现场测试无螺栓弹条扣压力的测试装置及测试方法与流程

1.本发明涉及铁路工程技术领域，具体地，涉及一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试装置及测试方法。


背景技术：

2.弹条ⅲ型扣件是无螺栓无挡肩扣件，具有扣压力大、弹性好、保持轨距能力强、养护工作量少等优点，特别适用于重载大运量、高密度的运输条件。其中，“e”型弹条为扣紧钢轨、提供弹性起到关键作用。但由于取消了螺栓联结的方式，因此不能调节自身扣压力。由于扣压力是衡量弹条扣压钢轨能力的重要参数，因此掌握服役过程中弹条扣压力值的变化及其与设计值之间的差异，并且能快捷准确的在现场测试出无螺栓弹条扣件的扣压力值变得尤为重要。
3.目前，关于弹条扣压力的测试装置主要有以下两种类型：
4.一种是室内扣件弹条扣压力测试装置，方法是将弹条安装在测试装置上，用夹具提起弹条扣压端，直接测试弹条的扣压力，因为测试装置底部是刚性接触，这种测试结果比较准确。但是室内测试条件比较理想化，并不能真实反映线路上实际工作中弹条扣压力的变化值，同时这种装置及设备体积大，集成件多，无法进行在线轨道扣件弹条扣压力的测试。
5.另一种则是能在线进行扣件弹条扣压力测试的装置，该测试装置利用杠杆原理，人工试压杠杆一端，杠杆另一端用设计夹具夹持弹条并沿垂向向上提起弹条扣压端，当弹条扣压点和钢轨轨脚刚脱离时(利用塞规测试)，夹具所受的拉力就是弹条的扣压力。但是在实际操作中测试结果精度较低，夹头断裂率较高，装置的零件较零碎，测试成功的效率不高。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试装置及测试方法，该测试装置具有测试效率高，测试结果精度较高，测试装备便携等优点，对弹条扣压力的现场测试研究提供了新的有效的方法及思路。
7.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试装置，该测试装置包括：加载件、杠杆主梁、支撑件和夹持机构；所述加载件和支撑件分别铰接于所述杠杆主梁的两端，所述加载件设置为向上提供加载力，所述支撑件设置为支撑于钢轨顶端；所述夹持机构的下端设置为能够夹持弹条的趾端，上端设置为铰接于所述杠杆主梁，所述夹持机构上还设置有拉力传感器。
8.优选地，所述加载件包括：千斤顶以及铰接设置于所述千斤顶上的左托架，所述左托架与所述杠杆主梁之间铰接连接。
9.优选地，所述支撑件包括自上而下铰接连接的右托架和调高垫块。
10.优选地，所述调高垫块的高度可调。
11.优选地，所述夹持机构包括设置于上端的吊装件，所述吊装件上设置有拉力传感器，所述拉力传感器连接有拉力显示仪。
12.优选地，所述吊装件包括自上而下顺次螺栓连接设置的传感器上吊装、拉力传感器和传感器下吊装。
13.优选地，所述夹持机构包括设置于下端的夹持件，所述夹持件的下端设置有能够夹持弹条的趾端的夹持部。
14.优选地，所述夹持件包括交叉设置的内钩和外钩，所述内钩和外钩的中部铰接，顶部分别通过连杆与所述吊装件的下端铰接连接，下部设置有彼此面向的错位设置的且能够勾住弹条的趾端的钩子。
15.优选地，所述杠杆主梁位于所述夹持机构的位置向下和/或向上延伸形成加强部。
16.本发明另一方面提供一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试方法，该测试方法使用所述的测试装置；
17.包括以下步骤：
18.1)将夹持机构夹持弹条的趾端；2)通过加载件将杠杆主梁的一端顶升以带动夹持机构牵引弹条趾端抬起；3)当弹条趾端下方能塞入0.1mm的塞尺时，拉力传感器的测量值为弹条的扣压力值。
19.根据上述技术方案，本发明中的测试装置具有测试效率高，测试结果精度较高，测试装备便携等优点，对弹条扣压力的现场测试研究提供了新的有效的方法及思路。
20.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
21.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1是本发明测试装置的一种优选实施方式的现场测试图的主视图；
23.图2是本发明测试装置的一种优选实施方式的现场测试图的立体图。
24.附图标记说明
25.1-拉力显示仪；2-千斤顶；3-左托架；4-杠杆主梁；5-连杆；6-内钩；7-传感器上吊装；8-右托架；9-拉力传感器；10-调高垫块；11-传感器下吊装；12-钢轨；13-外钩；14-趾端；15-轨枕。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
27.在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
28.参见图1-2所示的一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试装置，该测试装置包括：加载件、杠杆主梁4、支撑件和夹持机构；所述加载件和支撑件分别铰接于所述杠杆主梁4的两端，所述加载件设置为向上提供加载力，所述支撑件设置为支撑于钢轨12顶端；所述夹持
机构的下端设置为能够夹持弹条的趾端14，上端设置为铰接于所述杠杆主梁4，所述夹持机构上还设置有拉力传感器9。
29.通过上述技术方案的实施，使得该测试装置具有测试效率高，测试结果精度较高，测试装备便携等优点，对弹条扣压力的现场测试研究提供了新的有效的方法及思路。
30.各机构之间可自由转动的连接处均为铰接，保证夹持机构能够施加垂直于轨枕15的向上载荷，保证传感器测试结果的准确性。
31.本发明拉力传感器9采用微型传感器，综合误差不高于0.2％，提高了测试的效率以及测试结果的准确性。
32.在该实施方式中，所述加载件包括：千斤顶2以及铰接设置于所述千斤顶2上的左托架3，所述左托架3与所述杠杆主梁4之间铰接连接。通过左托架3的设置提供了一种千斤顶2与杠杆主梁4之间的连接方式，左托架3的上端可以设置具有第一凹槽的块状结构，相应的杠杆主梁4可以设置为竖向的能够设置于第一凹槽内的板状结构，与第一凹槽相平行，两者之间通过销轴连接。
33.此外，而左托架3的下端可以设置柱形的结构，该柱形的结构可以设置两部分，两部分之间通过螺纹连接，可以调整整体的长度，而柱形的结构的下半部分设置为与千斤顶2的轴体之间可转动连接，可以通过旋转柱形的结构的下半部分来微调左托架3的整体高度，可以克服由于现场操作带来的高度差问题。当然，为了解决千斤顶2保持水平的问题，在千斤顶2的底部可以设置底座，底座的下方可以设置四个以上的调高螺母支脚，以调整千斤顶2的水平，使得测试结果更加准确，而又由于千斤顶2是设置在轨枕15上操作的，也可以将底座的底部设置为可以套在轨枕15上的u型结构，而调高螺母支脚则设置在u型结构的上端面，与轨枕15的表面接触，u型结构的侧面则可以设置多个活动的垫块，可以通过螺栓的旋转将垫块抵靠在轨枕15的侧面，可以防止千斤顶2侧翻，提高千斤顶2的稳定性。
34.在该实施方式中，所述支撑件包括自上而下铰接连接的右托架8和调高垫块10。右托架8的上端设置为具有第二凹槽的块状结构，并且与杠杆主梁4之间通过销轴连接，杠杆主梁4能够安装在第二凹槽内。通过调高垫块10的设置使得弹条在受力的时候杠杆主梁4具有一个支点，受力更加稳定。
35.在该实施方式中，所述调高垫块10的高度可调。具体的说，调高垫块10则包括三个部分，包括：设置在最上端的与板状结构连接的连接柱，设置在中间的调节柱和设置在下端的固定柱，调节柱的下端和固定柱的上端之间通过螺纹连接，调节柱的上端与连接柱之间通过螺纹连接，通过转动调节柱可以调节调节柱的高度，进而可以带动板状结构与连接柱的高度进行调节，从而对支撑件的支撑高度进行微调。
36.通过调高垫块10以及左托架3的高度微调，保证杠杆主梁4保持水平，一方面可以适用不同的测试轨道场景，另一方面可以在相对复杂的测试环境进行现场测试弹条扣压力，结果更加准确。
37.在该实施方式中，所述夹持机构包括设置于上端的吊装件，所述吊装件上设置有拉力传感器9，所述拉力传感器9连接有拉力显示仪1。通过这样的设置，拉力传感器9可以直观的显示拉力值，使得测试更加方便直观。
38.在该实施方式中，所述吊装件包括自上而下顺次螺纹连接设置的传感器上吊装7、拉力传感器9和传感器下吊装11。通过这样的组装方式，将拉力传感器9的上下两端均通过
螺纹连接的方式连接，相对固定连接，可以减小拉力对拉力传感器9产生剪切破坏，使得拉力传感器9使用寿命更长。
39.在该实施方式中，所述夹持机构包括设置于下端的夹持件，所述夹持件的下端设置有能够夹持弹条的趾端14的夹持部。夹持部设置为可以开合的，也可以设置为半敞开的钩状结构，在使用的时候钩住或夹持弹条的趾端14。
40.例如，所述夹持件包括交叉设置的内钩6和外钩13，所述内钩6和外钩13的中部铰接，顶部分别通过连杆5与所述吊装件的下端铰接连接，下部设置有彼此面向的错位设置的且能够勾住弹条的趾端14的钩子。通过向上提起内钩6和外钩13可以将两个钩子张开至能够夹持弹条的趾端14的开度，收拢内钩6和外钩13后即可夹持弹条的趾端14，两个钩子的内侧可以设置有能够贴合弹条的趾端14的凹型结构。此外，由于两个钩子是错位设置，为了使得与弹条的接触受力更加稳定，可以将钩子的侧面加厚处理，例如在一个钩子的下端的侧面设置朝向另一个钩子的方向加厚，两个钩子的加厚部分则位于同一竖向平面上，这样弹条的接触受力更加稳定，测试结果则更加精准。
41.为了解决钩子前端断裂的问题，需要增大夹持机构对弹条趾端14的夹力。因此需要从增大夹持装置力臂以及增大其与弹条趾端14接触面积两方面来解决。在有限的空间内，改变内外钩弯折角度，利用杠杆原理设计计算钩柄长度，通过调整力臂增大夹持装置对弹条的夹力。为了尽可能增大钩子与弹条趾端14的接触面积，对内外钩形状尺寸进行优化设计。由于生产工艺影响，“e”型弹条趾端14近似呈扁锥状，因此内外钩的前端需要近似为半封闭的梯台，而不能是标准意义上的圆柱，且保证夹持点在弹条趾端14形成扣压力的部分。
42.在该实施方式中，为了增加杠杆主梁4位于受拉位置的强度，所述杠杆主梁4位于所述夹持机构的位置向下和/或向上延伸形成加强部。传感器上吊装7的上端可以设置有能够容纳该加强部的第三凹槽，传感器上吊装7与第三凹槽之间采用销轴连接。
43.本发明另一方面提供一种现场测试无螺栓弹条扣压力的测试方法，该测试方法使用所述的测试装置；
44.包括以下步骤：
45.1)将夹持机构夹持弹条的趾端14；2)通过加载件将杠杆主梁4的一端顶升以带动夹持机构牵引弹条趾端14抬起；3)当弹条趾端14下方能塞入0.1mm的塞尺时，拉力传感器9的测量值为弹条的扣压力值，直接读取手持拉力显示仪1的值。
46.该测试方法利用杠杆原理，通过杠杆中部的夹持机构夹持弹条的趾端14，夹持机构形貌尺寸经过特殊设计并经过特制，能保证多次有效夹持起弹条进行测量，杠杆的支点作用在钢轨12轨头上表面处，同时为了便携，弹条趾端14抬起距离可通过塞尺进行测量，也可通过位移计对弹条扣压点和钢轨12轨脚的脱离距离进行检测，杠杆中部通过拉力传感器9与夹持机构进行联结，可以直接得到扣压力值。
47.应用本测试方法及测试装置能现场直接测试无螺栓弹条扣压力的情况，不用对线路上部件状态进行任何调整，实验过程简单便捷，改良优化后的夹头损坏率低，拉力传感器9测量结果直观有效，又由于本测试方法设计的工装简单便携，大大降低了线上作业的难度，进而达到了提升对现场测试无螺栓弹条扣压力的测试效率的效果。
48.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实
施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
49.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
50.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。