一种钢轨冲击试验装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢轨冲击试验装置及方法，它是利用电动冲击夯的连续冲击功能，设计专用的把持、稳定冲击头附件，配备控制器，实现定时冲击试验钢轨。其装置包括龙门架、上压板、下压板、固定螺栓、颤动板、浮动弹簧、限位螺栓、转轴、关节抓板、销轴，冲击夯把手架、电动冲击夯、钢轨专用冲击头、缓冲垫、关节轴承、限位连杆、控制柜。本发明具有冲击力大、结构简单、经济实用、使用方便等优点，能模拟高速铁路现场列车对钢轨的冲击，使试验更加接近于真实工况。
【专利说明】一种钢轨冲击试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢轨冲击试验装置及方法，特别用来模拟高速列车对无缝钢轨的动态冲击，以检验无线传感器节点及其安装夹具的工作稳定性及正确性。
【背景技术】
[0002]随着无缝高速铁路的迅猛发展，我国已成为世界上高速铁路运营里程最长，运营速度最高，在建规模最大的国家，对高速铁路的维护和监测已成为必须面对的课题。无缝线路的安全性是铁路部门最为关注的问题之一，列车的长期高速运行给钢轨造成很大的冲击，钢轨容易产生像剥离、波纹面、裂纹等损伤。当轨温变化时，在被约束的长轨条中会产生纵向温度力，且温度变化越大无缝钢轨内部温度力越大。在钢轨的焊缝、裂纹等薄弱处因无法承受较大的纵向温度拉力或压力可能发生钢轨断裂或胀曲，进而造成列车脱轨，严重威胁到乘客的生命安全。
[0003]为避免这类问题导致的事故发生，研制了一种无线传感器节点对无缝钢轨长期进行安全检测。无线传感器节点及带加速度传感器的安装夹具在实际无缝线路安装前必须经过稳定性及正确性测试，目前常用的方法是人工锤击法或在振动台上进行测试，锤击法获得的振动随机性大且耗费巨大的人力和时间，在振动台上测试振动强度较弱，且无法模拟无缝线路现场恶劣自然环境等影响。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种钢轨冲击试验装置及方法结构，它是利用电动冲击夯的连续冲击功能，设计专用附属零件，配备定时控制器，可以定时连续冲击试验钢轨。
[0005]本发明专利的技术方案是提供了一种钢轨冲击试验装置，包括龙门架、电动冲击夯、冲击夯把手架、限位构件和控制柜；龙门架横跨一对钢轨通过地脚螺栓固定于钢轨的上方，龙门架的两根立柱相互平行，且与钢轨有一定的夹角，以便于电动冲击夯的固定和安装；电动冲击夯固定在龙门架的横梁上；冲击夯把手架设计成模拟人手把持的浮动架；在电动冲击夯的下部安装限位构件用于保证电动冲击夯在冲击振动工作过程中能稳定的作用在钢轨上；电动冲击穷被控制柜控制，控制柜设直冲击穷的冲击时长及间歇时长，实现钢轨冲击试验装置的自动工作。
[0006]模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架包括上压板，下压板，颤动板和关节抓板；利用四个紧固螺栓将上压板和下压板连接并固定在龙门架的横梁上，其中上压板固定在龙门架横梁的上表面，下压板定在龙门架横梁的下表面，下压板在上压板的正下方；上压板及下压板的位置可以根据需要在横梁上调整，并固定在试验钢轨的正上方；在下压板的一端有两个带孔的耳板，在颤动板的两端各有两个带孔的耳板，关节抓板上也有两个对应的带孔的耳板，将在颤动板的一端两个耳板孔与下压板的耳板孔对中，用转轴将颤动板铰接到下压板的正下方，将在颤动板的另一端两个耳板孔与关节抓板的耳板孔对中，用销轴将关节抓板铰接到颤动板的一端的下方；在颤动板与下压板中部各有一个对齐贯穿的圆孔，穿过这两个圆孔安装一个限位螺栓，在下压板与颤动板之间以及在颤动板的下面分别安装两个浮动弹簧，两个浮动弹簧都套在限位螺栓上，用于约束颤动板的平衡位置；将固定带有钢轨专用冲击头的电动冲击夯的冲击夯把手架安装在关节抓板内，并用三个带螺母锁紧螺栓锁紧，形成模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架。
[0007]在冲击夯把手架与关节抓板连接处增加一层胶皮，不仅可以防滑且增加缓冲效果，降低冲击夯把手架及关节抓手的磨损及疲劳破坏。
[0008]在电动冲击夯下部安装的限位构件包括:冲击头抓手板、关节轴承、限位连杆和限位抓手板；冲击头抓手板一端连接到电动冲击夯与钢轨专用冲击头连接的法兰盘上，另一端通过螺纹与内关节轴承连接；内关节轴承一端连接到冲击头抓手板上，另一端连接到限位连杆的端点处；限位连杆的一端连接到内关节轴承，另一端连接到外关节轴承上，外关节轴承的另一端与固定在龙门架立柱上的限位抓手板铰接；
[0009]限位抓手板在龙门架立柱上的高度可调。
[0010]钢轨专用冲击头底部设计成车轮踏面形状。
[0011]在钢轨专用冲击头与钢轨接触的表面上固定缓冲垫。
[0012]钢轨冲击试验装置的试验方法:
[0013]步骤一，设置初始状态，根据试验计划，设置控制柜中的控制器的每段工作时间长度及间隔；
[0014]步骤二，打开电动夯电机开关，使钢轨冲击试验装置处于待命状态；
[0015]步骤三，钢轨冲击试验装置按照设置程序间歇跳动，冲击试验钢轨；
[0016]步骤四，利用安装在试验钢轨上的测量单元记录冲击产生的加速度及动态应变值；
[0017]步骤五，关闭电动夯电机开关及控制柜电源开关，结束试验。
[0018]本发明的有益效果在于可以实现自动、长时间、高强度振动，具有冲击力大、结构简单、经济实用、操作方便、让试验更接近真实工况的特点。本发明安装在无缝线路实验段能实现真实模拟无缝线路现场工作环境，具有很大的工程实际意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为钢轨冲击试验装置的主视图；
[0020]图2为钢轨冲击试验装置的侧视图；
[0021]图3为浮动的冲击夯把手架结构图。
[0022]图中:1.控制柜，2.钢轨专用冲击头，3.限位抓手板，4.电动冲击夯，5.冲击夯把手架，6.转轴，7.浮动弹簧，8.限位螺栓，9.上压板，10.四个带螺母紧固螺栓，11.下压板，
12.颤动板，13.销轴，14.三个带螺母锁紧螺栓，15.关节抓板，16.龙门架，17.两个带螺母紧固螺栓，18.钢轨，19.四个地脚螺栓，20.四个紧固螺母，21.外关节轴承，22.限位连杆，23.内关节轴承，24.冲击头抓手板，25.缓冲垫。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明做详细说明:
[0024]一种钢轨冲击试验装置包括龙门架16、电动冲击夯4、冲击夯把手架5、限位构件和控制柜I ;龙门架16横跨一对钢轨通过地脚螺栓固定于钢轨的上方，龙门架16的两根立柱相互平行，且与钢轨有一定的夹角，以便于电动冲击夯4的固定和安装；电动冲击夯4固定在龙门架16的横梁上；冲击夯把手架5设计成模拟人手把持的浮动架；在电动冲击夯4的下部安装限位构件用于保证电动冲击夯4在冲击振动工作过程中能稳定的作用在钢轨上；电动冲击穷4被控制柜I控制，控制柜I设直冲击穷的冲击时长及间歇时长，实现钢轨冲击试验装置的自动工作。
[0025]模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架5包括上压板9，下压板11，颤动板12和关节抓板15 ;利用四个紧固螺栓10将上压板9和下压板11连接并固定在龙门架16的横梁上，其中上压板9固定在龙门架16横梁的上表面，下压板11固定在龙门架16横梁的下表面，上压板9及下压板11的位置可以根据需要在横梁上调整，并固定在试验钢轨18的正上方；在下压板11的一端有两个带孔的耳板，在颤动板12的两端各有两个带孔的耳板，关节抓板15上也有两个对应的带孔的耳板，将在颤动板12的一端两个耳板孔与下压板11的耳板孔对中，用转轴6将颤动板12铰接到下压板11的正下方，将在颤动板12的另一端两个耳板孔与关节抓板15的耳板孔对中，用销轴13将关节抓板15铰接到颤动板12的一端的下方；在颤动板12与下压板11中部各有一个对齐贯穿的圆孔，穿过这两个圆孔安装一个限位螺栓8，在下压板11与颤动板12之间以及在颤动板12的下面分别安装两个浮动弹簧7，两个浮动弹簧7都套在限位螺栓8上，用于约束颤动板12的平衡位置；将固定带有钢轨专用冲击头2的电动冲击夯4的冲击夯把手架5安装在关节抓板15内，并用三个带螺母锁紧螺栓14锁紧，形成模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架5。
[0026]在冲击夯把手架5与关节抓板15连接处增加一层胶皮，不仅可以防滑且增加缓冲效果，降低冲击夯把手架5及关节抓手15的磨损及疲劳破坏。
[0027]在电动冲击夯4下部安装的限位构件包括:其中冲击头抓手板24、关节轴承、限位连杆22和限位抓手板3 ;冲击头抓手板24 —连接到电动冲击穷4与钢轨专用冲击头2连接的法兰盘上，另一端通过螺纹与内关节轴承23连接；内关节轴承23 —端连接到冲击头抓手板24上，另一端连接到限位连杆22的端点处；限位连杆22的一端连接到内关节轴承23，另一端连接到外关节轴承21上，外关节轴承21的另一端与固定在龙门架16立柱上的限位抓手板3铰接；限位抓手板3在龙门架16立柱上的高度可调。
[0028]钢轨专用冲击头2底部设计成车轮踏面形状。
[0029]在钢轨专用冲击头2与钢轨18接触的表面上固定缓冲垫25。
[0030]钢轨冲击试验装置的试验方法:
[0031]步骤一，根据试验计划，设置控制柜I中的控制器的每段工作时间长度及间隔；
[0032]步骤二，打开电动冲击夯4电机开关，使钢轨冲击试验装置处于待命状态；
[0033]步骤三，钢轨冲击试验装置按照设置程序间歇跳动，冲击试验钢轨18 ；
[0034]步骤四，利用安装在试验钢轨18上的测量单元记录冲击产生的加速度及动态应变值；
[0035]步骤五，关闭电动冲击夯18电机开关及控制柜I电源开关，结束试验。
【权利要求】
1.一种钢轨冲击试验装置，其特征在于包括龙门架(16)、电动冲击夯(4)、冲击夯把手架(5)、限位构件和控制柜(I);龙门架(16)横跨一对钢轨通过地脚螺栓(19)和紧固螺母(20)固定于钢轨的上方，龙门架(16)的两根立柱相互平行，且与钢轨有一定的夹角，以便于电动冲击夯(4)的固定和安装；电动冲击夯(4)固定在龙门架(16)的横梁上；冲击夯把手架(5)设计成模拟人手把持的浮动架；在电动冲击夯(4)的下部安装限位构件用于保证电动冲击穷(4)在冲击振动工作过程中能稳定的作用在钢轨上；电动冲击穷(4)被控制柜(I)控制，控制柜(I)设置冲击夯的冲击时长及间歇时长，实现钢轨冲击试验装置的自动工作。
2.根据权利要求1所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架(5)包括上压板(9)，下压板(11)，颤动板(12)和关节抓板(15);利用四个紧固螺栓(10)将上压板(9)和下压板(11)连接并固定在龙门架(16)的横梁上，其中上压板 (9)固定在龙门架(16)横梁的上表面，下压板(11)固定在龙门架(16)横梁的下表面，下压板(11)在上压板(9)的正下方；上压板(9)及下压板(11)的位置可以根据需要在横梁上调整，并固定在试验钢轨(18)的正上方；在下压板(11)的一端有两个带孔的耳板，在颤动板(12)的两端各有两个带孔的耳板，关节抓板(15)上也有两个对应的带孔的耳板，将在颤动板(12)的一端两个耳板孔与下压板(11)的耳板孔对中，用转轴(6)将颤动板(12)铰接到下压板(11)的正下方，将在颤动板(12)另一端两个耳板孔与关节抓板(15)的耳板孔对中，用销轴(13)将关节抓板(15)铰接到颤动板(12)的一端的下方；在颤动板(12)与下压板(11)中部各有一个对齐贯穿的圆孔，穿过这两个圆孔安装一个限位螺栓(8)，在下压板(11)与颤动板(12)之间以及在颤动板(12)的下面分别安装两个浮动弹簧(7)，两个浮动弹簧(7)都套在限位螺栓(8)上，用于约束颤动板(12)的平衡位置；将固定带有钢轨专用冲击头(2)的电动冲击夯(4)的冲击夯把手架(5)安装在关节抓板(15)内，并用三个带螺母锁紧螺栓(14)锁紧，形成模拟人手把持的浮动的冲击夯把手架(5)。
3.根据权利要求2所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于在冲击夯把手架(5)与关节抓板(15)连接处增加一层胶皮。
4.根据权利要求1所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于在电动冲击夯(4)下部安装的限位构件包括:冲击头抓手板(24)、关节轴承、限位连杆(22)和限位抓手板(3);冲击头抓手板(24) —端连接到电动冲击夯(4)与钢轨专用冲击头(2)连接的法兰盘上，另一端通过螺纹与内关节轴承(23)连接；内关节轴承(23)—端连接到冲击头抓手板(24)上，另一端连接到限位连杆(22)的端点处；限位连杆(22)的一端连接到内关节轴承(23)，另一端连接到外关节轴承(21)上，外关节轴承(21)的另一端与固定在龙门架(16)立柱上的限位抓手板(3)铰接；限位抓手板(3)用两个限位抓手板紧固螺栓(17)固定于龙门架(16)的立柱上。
5.根据权利要求4所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于限位抓手板(3)在龙门架(16)立柱上的高度可调。
6.根据权利要求1所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于钢轨专用冲击头(2)底部设计成车轮踏面形状。
7.根据权利要求1所述的一种钢轨冲击试验装置，其特征在于在钢轨专用冲击头(2)与钢轨(18)接触的表面上固定缓冲垫(25)。
8.根据权利要求1所述的一种钢轨冲击试验装置的试验方法:步骤一，设置初始状态，根据试验计划，设置控制柜中的控制器的每段工作时间长度及间隔； 步骤二，打开电动夯电机开关，使钢轨冲击试验装置处于待命状态； 步骤三，钢轨冲击试验装置按照设置程序间歇跳动，冲击试验钢轨； 步骤四，利用安装在试验钢轨上的测量单元记录冲击产生的加速度及动态应变值； 步骤五，关 闭电动夯电机开关及控制柜电源开关，结束试验。
【文档编号】G01M7/08GK103616152SQ201310648391
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】戴恒震, 刘冲, 焦振华, 何亮, 王天娆, 张丽华 申请人:大连理工大学, 苏州鼎汗传感网技术有限公司