可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置及方法与流程

本发明涉及一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置及方法。

背景技术：

抗疲劳性能是钢轨扣配件综合性能中的一个非常重要的指标。它通过特定的加力装置，模拟火车运行时的施力状态，对钢轨、扣配件等组合而成的系统施加具有一定角度、振幅、频率的往复荷载。目前实验室采用的加力装置多为整体式的具有固定角度、固定支脚长度的加力架。此种加力架重量大，搬运困难，且只能按照某种角度要求进行加载，调整不方便，使用范围窄。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置，包括加载横梁和在加载横梁两端通过固定杆连接设置的加载支脚，在加载横梁两端下方设置有第一横板，在加载支脚中部设置有第二横板，在第一横板和第二横板上均开设有沿长度方向的同轴心的长孔，组成上调节螺纹副的一对螺母分置于第一横板的上、下方；组成下调节螺纹副的一对螺母分置于第二横板的上、下方，调节螺栓竖直穿过第一横板和第二横板上的长孔，与上调节螺纹副、下调节螺纹副通过螺纹连接在一起，在加载支脚脚端设置有加载头。

本发明还提供了一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力方法，包括如下步骤：

步骤一、调整加载支脚的长度：

选取相应厚度的调整垫块使得加载支脚的长度满足要求，然后通过螺钉将调整垫块与加载支脚和加载头连接在一起；

步骤二、调整第一横板与第二横板之间的距离：

松开上、下调节螺纹副，使加载横梁与加载支脚能绕固定杆转动，从而改变第一横板与第二横板之间的距离，当第一横板与第二横板之间的距离达到设计值时，锁紧上、下调节螺纹副的螺母；

步骤三、对加载横梁与加载支脚形成的夹角γ进行微调：

测量夹角γ的大小，当γ不符合设计要求时，松开上、下调节螺纹副，使加载横梁与加载支脚能绕固定杆转动，从而对夹角γ进行微调，直至夹角γ符合要求后，锁紧上、下调节螺纹副的螺母；

步骤四、对加载支脚的长度进行微调：

更换不同厚度的调整垫块，或者在调整垫块与加载头之间增加或去掉垫片，确保同时满足钢轨轨距不变且加载横梁处于水平状态；

步骤五、加力装置搭放在钢轨上后对夹角γ、钢轨轨距及加载横梁的水平状态进行复核，满足实验要求后对加载横梁施加一个向下的、具有固定振幅和频率的作用力F，模拟火车在运行时对钢轨的作用力状态，对钢轨扣配件在组装状态下的抗疲劳性能进行测试。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：装置结构紧凑，轻巧灵便，调节方便，可根据不同的加载要求方便地进行调节。具体表现在：

1)加载横梁、加载支脚由钢板焊接而成。

2)加载头与钢轨接触部分采用大开角设计，开角达到130°，适用于不同加载角度时与钢轨圆滑接触。

3)通过更换具有不同厚度的调节垫块来调整加载支脚的长度，调节螺栓调整加载角度，能在不改变轨距的前提下，对不同加载角度要求的疲劳试验进行加载。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本装置的主视图；

图2是本装置的侧视图；

图3是本装置的工作原理示意图。

具体实施方式

一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置，如图1和图2所示，包括：加载横梁1、加载支脚2、上调节螺纹副3、调节螺栓4、下调节螺纹副5、调节垫块6、加载头7、固定杆8等，其中：

加载横梁1、加载支脚2均由具有足够强度的钢板焊接而成，加载支脚2和固定杆8均为两件，对称布置于加载横梁1两端。加载横梁1与加载支脚2通过固定杆8连接在一起，构成可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力装置的主体结构，加载横梁1与加载支脚2在上、下调节螺纹副不拧紧的情况下可绕固定杆8转动。在加载横梁1两端下方设置有第一横板，在加载支脚2中部设置有第二横板，第一横板和第二横板均与加载横梁1平行设置，在第一横板和第二横板上均开设有沿长度方向的同轴心的长孔，上调节螺纹副3与下调节螺纹副5均由一对六角螺母组成，组成上调节螺纹副3的一对螺母分置于第一横板的上、下方；组成下调节螺纹副5的一对螺母分置于第二横板的上、下方，调节螺栓4竖直穿过第一横板和第二横板上的长孔，与上调节螺纹副3、下调节螺纹副5通过螺纹连接在一起。调节垫块6与加载头7通过内六角螺钉与加载支脚2连接在一起，直接对钢轨施加作用力。

本发明还提供了一种可调节式钢轨扣配件疲劳试验加力方法，包括如下内容：

在疲劳试验加载前，要对轨距、加载角度等参数进行调试，以使试验符合技术条件要求。在整个调试和试验过程中，保持加载横梁1处于水平状态，以保证钢轨受力平衡。具体步骤是：根据技术条件中不同的角度要求，选取相应厚度的调整垫块6使得加载支脚2的长度满足要求；通过螺钉将调整垫块6与加载支脚2和加载头7连接在一起；松开上、下调节螺纹副，使加载横梁1与加载支脚2能绕固定杆8转动一定角度；当第一横板与第二横板之间的距离达到设计值时，锁紧螺母；用万能角度尺测量夹角γ的大小，然后计算α的大小，当不符合设计要求时，松开调节螺纹副，按前述之方法对夹角γ进行微调，直至夹角γ符合要求。由于夹角γ的变化会导致加载头7与钢轨不能很好的接触，因此需要对加载支脚2的长度进行微调，此时需要更换不同厚度的调整垫块6，或者在调整垫块6与加载头7之间增加或去掉垫片，以满足“保持加载横梁1处于水平状态”和“轨距不变”的技术条件。调整好钢轨轨距(1435mm)；使用转运工具，将整个加力装置转运到钢轨上方，使两个加载头搭在钢轨上。复核夹角γ的大小、钢轨轨距及加载横梁1的水平状态，当出现不符合时，按前述之方法进行调整，直至三个参数都达到实验要求。加力装置在上、下振动时，夹角γ会产生一定的变化，第一横板与第二横板之间的距离会相应地产生微小变化，会影响调节螺栓4的状态。所以在将试验参数调试合格后，需锁紧上调节螺纹副3，用手轻轻拧动下调节螺纹副5的螺母，使调节螺栓4与第二横板之间有轻微的接触，留出因加力装置上、下振动引起的调节螺栓4状态变化空间。此时对加载横梁施加一个向下的、具有固定振幅和频率的作用力F，就可以模拟出火车在运行时对钢轨的作用力状态，从而测试出钢轨扣配件在组装状态下的抗疲劳性能。当技术条件发生变更时，事先对整个系统进行计算，设计出符合要求的调节垫块6的厚度，再通过上调节螺纹副3和下调节螺纹副5的微调，使加力装置可以适用于不同加载角度的疲劳试验，从而实现钢轨扣配件疲劳试验加力装置可调节、扩大使用范围的目标。

本装置的工作原理如图3所示，α为技术条件要求的钢轨所受加载力的角度，作用力F与加载支脚2形成的夹角β和α相等，而加载横梁1与加载支脚2形成的夹角γ(γ＝90°+β)。拧紧上调节螺纹副3和下调节螺纹副5，加载横梁1与加载支脚2将不能绕固定杆8转动，即夹角β得到确定；松开上调节螺纹副3和下调节螺纹副5，调节螺栓4可以在第一横板和第二横板的长孔内进行竖直方向和水平方向的移动和调整，使得加载横梁1与加载支脚2又能绕固定杆8转动一定角度，从而实现调整夹角γ大小的目的，进而方便地对钢轨所受加载力的角度α进行调整。