用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置的制作方法

1.本实用新型属于轨道维检技术领域，具体涉及一种用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置。


背景技术：

2.在铁路工程中，工型轨通过弹性扣件固定在道床轨枕上，弹性扣件的扣压件主要是弹条，通过弹条的弯曲和扭曲变形而产生扣压力作用在轨道上，弹条能够长期有效地保证工型轨之间的可靠连接，确保轨道车辆行驶安全。由于弹条是在反复交变的应力下工作，需要长期承受弯曲、扭转、疲劳和腐蚀等多种作用，因此在对工型轨的运维过程中，需要定期测量弹条的扣压力，以保证轨道车辆运行安全。
3.目前，在运维过程中测量弹条扣压力大多是通过人工扭转道钉螺栓，然后通过测量螺栓扭矩以判定弹条扣压力的大小，测试过程繁琐，需要耗费大量人工进行作业，而且这种方式对于弹条扣压力的测量精度较低，没有考虑到弹条型号等因素影响对于扣压力的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置，旨在建立弹条扣压力与振动频率之间的关联数据库，以降低弹条扣压力的测试工作量、提高测试效率和准确性。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置，包括底板、两个压板、两个紧固道钉、四个压力传感器，以及两个加速度传感器；其中，底板用于固定在测试平台上，底板的中部放置有工型轨；两个压板分别扣压于工型轨的两侧轨座顶面上，压板的上板面上用于定位放置弹条；两个紧固道钉分别穿过其中一个压板的中部、并与底板旋接固定，紧固道钉的钉帽用于向下抵压在相应的弹条的中部；四个压力传感器分别嵌装于底板的上板面上，且分别与工型轨的四个角部的正下方位置抵接，用于实时检测压板传递至工型轨上的压力值；两个加速度传感器分别用于贴装在两个弹条的一侧肢壁上，用于检测弹条的振动量，并将振动量转换为振动频率输出。
6.在一种可能的实现方式中，用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置还包括处理器，处理器与两组压力传感器、两个加速度传感器分别电连接，用于获取压力值和振动频率，并建立压力值与振动频率之间的关联数据库。
7.一些实施例中，底板的上板面上于工型轨的两侧分别设有凹槽，凹槽内设有朝向远离工型轨的斜上方延伸的限位板，压板的一侧与限位板抵接，另一侧抵压于工型轨的其中一侧轨座顶面上。
8.在本实施例中，压板的一侧为向下弯曲、且适于贴合限位板的弯弧形，另一侧为适于贴合工型轨的轨座顶面的倾斜形，其中，压板的弯弧侧的内弧面用于卡嵌弹条的尾部，压
板的倾斜侧用于抵接弹条的两侧肢前端。
9.举例说明，凹槽内设有第一限位台，第一限位台朝向工型轨的侧壁与限位板抵接。
10.示例性的，压板的倾斜侧设有向下延伸的第二限位台，第二限位台的侧壁与工型轨的轨座侧壁抵接。
11.在一种可能的实现方式中，压板的中心区域上设有适于紧固道钉穿行的避让孔，底板上设有与避让孔上下对齐、且适于旋接紧固道钉的螺纹孔。
12.一些实施例中，底板的上板面上阵列分布有四个嵌孔，每个嵌孔内分别用于嵌装一个压力传感器。
13.示例性的，底板中心设有穿线孔，底板的上板面设有布线槽，布线槽将穿线孔和嵌孔连通。
14.举例说明，底板上阵列分布有多个适于穿行紧固件的连接孔。
15.本实用新型提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置，在紧固道钉与底板紧固时，紧固道钉能够向弹条施加向下的抵压力，从而在压板上产生抵压力，进而使工型轨上受到相应的抵压力，通过工型轨四个角部下方的各个压力传感器能够实时检测弹条的扣压力，同时在弹条的一侧肢壁上贴装加速度传感器，当敲击弹条的另一侧肢时，加速度传感器能够实时检测弹条上的机械振动量并转换为振动频率，通过逐渐调节增大紧固道钉作用在弹条上的抵压力(即弹条的扣压力)，并且在每次调节时均检测一次振动频率，从而建立弹条扣压力和振动频率之间的关联数据库，利用该关联数据库，即可在实际维检过程中，只需向待检弹条上贴装加速度传感器，然后敲击弹条即可通过检测得到的频率数据关联获得相应的弹条扣压力值，不仅能够降低测试工作量，提高测试效率，而且还能够通过针对不同型号的弹条建立相应的关联数据库，使得在实际测试时能够针对弹条型号选择与之匹配的关联数据库获取相应的扣压力，从而将弹条型号对扣压力的影响考虑进去，提高测试精度。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置的立体结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例所采用的底板的俯视结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例所采用的压板的立体结构示意图；
19.图4为本实用新型实施例提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置所适用的弹条的结构示意图。
20.图中：10、底板；11、工型轨；111、轨座；12、凹槽；13、限位板；14、第一限位台；15、螺纹孔；16、嵌孔；17、穿线孔；18、布线槽；19、连接孔；20、压板；21、弯弧侧；22、倾斜侧；23、第二限位台；24、避让孔；30、紧固道钉；40、压力传感器；50、加速度传感器；60、弹条；61、侧肢；62、肢前端；63、肢后端；64、中间u口部。
具体实施方式
21.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以
下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.应当说明，工型轨泛指轨道交通所采用的铁轨或钢轨，常用的弹条有多种类型，如6号、8号、10号等，通过本装置可以在工型轨的两侧分别安装不同的弹条，从而一次性得出两种类型的弹条的扣压力与振动频率之间的关联数据库，需要理解的是，无论哪种型号的弹条，其区别主要体现在尺寸上，而在形状上都接近于m或w型，具体可参见图4，包括两个侧肢61，开口端62即肢前端用于扣压工型轨的轨座，肢后端用于抵压在轨距挡板上，中间u口部穿设道钉。
23.请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置进行说明。所述用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置，包括底板10、两个压板20、两个紧固道钉30、四个压力传感器40，以及两个加速度传感器50；其中，底板10用于固定在测试平台上，底板10的中部放置有工型轨11；两个压板20分别扣压于工型轨11的两侧轨座111顶面上，压板20的上板面上用于定位放置弹条60；两个紧固道钉30分别穿过其中一个压板20的中部、并与底板10旋接固定，紧固道钉30的钉帽用于向下抵压在相应的弹条60的中部；四个压力传感器40分别嵌装于底板10的上板面上，且分别与工型轨11的四个角部的正下方位置抵接，用于实时检测压板20传递至工型轨11上的压力值；两个加速度传感器50分别用于贴装在两个弹条60的一侧肢壁上，用于检测弹条60的振动量，并将振动量转换为振动频率输出。
24.本实施例提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置的使用方式为：通过两条紧固道钉30分别将两个相同或不同型号的弹条60固定在工型轨11两侧的压板20上，施加预紧力，该预紧力即弹条60作用在压板20上、进而传递至工型轨11上的抵压力，也就是压力传感器40能够直接检测获得的压力值，然后在每个弹条60的一侧肢壁上贴装一个加速度传感器50，然后分别敲击(采用力锤，确保施加的敲击力度一致)两个弹条60的另一侧肢壁，通过加速度传感器50获得弹条60振动量并转换为振动频率(应当理解，在此优选为适于进行振动检测的压电式加速度传感器，其原理是通过检测振动幅值随时间变化的关系并转化为电信号，然后将电信号经过频谱分析得到振动频率)，然后旋转紧固道钉30增大预紧力后重新敲击弹条60，再次获得一个压力值和一个振动频率，如此重复装置施加的预紧力与实际要求的弹条60扣压力一致，将获得的各个压力值与相应的振动频率进行关联，具体可以是形成压力—频率曲线的方式，通过对不同类型的弹条60分别进行试验，即可建立相应的扣压力和振动频率间的关联数据库。
25.在此应当理解的是，在此压板20相当于实际用于固定工型轨11的轨距挡板和绝缘垫板的组合结构，且上板面上具有能够定位弹条60的结构如嵌槽、卡槽等，因此，试验工况与实际工况基本一致，在建立完成各种型号的弹条60的扣压力和振动频率件的关联数据库之后，在以后的维检过程中，只需将待检弹条60上贴装加速度传感器50，通过力锤敲击弹条60获得振动频率，即可通过相应的关联数据获取该弹条60的实际扣压力。
26.本实施例提供的用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置，与现有技术相比，在紧固道钉30与底板10紧固时，紧固道钉30能够向弹条60施加向下的抵压力，从而在压板20上产生抵压力，进而使工型轨11上受到相应的抵压力，通过工型轨11四个角部下方的各个压力传感器40实时检测弹条60的扣压力，同时在弹条60的一侧肢壁上贴装加速度传
感器50，当敲击弹条60的另一侧肢时，加速度传感器50能够实时检测弹条60上的机械振动量并转换为振动频率，通过逐渐调节增大紧固道钉30作用在弹条60上的抵压力(即弹条60的扣压力)，并且在每次调节时均检测一次振动频率，从而建立弹条60扣压力和振动频率之间的关联数据库，利用该关联数据库，即可在实际维检过程中，只需向待检弹条60上贴装加速度传感器50，然后敲击弹条60即可通过检测得到的频率数据关联获得相应的弹条60扣压力值，不仅能够降低测试工作量，提高测试效率，而且还能够通过针对不同型号的弹条60建立相应的关联数据库，使得在实际测试时能够针对弹条60型号选择与之匹配的关联数据库获取相应的扣压力，从而将弹条60型号对扣压力的影响考虑进去，提高测试精度。
27.在本实施例中，用于获取弹条扣压力与振动频率间关联数据的装置还包括处理器，处理器与两组压力传感器40、两个加速度传感器50分别电连接，用于获取压力值和振动频率，并建立压力值与振动频率之间的关联数据库。通过连接处理器(优选具有显示功能的处理器)，能够实时记录每次敲击试验获得的振动频率，从而结合压力传感器40的相应压力数据，直接形成弹条60的扣压力和振动频率件的关联数据库，能够提高关联数据库的准确性，同时，在进行维检时只需携带处理器和加速度传感器50即可直接通过处理器获得最终的弹条60扣压力，操作简单方便，有助于提高维检效率和质量。
28.一些实施例中，参见图1至图3，底板10的上板面上于工型轨11的两侧分别设有凹槽12，凹槽12内设有朝向远离工型轨11的斜上方延伸的限位板13，压板20的一侧与限位板13抵接，另一侧抵压于工型轨11的其中一侧轨座111顶面上。在此通过设置凹槽12能够等同于实际工况中轨距挡板上的弧形槽的作用，提高试验数据真实度，从而保证获得的关联数据库的准确性，另外，由于常用的工型轨11的轨座111顶面为斜面，因此压板20扣压在轨座111顶面时会产生朝向侧方滑移的分力，在此通过设置限位板13对压板20进行抵接限位，能够避免压板20滑移，确保压板20对工型轨11的扣压力稳定，从而提高扣压力的测量准确性。
29.具体的，压板20的一侧为向下弯曲、且适于贴合限位板13的弯弧形，另一侧为适于贴合工型轨11的轨座111顶面的倾斜形，其中，压板20的弯弧侧21的内弧面用于卡嵌弹条60的尾部，压板20的倾斜侧22用于抵接弹条60的两侧肢前端。压板20的弯弧侧21与实际工况中采用的轨距挡板的结构类似，而倾斜侧22相当于实际工况中的绝缘垫板，在此通过将弹条60的尾部嵌入弯弧侧21的内弧面，同时使弹条60的两个侧肢前端抵压在倾斜侧22上，能够避免弹条60滑移，提高弹条60对压板20的抵压稳定性。
30.示例性的，凹槽12内设有第一限位台14，第一限位台14朝向工型轨11的侧壁与限位板13抵接；压板20的倾斜侧22设有向下延伸的第二限位台23，第二限位台23的侧壁与工型轨11的轨座111侧壁抵接。通过设置第一限位台14能够提高限位板13的稳定性，进而提高压板20的连接稳定性，另外，由于压板20倾斜侧22的第二限位台23与工型轨11的轨座111侧壁抵接，因此位于工型轨11两侧的两个压板20能够将工型轨11配合夹紧，同时利用压板20对工型轨11的轨座111的抵压力而实现工型轨11的固定，固定方式与实际工况的接近度高，从而能够获得更加准确的关联数据库，为关联数据库投入实际维检应用提供了可靠保障。
31.在一种可能的实现方式中，请参阅图1至图3，压板20的中心区域上设有适于紧固道钉30穿行的避让孔24，底板10上设有与避让孔24上下对齐、且适于旋接紧固道钉30的螺纹孔15。固定弹条60时，将紧固道钉30依次穿过弹条60的中部、避让孔24后与压板20进行旋接固定，连接方便稳定，能够避免紧固道钉30与压板20之间产生干涉作用力，确保测试结果
准确可靠。
32.一些实施例中，请参阅图2，底板10的上板面上阵列分布有四个嵌孔16，每个嵌孔16内分别用于嵌装一个压力传感器40。通过设置嵌孔16能够为压力传感器40提供充足的安装空间，同时也能够确保压力传感器40的安装稳定性，避免受力而发生位置偏移，从而提高测试稳定性。
33.示例性的，在本实施例中，底板10中心设有穿线孔17，底板10的上板面设有布线槽18，布线槽18将穿线孔17和嵌孔16连通。方便压力传感器40进行线路布置。
34.举例说明，参阅图2，底板10上阵列分布有多个适于穿行紧固件的连接孔19。通过紧固件穿过连接孔19与测试平台进行固定连接，从而确保底板10的固定可靠性，同时也能够方便拆装。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。