一种钢轨轮轨力加载台及方法
【专利摘要】本发明涉及一种钢轨轮轨力加载台及方法。利用液压作动油缸（11）和专用的加载头（18）模拟车轮对钢轨（5）的作用力；它包括底箱梁（3）、立柱（4）、横箱梁（7）、作动油缸（11）、铰座板（10）、上压板（8）、加载头（18）、把持架（15）、调高铰座（12）、销轴以及连接螺栓，其中立柱（4）及横箱梁（7）在底箱梁（3）上位置可调、作动油缸（11）安装在横箱梁（7）下方，作动油缸（11）下部连接到加载头（18）上，加载头（18）的姿态由把持架（15）约束，通过安装在立柱（4）下侧面上的调高铰座（12）决定把持架（15）的姿态，从而改变加载力的方向。该轮轨力加载装置加载力可控，使用方便。
【专利说明】一种钢轨轮轨力加载台及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢轨轮轨力模拟加载装置，尤其是涉及一种高速铁路无缝钢轨轮轨力模拟加载装置。
【背景技术】
[0002]我国是世界上铁路大国，客运及货运线路遍布全国，随着铁路运营速度及运载重量不断增长，对铁路钢轨安全的监测越来越重要。对于无缝线路长轨条，由于受到钢轨接头阻力、扣件阻力和道床阻力的约束，当轨温发生变化时，在长轨条中就会产生纵向温度力。轨温下降时，在钢轨中产生轴向拉力；在列车高速通过时，列车的车轮会对钢轨造成巨大冲击，轮轨力使钢轨产生垂向为主的振动和变形，尤其在寒冷地区的冬季，钢轨中纵向温度拉力较大，加上轮轨力的长期疲劳作用，会诱发在钢轨薄弱处产生裂纹甚至断裂，进而造成生命和财产损失。为避免这类问题导致的事故发生，最近研究一种由无线传感测量单元构成的无线传感网用于对无缝钢轨进行长期安全检测，其测量单元通过专用夹具安装在实际无缝线路关键部位，安装前必须经过相关标定，为了研究钢轨在轮轨力作用下的安全状态，除了对实际轨道的监控，还需要在实验基地模拟列车车轮压过测量单元所安装位置的钢轨时的轮轨力，为此，建立钢轨轮轨力加载台有着非常重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明采用的技术方案是提供了一种钢轨轮轨力加载台，由测量单元、底箱梁、立柱、横箱梁、作动油缸和专用的加载头组成；测量单元固定在被测钢轨内侧弧形槽内；用于测量钢轨的载荷时间曲线；在试验钢轨轨道的两侧地面分别布置两个与轨道平行的底箱梁，底箱梁通过地脚螺栓固定在地面上，在底箱梁的上平面均匀分布多个螺栓孔，两个立柱通过立柱螺栓分别固定在两个底箱梁上，水平横箱梁横跨轨道与两个立柱通过横梁螺栓固定连接；在横箱梁的上表面安装上压板，横箱梁的下表面安装铰座板，上压板与铰座板上下对齐，用四个长螺栓固定；作动油缸两端采用球铰结构，作动油缸的上球铰通过上销轴连接到铰座板上，作动油缸的下球铰通过下销轴连接到专用的加载头上，加载头的下半部分被加工成车轮踏面的形状；调高铰座通过调高铰座螺栓固定安装在立柱下部的内侧面上，把持架一端铰接在调高铰座上，另一端通过加载头螺栓固定在加载头上；测量单元固定在所测钢轨段的钢轨上。
[0004]底箱梁上表面设置多个间距相同的螺栓孔，两个立柱下端面的螺栓孔与底箱梁的上平面的螺栓孔间距相同便于根据加载点调整立柱的位置。
[0005]在两立柱下部内侧面各有多个腰形孔，便于调高铰座螺栓连接时调整调高铰座的高度，改变加载力的方向。
[0006]作动油缸，根据设定的载荷波形、频率及幅值输出模拟钢轨轮轨力。
[0007]可以将作动油缸、铰座板、上压板、加载头、把持架以及调高铰座移到另一侧装配，对另一条钢轨进行加载试验。[0008]钢轨轮轨力加载台使用方法，根据列车车轮经过无缝线路某测量点测量单元的反馈获得的载荷时间曲线，利用电液伺服作动系统，在液压作动油缸上安装专用加载头模拟车轮对钢轨的作用，生成特定波形的动态轮轨力；
[0009]步骤一，启动控制软件，在电液伺服作动系统控制软件界面上设置输出波形函数，振动频率及振动次数；
[0010]步骤二，启动液压系统，逐步升高油压至所需输出载荷要求值；
[0011]步骤三，执行工作程序，电液伺服作动系统按设定要求输出特本发明的有益效果在于利用这样一种钢轨轮轨力加载台，提供列车车轮作用钢轨的环境，配合钢轨应力测量单元可高效进行钢轨安全状态研究，而且使用方便，试验成本小。
[0012]本发明的有益效果在于根据列车车轮经过无缝线路某测量点测量单元的反馈获得的载荷时间曲线，利用电液伺服作动系统，在液压作动油缸上安装专用加载头模拟车轮对钢轨的作用，生成特定波形的动态轮轨力，使得试验过程更真实，试验结果可靠。该轮轨力加载装置加载力可控，使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1钢轨轮轨力加载装置轴测图；
[0014]图2钢轨轮轨力加载装置主视图；
[0015]图3钢轨轮轨力加载装置局部图。
[0016]图中:1.地脚螺栓，2.立柱螺栓，3.底箱梁，4.立柱，5.钢轨，6.横梁螺栓，7.横箱梁，8.上压板，9.长螺栓，10.铰座板，11.作动油缸，12.调高铰座，13.调高铰座螺栓，14.长销轴，15.把持架，16.下销轴，17.加载头螺栓，18.加载头，19.测量单元，20.上销轴。
【具体实施方式】:
[0017]以下结合技术方案和附图对本发明进一步说明。
[0018]一种钢轨轮轨力加载台，由测量单元19、底箱梁3、立柱4、横箱梁7、作动油缸11和专用的加载头18组成；测量单元19固定在被测钢轨15内侧弧形槽内；用于测量钢轨15的载荷时间曲线；在试验钢轨轨道的两侧地面分别布置两个与轨道平行的底箱梁3，底箱梁3通过地脚螺栓I固定在地面上，在底箱梁3的上平面均匀分布多个螺栓孔，两个立柱通过立柱螺栓2分别固定在两个底箱梁3上，水平横箱梁7横跨轨道与两个立柱4通过横梁螺栓6固定连接；在横箱梁(7)的上表面安装上压板(8)，横箱梁(7)的下表面安装铰座板
(10)，上压板(8)与铰座板(10)上下对齐，用四个长螺栓9固定；作动油缸(11)两端采用球铰结构，作动油缸(11)的上球铰通过上销轴(20)连接到铰座板(10)上，作动油缸(11)的下球铰通过下销轴16连接到专用的加载头18上，加载头18的下半部分被加工成车轮踏面的形状；调高铰座12通过调高铰座螺栓(13)固定安装在立柱4下部的内侧面上，把持架15 一端铰接在调高铰座12上，另一端通过加载头螺栓17固定在加载头18上；测量单元19固定在所测钢轨段的钢轨上。
[0019]底箱梁3上表面设置多个间距相同的螺栓孔，两个立柱4下端面的螺栓孔与底箱梁3的上平面的螺栓孔间距相同便于根据加载点调整立柱4的位置。[0020]在两立柱4下部内侧面各有多个腰形孔，便于调高铰座螺栓(13)连接时调整调高铰座(12)的高度，改变加载力的方向。
[0021]作动油缸(11)，根据设定的载荷波形、频率及幅值输出模拟钢轨轮轨力。
[0022]可以将作动油缸11、铰座板10、上压板8、加载头18、把持架15以及调高铰座12移到另一侧装配，对另一条钢轨进行加载试验。
[0023]钢轨轮轨力加载台使用方法，根据列车车轮经过无缝线路某测量点测量单元19的反馈获得的载荷时间曲线，利用电液伺服作动系统，在液压作动油缸11上安装专用加载头模拟车轮对钢轨的作用，生成特定波形的动态轮轨力；
[0024]步骤一，启动控制软件，在电液伺服作动系统控制软件界面上设置输出波形函数，振动频率及振动次数；
[0025]步骤二，启动液压系统，逐步升高油压至所需输出载荷要求值；
[0026]步骤三，执行工作程序，电液伺服作动系统按设定要求输出特定波形的动态轮轨力，如需要改变加载力的方向，则调整调高铰座12的安装高度，在按上述步骤试验；
[0027]步骤四，按规程要求关闭液压系统及控制器开关，完成试验。
【权利要求】
1.一种钢轨轮轨力加载台，由测量单元(19)、底箱梁(3)、立柱(4)、横箱梁(7)、作动油缸(11)和专用的加载头(18)组成；测量单元(19)固定在被测钢轨(15)内侧弧形槽内；用于测量钢轨(15)的载荷时间曲线；其特征在于在试验钢轨轨道的两侧地面分别布置两个与轨道平行的底箱梁(3)，底箱梁(3)通过地脚螺栓(I)固定在地面上，在底箱梁(3)的上平面均匀分布多个螺栓孔，两个立柱通过立柱螺栓(2)分别固定在两个底箱梁(3)上，水平横箱梁(7)横跨轨道与两个立柱(4)通过横梁螺栓(6)固定连接；在横箱梁(7)的上表面安装上压板(8)，横箱梁(7)的下表面安装铰座板(10)，上压板(8)与铰座板(10)上下对齐，用四个长螺栓(9)固定；作动油缸(11)两端采用球铰结构，作动油缸(11)的上球铰通过上销轴(20)连接到铰座板(10)上，作动油缸(11)的下球铰通过下销轴(16)连接到专用的加载头(18)上，加载头(18)的下半部分被加工成车轮踏面的形状；调高铰座(12)通过调高铰座螺栓(13)固定安装在立柱(4)下部的内侧面上，把持架(15)—端铰接在调高铰座(12)上，另一端通过加载头螺栓(17)固定在加载头(18)上；测量单元(19)固定在所测钢轨段的钢轨上。
2.根据权利要求1所述的一种钢轨轮轨力加载台，其特征在于底箱梁(3)上表面设置多个间距相同的螺栓孔，两个立柱(4)下端面的螺栓孔与底箱梁(3)的上平面的螺栓孔间距相同便于根据加载点调整立柱(4)的位置。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨轮轨力加载台，其特征在于在两立柱(4)下部内侧面各有多个腰形孔，便于调高铰座螺栓(13)连接时调整调高铰座(12)的高度，改变加载力的方向。
4.根据权利要求1所述的一种钢轨轮轨力加载台，其特征在于作动油缸(11)，根据设定的载荷波形、频率及幅值输出模拟钢轨轮轨力。
5.根据权利要求1所述的一种钢轨轮轨力加载台，其特征在于可以将作动油缸(11)、铰座板(10)、上压板(8)、加载头(18)、把持架(15)以及调高铰座(12)移到另一侧装配，对另一条钢轨进行加载试验。
6.钢轨轮轨力加载台使用方法，根据列车车轮经过无缝线路某测量点测量单元(19)的反馈获得的载荷时间曲线，利用电液伺服作动系统，在液压作动油缸(11)上安装专用加载头模拟车轮对钢轨的作用，生成特定波形的动态轮轨力； 步骤一，启动控制软件，在电液伺服作动系统控制软件界面上设置输出波形函数，振动频率及振动次数； 步骤二，启动液压系统，逐步升高油压至所需输出载荷要求值； 步骤三，执行工作程序，电液伺服作动系统按设定要求输出特定波形的动态轮轨力，如需要改变加载力的方向，则调整调高铰座(12)的安装高度，在按上述步骤试验； 步骤四，按规程要求关闭液压系统及控制器开关，完成试验。
【文档编号】G01N3/12GK103616294SQ201310657389
【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, 张志新, 任同群, 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