一種鋼軌沖擊試驗裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼軌沖擊試驗裝置及方法，它是利用電動沖擊夯的連續沖擊功能，設計專用的把持、穩定沖擊頭附件，配備控制器，實現定時沖擊試驗鋼軌。其裝置包括龍門架、上壓板、下壓板、固定螺栓、顫動板、浮動彈簧、限位螺栓、轉軸、關節抓板、銷軸，沖擊夯把手架、電動沖擊夯、鋼軌專用沖擊頭、緩沖墊、關節軸承、限位連桿、控制柜。本發明具有沖擊力大、結構簡單、經濟實用、使用方便等優點，能模擬高速鐵路現場列車對鋼軌的沖擊，使試驗更加接近于真實工況。
【專利說明】一種鋼軌沖擊試驗裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼軌沖擊試驗裝置及方法，特別用來模擬高速列車對無縫鋼軌的動態沖擊，以檢驗無線傳感器節點及其安裝夾具的工作穩定性及正確性。
【背景技術】
[0002]隨著無縫高速鐵路的迅猛發展，我國已成為世界上高速鐵路運營里程最長，運營速度最高，在建規模最大的國家，對高速鐵路的維護和監測已成為必須面對的課題。無縫線路的安全性是鐵路部門最為關注的問題之一，列車的長期高速運行給鋼軌造成很大的沖擊，鋼軌容易產生像剝離、波紋面、裂紋等損傷。當軌溫變化時，在被約束的長軌條中會產生縱向溫度力，且溫度變化越大無縫鋼軌內部溫度力越大。在鋼軌的焊縫、裂紋等薄弱處因無法承受較大的縱向溫度拉力或壓力可能發生鋼軌斷裂或脹曲，進而造成列車脫軌，嚴重威脅到乘客的生命安全。
[0003]為避免這類問題導致的事故發生，研制了一種無線傳感器節點對無縫鋼軌長期進行安全檢測。無線傳感器節點及帶加速度傳感器的安裝夾具在實際無縫線路安裝前必須經過穩定性及正確性測試，目前常用的方法是人工錘擊法或在振動臺上進行測試，錘擊法獲得的振動隨機性大且耗費巨大的人力和時間，在振動臺上測試振動強度較弱，且無法模擬無縫線路現場惡劣自然環境等影響。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種鋼軌沖擊試驗裝置及方法結構，它是利用電動沖擊夯的連續沖擊功能，設計專用附屬零件，配備定時控制器，可以定時連續沖擊試驗鋼軌。
[0005]本發明專利的技術方案是提供了一種鋼軌沖擊試驗裝置，包括龍門架、電動沖擊夯、沖擊夯把手架、限位構件和控制柜；龍門架橫跨一對鋼軌通過地腳螺栓固定于鋼軌的上方，龍門架的兩根立柱相互平行，且與鋼軌有一定的夾角，以便于電動沖擊夯的固定和安裝；電動沖擊夯固定在龍門架的橫梁上；沖擊夯把手架設計成模擬人手把持的浮動架；在電動沖擊夯的下部安裝限位構件用于保證電動沖擊夯在沖擊振動工作過程中能穩定的作用在鋼軌上；電動沖擊窮被控制柜控制，控制柜設直沖擊窮的沖擊時長及間歇時長，實現鋼軌沖擊試驗裝置的自動工作。
[0006]模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架包括上壓板，下壓板，顫動板和關節抓板；利用四個緊固螺栓將上壓板和下壓板連接并固定在龍門架的橫梁上，其中上壓板固定在龍門架橫梁的上表面，下壓板定在龍門架橫梁的下表面，下壓板在上壓板的正下方；上壓板及下壓板的位置可以根據需要在橫梁上調整，并固定在試驗鋼軌的正上方；在下壓板的一端有兩個帶孔的耳板，在顫動板的兩端各有兩個帶孔的耳板，關節抓板上也有兩個對應的帶孔的耳板，將在顫動板的一端兩個耳板孔與下壓板的耳板孔對中，用轉軸將顫動板鉸接到下壓板的正下方，將在顫動板的另一端兩個耳板孔與關節抓板的耳板孔對中，用銷軸將關節抓板鉸接到顫動板的一端的下方；在顫動板與下壓板中部各有一個對齊貫穿的圓孔，穿過這兩個圓孔安裝一個限位螺栓，在下壓板與顫動板之間以及在顫動板的下面分別安裝兩個浮動彈簧，兩個浮動彈簧都套在限位螺栓上，用于約束顫動板的平衡位置；將固定帶有鋼軌專用沖擊頭的電動沖擊夯的沖擊夯把手架安裝在關節抓板內，并用三個帶螺母鎖緊螺栓鎖緊，形成模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架。
[0007]在沖擊夯把手架與關節抓板連接處增加一層膠皮，不僅可以防滑且增加緩沖效果，降低沖擊夯把手架及關節抓手的磨損及疲勞破壞。
[0008]在電動沖擊夯下部安裝的限位構件包括:沖擊頭抓手板、關節軸承、限位連桿和限位抓手板；沖擊頭抓手板一端連接到電動沖擊夯與鋼軌專用沖擊頭連接的法蘭盤上，另一端通過螺紋與內關節軸承連接；內關節軸承一端連接到沖擊頭抓手板上，另一端連接到限位連桿的端點處；限位連桿的一端連接到內關節軸承，另一端連接到外關節軸承上，外關節軸承的另一端與固定在龍門架立柱上的限位抓手板鉸接；
[0009]限位抓手板在龍門架立柱上的高度可調。
[0010]鋼軌專用沖擊頭底部設計成車輪踏面形狀。
[0011]在鋼軌專用沖擊頭與鋼軌接觸的表面上固定緩沖墊。
[0012]鋼軌沖擊試驗裝置的試驗方法:
[0013]步驟一，設置初始狀態，根據試驗計劃，設置控制柜中的控制器的每段工作時間長度及間隔；
[0014]步驟二，打開電動夯電機開關，使鋼軌沖擊試驗裝置處于待命狀態；
[0015]步驟三，鋼軌沖擊試驗裝置按照設置程序間歇跳動，沖擊試驗鋼軌；
[0016]步驟四，利用安裝在試驗鋼軌上的測量單元記錄沖擊產生的加速度及動態應變值；
[0017]步驟五，關閉電動夯電機開關及控制柜電源開關，結束試驗。
[0018]本發明的有益效果在于可以實現自動、長時間、高強度振動，具有沖擊力大、結構簡單、經濟實用、操作方便、讓試驗更接近真實工況的特點。本發明安裝在無縫線路實驗段能實現真實模擬無縫線路現場工作環境，具有很大的工程實際意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為鋼軌沖擊試驗裝置的主視圖；
[0020]圖2為鋼軌沖擊試驗裝置的側視圖；
[0021]圖3為浮動的沖擊夯把手架結構圖。
[0022]圖中:1.控制柜，2.鋼軌專用沖擊頭，3.限位抓手板，4.電動沖擊夯，5.沖擊夯把手架，6.轉軸，7.浮動彈簧，8.限位螺栓，9.上壓板，10.四個帶螺母緊固螺栓，11.下壓板，
12.顫動板，13.銷軸，14.三個帶螺母鎖緊螺栓，15.關節抓板，16.龍門架，17.兩個帶螺母緊固螺栓，18.鋼軌，19.四個地腳螺栓，20.四個緊固螺母，21.外關節軸承，22.限位連桿，23.內關節軸承，24.沖擊頭抓手板，25.緩沖墊。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明做詳細說明:
[0024]一種鋼軌沖擊試驗裝置包括龍門架16、電動沖擊夯4、沖擊夯把手架5、限位構件和控制柜I ;龍門架16橫跨一對鋼軌通過地腳螺栓固定于鋼軌的上方，龍門架16的兩根立柱相互平行，且與鋼軌有一定的夾角，以便于電動沖擊夯4的固定和安裝；電動沖擊夯4固定在龍門架16的橫梁上；沖擊夯把手架5設計成模擬人手把持的浮動架；在電動沖擊夯4的下部安裝限位構件用于保證電動沖擊夯4在沖擊振動工作過程中能穩定的作用在鋼軌上；電動沖擊窮4被控制柜I控制，控制柜I設直沖擊窮的沖擊時長及間歇時長，實現鋼軌沖擊試驗裝置的自動工作。
[0025]模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架5包括上壓板9，下壓板11，顫動板12和關節抓板15 ;利用四個緊固螺栓10將上壓板9和下壓板11連接并固定在龍門架16的橫梁上，其中上壓板9固定在龍門架16橫梁的上表面，下壓板11固定在龍門架16橫梁的下表面，上壓板9及下壓板11的位置可以根據需要在橫梁上調整，并固定在試驗鋼軌18的正上方；在下壓板11的一端有兩個帶孔的耳板，在顫動板12的兩端各有兩個帶孔的耳板，關節抓板15上也有兩個對應的帶孔的耳板，將在顫動板12的一端兩個耳板孔與下壓板11的耳板孔對中，用轉軸6將顫動板12鉸接到下壓板11的正下方，將在顫動板12的另一端兩個耳板孔與關節抓板15的耳板孔對中，用銷軸13將關節抓板15鉸接到顫動板12的一端的下方；在顫動板12與下壓板11中部各有一個對齊貫穿的圓孔，穿過這兩個圓孔安裝一個限位螺栓8，在下壓板11與顫動板12之間以及在顫動板12的下面分別安裝兩個浮動彈簧7，兩個浮動彈簧7都套在限位螺栓8上，用于約束顫動板12的平衡位置；將固定帶有鋼軌專用沖擊頭2的電動沖擊夯4的沖擊夯把手架5安裝在關節抓板15內，并用三個帶螺母鎖緊螺栓14鎖緊，形成模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架5。
[0026]在沖擊夯把手架5與關節抓板15連接處增加一層膠皮，不僅可以防滑且增加緩沖效果，降低沖擊夯把手架5及關節抓手15的磨損及疲勞破壞。
[0027]在電動沖擊夯4下部安裝的限位構件包括:其中沖擊頭抓手板24、關節軸承、限位連桿22和限位抓手板3 ;沖擊頭抓手板24 —連接到電動沖擊窮4與鋼軌專用沖擊頭2連接的法蘭盤上，另一端通過螺紋與內關節軸承23連接；內關節軸承23 —端連接到沖擊頭抓手板24上，另一端連接到限位連桿22的端點處；限位連桿22的一端連接到內關節軸承23，另一端連接到外關節軸承21上，外關節軸承21的另一端與固定在龍門架16立柱上的限位抓手板3鉸接；限位抓手板3在龍門架16立柱上的高度可調。
[0028]鋼軌專用沖擊頭2底部設計成車輪踏面形狀。
[0029]在鋼軌專用沖擊頭2與鋼軌18接觸的表面上固定緩沖墊25。
[0030]鋼軌沖擊試驗裝置的試驗方法:
[0031]步驟一，根據試驗計劃，設置控制柜I中的控制器的每段工作時間長度及間隔；
[0032]步驟二，打開電動沖擊夯4電機開關，使鋼軌沖擊試驗裝置處于待命狀態；
[0033]步驟三，鋼軌沖擊試驗裝置按照設置程序間歇跳動，沖擊試驗鋼軌18 ；
[0034]步驟四，利用安裝在試驗鋼軌18上的測量單元記錄沖擊產生的加速度及動態應變值；
[0035]步驟五，關閉電動沖擊夯18電機開關及控制柜I電源開關，結束試驗。
【權利要求】
1.一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于包括龍門架(16)、電動沖擊夯(4)、沖擊夯把手架(5)、限位構件和控制柜(I);龍門架(16)橫跨一對鋼軌通過地腳螺栓(19)和緊固螺母(20)固定于鋼軌的上方，龍門架(16)的兩根立柱相互平行，且與鋼軌有一定的夾角，以便于電動沖擊夯(4)的固定和安裝；電動沖擊夯(4)固定在龍門架(16)的橫梁上；沖擊夯把手架(5)設計成模擬人手把持的浮動架；在電動沖擊夯(4)的下部安裝限位構件用于保證電動沖擊窮(4)在沖擊振動工作過程中能穩定的作用在鋼軌上；電動沖擊窮(4)被控制柜(I)控制，控制柜(I)設置沖擊夯的沖擊時長及間歇時長，實現鋼軌沖擊試驗裝置的自動工作。
2.根據權利要求1所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架(5)包括上壓板(9)，下壓板(11)，顫動板(12)和關節抓板(15);利用四個緊固螺栓(10)將上壓板(9)和下壓板(11)連接并固定在龍門架(16)的橫梁上，其中上壓板 (9)固定在龍門架(16)橫梁的上表面，下壓板(11)固定在龍門架(16)橫梁的下表面，下壓板(11)在上壓板(9)的正下方；上壓板(9)及下壓板(11)的位置可以根據需要在橫梁上調整，并固定在試驗鋼軌(18)的正上方；在下壓板(11)的一端有兩個帶孔的耳板，在顫動板(12)的兩端各有兩個帶孔的耳板，關節抓板(15)上也有兩個對應的帶孔的耳板，將在顫動板(12)的一端兩個耳板孔與下壓板(11)的耳板孔對中，用轉軸(6)將顫動板(12)鉸接到下壓板(11)的正下方，將在顫動板(12)另一端兩個耳板孔與關節抓板(15)的耳板孔對中，用銷軸(13)將關節抓板(15)鉸接到顫動板(12)的一端的下方；在顫動板(12)與下壓板(11)中部各有一個對齊貫穿的圓孔，穿過這兩個圓孔安裝一個限位螺栓(8)，在下壓板(11)與顫動板(12)之間以及在顫動板(12)的下面分別安裝兩個浮動彈簧(7)，兩個浮動彈簧(7)都套在限位螺栓(8)上，用于約束顫動板(12)的平衡位置；將固定帶有鋼軌專用沖擊頭(2)的電動沖擊夯(4)的沖擊夯把手架(5)安裝在關節抓板(15)內，并用三個帶螺母鎖緊螺栓(14)鎖緊，形成模擬人手把持的浮動的沖擊夯把手架(5)。
3.根據權利要求2所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于在沖擊夯把手架(5)與關節抓板(15)連接處增加一層膠皮。
4.根據權利要求1所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于在電動沖擊夯(4)下部安裝的限位構件包括:沖擊頭抓手板(24)、關節軸承、限位連桿(22)和限位抓手板(3);沖擊頭抓手板(24) —端連接到電動沖擊夯(4)與鋼軌專用沖擊頭(2)連接的法蘭盤上，另一端通過螺紋與內關節軸承(23)連接；內關節軸承(23)—端連接到沖擊頭抓手板(24)上，另一端連接到限位連桿(22)的端點處；限位連桿(22)的一端連接到內關節軸承(23)，另一端連接到外關節軸承(21)上，外關節軸承(21)的另一端與固定在龍門架(16)立柱上的限位抓手板(3)鉸接；限位抓手板(3)用兩個限位抓手板緊固螺栓(17)固定于龍門架(16)的立柱上。
5.根據權利要求4所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于限位抓手板(3)在龍門架(16)立柱上的高度可調。
6.根據權利要求1所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于鋼軌專用沖擊頭(2)底部設計成車輪踏面形狀。
7.根據權利要求1所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置，其特征在于在鋼軌專用沖擊頭(2)與鋼軌(18)接觸的表面上固定緩沖墊(25)。
8.根據權利要求1所述的一種鋼軌沖擊試驗裝置的試驗方法:步驟一，設置初始狀態，根據試驗計劃，設置控制柜中的控制器的每段工作時間長度及間隔； 步驟二，打開電動夯電機開關，使鋼軌沖擊試驗裝置處于待命狀態； 步驟三，鋼軌沖擊試驗裝置按照設置程序間歇跳動，沖擊試驗鋼軌； 步驟四，利用安裝在試驗鋼軌上的測量單元記錄沖擊產生的加速度及動態應變值； 步驟五，關 閉電動夯電機開關及控制柜電源開關，結束試驗。
【文檔編號】G01M7/08GK103616152SQ201310648391
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】戴恒震, 劉沖, 焦振華, 何亮, 王天嬈, 張麗華 申請人:大連理工大學, 蘇州鼎汗傳感網技術有限公司