CN102889955A - 一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置，主要针对传统钢轨残余应力无损检测过程中无法同时对轨头、轨腰进行应力测量的问题，提出了一种依靠弹簧弹力自动补偿有机玻璃楔块磨损以及弥补钢轨表面不平整造成的耦合层厚度不一致的具有磁性自主吸附功能的钢轨残余应力测量简易装卡装置。该装置使用方便、操作简单，磁吸力以及弹簧弹力可调，从而满足了不同使用条件下不同规格钢轨表面定位、预紧、准确测量的测试要求。本发明结构简单、各部件可更换，适用于各类型钢轨残余应力检测的实验并可以推广到各类轧制型钢残余应力的实验检测活动。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置。该装置体积小、重量轻、操作简单，特别适合于钢轨轨头、轨腰应力分布的高速测量，可广泛用于钢轨应力及其他轧制型钢的应力测量。
二、背景技术
钢轨是铁路运输系统中必不可少的重要组件，其自身的稳定性与可靠性直接影响到铁路运输的效率与安全。由于在役钢轨长期受到载重火车交变载荷的作用以及环境温度变化导致的热胀冷缩效应，钢轨内会逐渐积蓄内应力，当内应力超过钢轨自身的屈服强度，即发生轨身弯折甚至断裂的事故，直接影响铁路运输的安全。
针对钢轨残余应力检测的问题主要有小孔法、贴应变片法等方法，前者属于破坏轨身完整性的有损检测而后者属于无损检测。为了保证钢轨自身的完整与轨身各项参数满足铁路运输的要求，常常采用贴应变片的方法对钢轨内残余应力进行测量。该方法操作繁琐、检测时间长，不适合现场快速测量的场合。超声残余应力测量方法是一种无损检测钢轨内残余应力的新兴方法，可以克服传统贴应变片法带来的效率不高、操作复杂的缺点，具有广泛的应用价值。
传统的超声声时法测量钢轨残余应力受限于钢轨自身的特殊结构，很难做到轨头、轨腰同时测量、移动测量。因此，大多数的试验检测仅仅停留在实验室操作阶段，很难做到现场检测甚至在役检测，从而导致工程人员很难及时发现问题钢轨，不利于铁路运输的安全。
截至目前，尚未看到类似利用超声临界折射纵波测量钢轨内残余应力数值的夹持机械装置。旧有的设计主要是超声波探伤（例如：接触式钢轨超声波探伤装置，专利号：200710201006.5；或者钢轨超声波检测装置，专利号：201020242387.9）夹持装置，且无法同时测量轨头和轨腰部分相关数据。关于超声应力检测，相关专利申请也仅限于方法领域，关于测量装置的探讨很少（例如：铁路钢轨应力测试方法，专利号：200310113386.9；一种铁路钢轨应力实时检测分类方法，专利号：200910051139.8）。综上所述，本专利提出一套准确、有效的钢轨应力测量夹持装置。
三、发明内容
本发明的目的是公开一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置，主要针对传统钢轨内应力检测无法实现轨头轨腰整体测量、移动测量和在役测量的问题。除此以外，该装置本身结构简单，组合方便，很适合现场快速测量任务。
本发明的技术方案是：
一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置，将探头与有机玻璃楔块组装好，将弹簧安置在有机玻璃楔块中的圆柱凹槽中一并安装在导向支撑架和搭板中的对应安装孔内。有机玻璃楔块特殊的导向槽能够保证其在导向支撑架和搭板对应的安装孔内只做上下移动，弹簧的弹性变形能够弥补测量时由于轨面凹凸不平和磨损造成的耦合层厚度不一致问题。将轨头磁座与轨腰磁座内嵌并固连在导向支撑架和搭板中对应的位置，通过旋转磁座的开关，可以为整套装置提供一定的预紧压力。磁座内的磁芯可更换，方便调节吸附力大小。整套装置安装好后，可以沿着被测铁轨整体移动，从而达到快速测量整根铁轨轨头、轨腰应力大小的目的，并具有一定的测量精度。
本发明提供了一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置，可快速的组装并对待测铁轨轨头、轨腰对应区域应力大小进行测量，该装置结构简单，操作方便，也可适用于各类不同轧制型钢的残余应力测量实验。
四、附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明A-A向截面图。
图3是本发明B-B向截面图。
图4是本发明的有机玻璃楔块与探头装配三视图。
附图标记说明如下：被测钢轨1、搭板2、探头3、有机玻璃楔块4、磁座盖板5、盖板螺钉6、导向支撑架7、轨头磁座8、压板螺栓9、轨腰磁座10、弹簧11、圆柱销钉12、压板13、导磁固定板14、固定板螺钉15。
五、具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：
图1中，将轨头磁座8内嵌于导向支撑架7中，利用压板13及压板螺栓9将轨头磁座固定在导向支撑架7上。将探头3与有机玻璃楔块4组合，将弹簧11安置于有机玻璃楔块4中的凹槽中一并安装在导向支撑架7对应的安装孔内。将组合好的导向支撑架7平稳放置于被测钢轨1上。将导磁固定板14利用固定板螺钉15与搭板2固定连接，将轨腰磁座10内嵌于搭板2中并使其底面与导磁固定板14紧密贴合，通过磁座盖板5将轨腰磁座10与搭板2利用盖板螺钉6固定连接。将探头3与有机玻璃楔块4组合，将弹簧11安置于有机玻璃楔块4中的凹槽中一并安装在搭板2对应的安装孔内。最后，将组合完毕的搭板2利用圆柱销钉12与导向支撑架7铰连。轨头磁座8与轨腰磁座10的内部磁芯可更换，磁力大小可根据具体使用情况灵活调节。
使用本发明的时候，首先将组合完毕的测试机构放置于被测导轨对应区域，调整导向支撑架7的水平，然后依次打开轨头磁座8与轨腰磁座10的旋钮，整套装置完全吸附在被测铁轨之上。由于弹簧11的弹力作用，有机玻璃楔块4底面可以与被测铁轨对应区域的轨面自动贴合并实现磨损补偿，保证测量精度。前后推动整套测试机构即可实现对整根铁轨的轨头、轨腰应力的测量，测量效率高、操作简单、使用方便。
Claims (5)
1.一种钢轨残余应力的超声检测简易夹持装置，其特征在于：它包括搭板、探头、有机玻璃楔块、磁座盖板、盖板螺钉、导向支撑架、轨头磁座、压板螺栓、轨腰磁座、弹簧、圆柱销钉、压板、导磁固定板、固定板螺钉。
2.根据权利要求1所述的有机玻璃楔块，其特征在于：楔块头部为十字导向槽，能够在导向支撑架和搭板中对应的安装孔内做上下的直线运动但不会旋转或者翘动。其形式不仅限于十字导向槽，任何能够保证有机玻璃楔块满足在安装孔内做上下的直线运动但不会旋转或者翘动的结构及属于本权利要求，例如椭圆柱形或六边形等。
3.根据权利要求1中所述的导向支撑架，其特征在于：导向支撑架内部的安装孔为中心对称结构，中心的安装孔轴线与两侧的安装孔轴线共面且相互之间具有4°～6°的夹角，但不仅限于该角度，角度的大小取决于对应位置轨面法线方向与中心轴线方向的大小。
4.根据权利要求1中所述的搭板，其特征在于：搭板内部的安装孔为中心对称结构，中心的安装孔轴线与两侧的安装孔轴线共面且相互之间具有2°～4°的夹角，但不仅限于该角度，角度的大小取决于对应位置轨面法线方向与中心轴线方向的大小。
5.根据权利要求1中所述的轨头磁座、轨腰磁座，其特征在于：轨头磁座、轨腰磁座内部磁芯可更换，磁吸力的大小可以根据现场使用情况迅速调整。
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