安装剖面图与配合连接示意图；

图16是本发明沙粒填充装置剖面图与配合连接示意图；

图17是本发明开口方盒结构示意图；

图18是本发明半圆盘摆块结构示意图；

图中各标号为：1机架、2道砟箱、2-1道砟箱主体、2-2上下滑动门、2-3加强杆、2-4管道支撑架、2-5垫板、2-6筋板、2-7观察窗、3-1-1第一型材、3-1-2钣金块、3-1-3滑轨、3-1-4滑块、3-1-5扣板、3-2-1第一电机、3-2-2丝杠轴、3-2-3第一滚轮、3-2-4第一螺母、3-2-5第二螺母、3-2-6第三滚轮、3-2-7固定板、3-2-8连接板、3-2-9第二滚轮、3-2-10第二电机、3-2-11第一联轴器、3-2-12第一固定支座、3-2-13第二型材、3-2-14第二固定支座、3-3-1滚轮轴、3-3-2开口方盒、3-3-3同步带、3-3-4第四滚轮、3-3-5螺钉、3-3-6第三型材、3-3-7第一同步带轮、3-3-8矩形板、3-3-9第二同步带轮、3-3-10第二联轴器、3-4-1弹簧立柱、3-4-2弹簧卡座、3-4-3第一弹簧、3-4-4滚轮支架、3-4-5固定轴、3-4-6连接台面、3-4-7第五滚轮、3-4-8滚轮转轴、3-4-9轴承、4-1第三电机、4-2转轴、4-3曲柄、4-4上缸筒、4-5上活塞、4-6下活塞、4-7密封盖、4-8活塞杆、4-9下缸筒、4-10第二缓冲弹簧、4-11夯实板、4-12直线轴承、4-13连接板、4-14第一缓冲弹簧、5-1固定板、5-2第一支撑座、5-3第二法兰座、5-4万向联轴器、5-5第一法兰座、5-6第四电机、5-7第一振筛弹簧座、5-8第二振筛弹簧座、5-9振动筛网、5-10第一圆管支架、5-11第一半圆盘摆块、5-12空心圆管、5-13第二弹簧、5-14第二圆管支架、5-15传动轴、5-16第二支撑座、5-17轴套、5-18左侧板、5-19右侧板、5-20第一半圆盘摆块、6-1轴流风机、6-2水平管道、6-3漏沙板、6-4料斗、6-5垂直管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对发明作进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-18所示，一种含沙道砟箱一体化试验设备，包括机架1、道砟箱2、线性滑轨模块3-1、梯形丝杠模块3-2、同步带模块3-3、气缸夯实装置4、振动筛分装置5、沙粒填充装置6；其中，机架1上部用于安装道砟箱2、一侧用于安装振动筛分装置5，道砟箱2上部用于安装线性滑轨模块3-1、一侧用于安装与道砟箱2相通的沙粒填充装置6，线性滑轨模块3-1与梯形丝杠模块3-2连接，梯形丝杠模块3-2与同步带模块3-3连接，同步带模块3-3与气缸夯实装置4连接，通过线性滑轨模块3-1、梯形丝杠模块3-2、同步带模块3-3的驱动带动气缸夯实装置4对道砟箱2中的道砟颗粒进行夯实。

进一步地，如图2、图3所示，所述道砟箱2包括道砟箱主体2-1、上下滑动门2-2、管道支撑架2-4、垫板2-5、观察窗2-7，所述道砟箱主体2-1上部开口，道砟箱主体2-1外周侧分别用于安装上下滑动门2-2、垫板2-5、观察窗2-7，上下滑动门2-2用于沿上下方向打开/关闭道砟箱主体2-1(通过滑槽与道砟箱主体2-1连接)且上下滑动门2-2安装在道砟箱主体2-1靠近振动筛分装置5一侧，上下滑动门2-2关闭状态下的最低端高于振动筛分装置5的振动筛网5-9筛面，加强杆2-3在道砟箱主体2-1内通过螺栓固连，呈对称布置，道砟箱主体2-1一侧通过焊接安装有垫板2-5，垫板2-5下部通过焊接筋板2-6增加稳定性，垫板2-5上部焊接安装有管道支撑架2-4，通过管道支撑架2-4安装沙粒填充装置6，沙粒填充装置6的输出口端与道砟箱主体2-1上部开口相通，观察窗2-7通过螺栓呈对称布置在道砟箱主体2-1外周两侧。道砟箱主体2-1尺寸设计根据《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)中有砟轨道单线路标准断面进行设计，坡度比为1:1.75。

进一步地，如图4所示，所述线性滑轨模块3-1采用对称形式布置于道砟箱主体2-1上部开口左右两侧，线性滑轨模块3-1包括两组第一型材3-1-1、滑轨3-1-3、滑块3-1-4、扣板3-1-5，所述滑轨3-1-3通过T型螺栓固定于第一型材3-1-1上表面，第一型材3-1-1通过扣板3-1-5与道砟箱主体2-1上部连接，滑块3-1-4下部与滑轨3-1-3滑动配合，滑块3-1-4上部与钣金块3-1-2通过螺栓连接，通过钣金块3-1-2安装梯形丝杠模块3-2。应用上述技术方案可知，本发明通过增加型材的设计，一方面便于通过扣板3-1-5与道砟箱主体2-1连接同时还不影响滑块3-1-4的滑动，另一方面，使得线性滑轨模块3-1与道砟箱主体2-1的连接更加稳定。通过设置钣金块3-1-2可以在不对标准电动滑块3-1-4进行调整的基础上，实现滑块3-1-4与梯形丝杠模块3-2中第二型材的连接，如图4所示，所述扣板包括两片Z形连接板，两片Z形连接板一端分别与型材3-1-3一侧凹槽通过螺栓连接，两片Z形连接板另一端与道砟箱主体2-1通过螺栓连接紧固。

进一步地，如图4-图6所示，所述梯形丝杠模块3-2包括两组呈对称布置的第一电机3-2-1，固定在线性滑轨模块3-1中钣金块3-1-2上的第一电机3-2-1通过第一联轴器3-2-11与丝杠轴3-2-2一端连接，丝杠轴3-2-2上安装有第一螺母3-2-4，第一螺母3-2-4上固定连接连接板3-2-8，连接板3-2-8安装在第二型材3-2-13一侧且两者之间存在间距，第一固定支座3-2-12安装在第二型材3-2-13另一侧且两者之间存在间距，连接板3-2-8与第一固定支座3-2-12通过呈三角布置的第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6连接且第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6与第二型材3-2-13侧面凹槽相切配合，丝杠轴3-2-2另一端安装有第二螺母3-2-5，第二螺母3-2-5通过固定板3-2-7固接于第二型材3-2-13上。应用上述技术方案可知，通过呈三角布置的第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6与第二型材3-2-13侧面凹槽相切配合，能够限制梯形丝杠模块3-2产生左右摆动运动趋势，更进一步地，各滚轮连接板、第一固定支座均与第二型材保持间隙，运动时不产生摩擦，减少了能量消耗。

进一步地，如图4、图7、图8、图9、图17所示，所述同步带模块3-3包括开口方盒3-3-2、第三型材3-3-6、第一同步带轮3-3-7、矩形板3-3-8、第二同步带轮3-3-9、第二电机3-2-10、同步带3-3-3、第四滚轮3-3-4，所述第二同步带轮3-3-9通过第二联轴器3-3-10与安装于梯形丝杠模块3-2中第一固定支座3-2-12上的第二电机3-2-10连接，第二同步带轮3-3-9与第一同步带轮3-3-7通过同步带3-3-3连接(安装第一同步带轮3-3-7的转轴一端与第二固定支座3-2-14连接，转轴另一端与第三固定支座3-2-15连接，第二固定支座3-2-14用于安装梯形丝杠模块3-2中另一组呈三角布置的第一滚轮3-2-3、第二滚轮3-2-9、第三滚轮3-2-6，第一固定支座3-2-12、第二固定支座3-2-14、第三固定支座3-2-15)分别与第三型材3-3-6通过T型螺栓固定，同步带3-3-3打孔安装矩形板3-3-8，矩形板3-3-8通过螺钉3-3-5与开口方盒3-3-2连接，开口方盒3-3-2中上部安装4个第四滚轮3-3-4且第四滚轮3-3-4与第三型材3-3-6上部凹槽相切配合，第四滚轮3-3-4与开口方盒3-3-2通过滚轮轴3-3-1连接，开口方盒3-3-2下部安装2个与第三型材3-3-6下部凹槽相切配合的弹性滚轮组3-4，弹性滚轮组3-4通过弹簧卡座3-4-2与开口方盒3-3-2打孔相连。通过设置弹性滚轮组3-4，能有效缓解夯实时向上产生的冲击力。

进一步地，如图10-图11所示，所述弹性滚轮组3-4包括弹簧立柱3-4-1、簧卡座3-4-2、第一弹簧3-4-3、固定轴3-4-5、连接台面3-4-6、第五滚轮3-4-7、滚轮转轴3-4-8，所述弹簧立柱3-4-1上套设第一弹簧3-4-3且弹簧立柱3-4-1上部固定弹簧卡座3-4-2，连接台面3-4-6两端设有固定轴3-4-5，滚轮支架3-4-4一端与固定轴3-4-5连接，滚轮支架3-4-4另一端与滚轮转轴3-4-8连接，第五滚轮3-4-7通过轴承3-4-9安装在滚轮转轴3-4-8上。

进一步地，如图12所示，所述气缸夯实装置4采用气缸驱动，包括第三电机4-1、转轴4-2、曲柄4-3、上缸筒4-4、下缸筒4-9、上活塞4-5、下活塞4-6、密封盖4-7、活塞杆4-8、第二缓冲弹簧4-10、夯实板4-11、直线轴承4-12、连接板4-13、第一缓冲弹簧4-14；所述第三电机4-1安装于同步带模块3-3中的开口方盒3-3-2上，转轴4-2一端与第三电机4-1输出轴相连，转轴4-2另一端与曲柄4-3细端相连，曲柄4-3粗端与上活塞4-5相连，活塞杆4-8上端设有阶梯轴与下活塞4-6相连，上活塞4-5通过曲柄4-3带动上下往复运动，往复运动压缩空气，气压推动下活塞4-6往下运动，在第一缓冲弹簧4-14的弹力下返回，活塞杆4-8中部设有上阶梯轴安装第一缓冲弹簧4-14，上缸筒4-4与下缸筒4-9之间采用过渡配合并通过密封盖4-7密封连接，活塞杆4-8中部设有下阶梯轴安装第二缓冲弹簧4-10，下部安装有直线轴承4-12，能够达到防尘与密封作用，通过连接板4-13将夯实板4-11与活塞杆4-8下端固连。

进一步地，如图13-图15、图18所示，所述振动筛分装置5通过机架1安装，包括固定板5-1第一支撑座5-2、第二法兰座5-3、万向联轴器5-4、第一法兰座5-5、第四电机5-6、第一振筛弹簧座5-7、第二振筛弹簧座5-8、振动筛网5-9、第一半圆盘摆块5-11、第二弹簧5-13、传动轴5-15、第二支撑座5-16、轴套5-17、左侧板5-18、右侧板5-19、第二半圆盘摆块5-20；其中，安装于机架1上的第四电机5-6通过第一法兰座5-5与万向联轴器5-4一端连接，万向联轴器5-4另一端通过第二法兰座5-3与传动轴5-15连接，传动轴5-15从一端往另一端依次安装第二法兰座5-3、第二半圆盘摆块5-20、第一支撑座5-2、空心圆管5-12、第二支撑座5-16、第一半圆盘摆块5-11、轴套5-17，第一支撑座5-2通过螺栓固接于左侧板5-18外侧，第二半圆盘摆块5-20安装于第二法兰座5-3与第一支撑座5-2之间，第二支撑座5-16通过螺栓固接于右侧板5-19外侧，第一半圆盘摆块5-11安装于第二支撑座5-16与轴套5-17之间，安装第一支撑座5-2的左侧板5-18一侧及安装第二支撑座5-16的右侧板5-19一侧均通过螺栓安装第一振筛弹簧座5-7、另一侧均通过螺栓安装第二振筛弹簧座5-8；左侧板5-18、右侧板5-19之间安装振动筛网5-9且其下部设有的第一圆管支架5-10、第二圆管支架5-14能够支撑振动筛网5-9，第一振筛弹簧座5-7与第二振筛弹簧座5-8下对称布置有第二弹簧5-13，振动筛网5-9前端通过螺栓连接有固定板5-1。应用上述技术方案可知，固定于传动轴的第一半圆盘摆块5-11与第二半圆盘摆块5-20依靠摆动惯性力提供振动，能增加摆动惯性，使筛网震动力加强，而传动轴5-15外部套装的空心圆管5-12能隔离筛分下的沙粒与传动轴5-15接触(空心圆管5-12一端通过螺栓与左侧板5-18相连，空心圆管5-12另一端一端通过螺栓与右侧板5-19相连)。

进一步地，如图16所示，所述沙粒填充装置6安装于管道支撑架2-4之上(水平管道6-2通过支撑架2-4支撑)，包括轴流风机6-1、水平管道6-2、漏沙板6-3、料斗6-4、垂直管道6-5；所述轴流风机6-1出风口与水平管道6-2一端连通，水平管道6-2中部与垂直管道6-5一端连通，垂直管道6-5另一端焊接漏沙板6-3且漏沙板6-3外周安装料斗6-4，水平管道6-2另一端与道砟箱主体2-1上部开口相通。

本发明的工作原理是：

夯实过程：工作时，首先梯形丝杠模块3-2运动，调节气缸夯实装置移动至第一层道砟颗粒填充的高度，然后向道砟箱2-1中填道砟颗粒，填至预设高度后，启动同步带模块3-3、控制线性滑轨模块3-1与气缸夯实装置4，逐个部位进行夯实，首先沿第一方向完成一次夯实，然后气缸夯实装置4沿第二方向移动至下一部位，进行下一部位第一方向夯实，该道砟层夯实工作完成后，梯形丝杠模块3-2向上运动，继续下一道砟层夯实，与上述相同；工作过程中，通过梯形丝杠模块3-2调节高度，通过同步带模块3-3、控制线性滑轨模块3-1与气缸夯实装置4配合，按照第一方向、第二方向交替的顺序实现逐个部位夯实，气缸夯实装置除填料时始终保持工作状态，梯形丝杠模块只需在调节工作高度时启动，同步带模块与控制线性滑轨模块在夯实工作进行时相互配合启动；其中，第一方向为线性滑轨模块3-1驱动气缸夯实装置4运动的方向，第二方向为同步带模块3-3驱动气缸夯实装置4运动的方向。

筛分过程：夯实并完成试验后，根据所填充的道砟堆的体积，根据所需设置的道砟箱沙粒脏污率计算所需沙粒重量，若V

表1各脏污率所需沙粒重量

一种脏污率工况试验完成后，进行设置下一脏污率工况试验，需要放出道砟箱中道砟颗粒与沙粒混合物，并进行筛分。此时，首先启动振动筛装置5，然后滑动上下滑动门2-2向上，从道砟箱底部逐渐放出颗粒，放出的颗粒下落至振动筛网5-9上进行筛分工作，由于振动筛网5-9布置成与水平地面呈25度的角度，工作时在颗粒惯性力与振动筛网5-9振动摆力的综合作用下，沙粒逐渐下落至振动筛网5-9下部，道砟颗粒则逐渐向前运动最终下落至固定板5-1前端，对于不能够主动下落至筛网的颗粒，采用人工辅助的形式完成排空。

上述中，涉及的振动筛装置5、沙粒填充装置6的工作过程具体为：振动筛装置5的动力传输经电机5-6输出，然后利用第一法兰座5-5与万向联轴器5-4相连，动力传输至传动轴5-15，万向联轴器5-4的使用能够实现动力非直线形式传输，传动轴5-15两端设有第一半圆盘摆块5-11与第二半圆盘摆块5-20，从左至右看，轴呈顺时针方向转动，在两块半圆盘摆块的顺时针转动与第二弹簧5-13的配合作用下，提供给振动筛网5-9振动力。沙粒填充装置6安装于管道支撑架2-4之上，水平管道6-2与垂直管道6-5直接采用焊接连接，轴流风机6-1出风口与水平管道6-2相连，沙粒填充装置6应用于模拟有砟道床服役过程中沙粒的入侵，在夯实流程完成后，漏沙板6-3可控制沙粒均匀下落，防止堵塞水平管道6-2。向料斗6-4中填入沙粒并启动风机，沙粒可匀速从垂直管道6-5下落至水平管道6-2，并在轴流风机6-1提供风力的作用下经水平管道6-2传送至道砟箱中，通过控制轴流风机6-1风速来调控沙粒传送距离，实现沙粒在道砟箱中均匀分布。

在实际应用中，道砟箱模块2设有观察窗2-7，可通过观察窗2-7实时获取到道砟箱内部颗粒的下落情况、夯实程度等；在夯实与后期加载试验过程中，考虑到颗粒整体具有纵向缩放位移，故纵向设置有两根加强杆2-3以加强道砟箱模块2强度；此外，根据《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)中关于道砟颗粒粒径分布的规定，道砟颗粒粒径分布范围为20-63mm，而沙粒的粒径为0.2-1mm之间，故将本发明应用于风沙道砟箱试验设备，筛分设备中筛网的孔径为2×3mm，若需要将该试验设备应用于其他脏污颗粒入侵的道床模型试验，只需根据脏污颗粒的粒径分布改变筛网孔径即可。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。