CN104614139B - 一种自由落轴冲击激振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自由落轴冲击激振装置，包括主门架、激振质量块、激振锤头和起吊部件；所述主门架横跨在待测试的铁轨上方，所述铁轨包括左右两侧的钢轨；所述主门架的横梁上设有向下方钢轨方向竖直延伸的导向轴，所述激振质量块与所述导向柱可滑动的连接，左右两侧的所述激振质量块之间通过横轴固定连接；所述激振锤头设置在所述激振质量块的底部，且所述激振锤头在竖直方向可调节高度；所述起吊部件一端与所述主门架的横梁连接，另一端与所述横轴连接。采用上述结构后，激振锤头可同步地对双侧钢轨进行激振，并且当两侧的钢轨存在高差时，能够通过调节激振锤头的高度来保证激振的同步性。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道结构动力特性及减振性能测试的激振装置。更具体地，涉及一种自由落轴冲击激振装置。
背景技术
随着我国铁路提速和城市轨道交通的发展，越来越多的新型轨道结构投入实际使用。为了掌握新型轨道结构和新型轨道部件的动力特性，在实验室内进行轨道动力特性及减振性能测试是一个非常重要的手段之一。
现有实验室轨道动力激振设备可分为三类：(1)基于单一激振频率的扫频激振设备；(2)采用落锤实施单轨的冲击激振；(3)采用实际列车的轮对实施双轨的冲击激振。第一种设备的不足在于激振频率单一、不连续，如需了解轨道结构在所有关心频段的动力特性，测试工作量庞大，且容易漏掉部分关键频率的数据，而且这种设备主要集中于低频激振，对中高频的激振无能为力；第二种设备的不足在于激振荷载较小，且只能对单根钢轨进行激振，不能充分检测轨道结构在整体上的动力特性；第三种设备的不足在于不能直接测试得到激振力，同时激振质量单一，仅能通过调整落高改变激振力，此外对双轨激振的时间同步性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自由落轴冲击激振装置，该激振装置能够同时对双轨进行冲击激振，并可以通过调整冲击质量和落高来改变激振力。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种自由落轴冲击激振装置，包括主门架、激振质量块、激振锤头和起吊部件；所述主门架横跨在待测试的铁轨上方，所述铁轨包括左右两侧的钢轨；所述主门架的横梁上设有向下方钢轨方向竖直延伸的导向轴，所述激振质量块与所述导向柱可滑动的连接，左右两侧的所述激振质量块之间通过横轴固定连接；所述激振锤头设置在所述激振质量块的底部，且所述激振锤头在竖直方向可调节高度；所述起吊部件一端与所述主门架的横梁连接，另一端与所述横轴连接。采用上述结构后，激振锤头可同步地对双侧钢轨进行激振，并且当两侧的钢轨存在高差时，能够通过调节激振锤头的高度来保证激振的同步性。
优选地，所述激振锤头包括力传感器、传感器法兰座、内、外套筒和锤头，传感器法兰座上部通过螺栓与激振质量块底部固定连接，力传感器的一端与内套筒的顶面固定连接，另一端与所述传感器法兰座的底面固定连接，内、外套筒之间通过螺纹连接，锤头固定设置在外套筒的底面上。采用上述结构后，通过旋转内、外套筒能够调整激振锤头的高度。
优选地，所述激振锤头还包括传感器保护环，所述传感器保护环与传感器法兰座固定连接，所述力传感器位于传感器保护环的内侧。
优选地，所述锤头的材质为钢、铝、尼龙或橡胶。
优选地，所述激振质量块通过无油轴套与所述导向轴滑动连接。
优选地，所述激振质量块为分体式结构，包括若干块落轴质量块。
优选地，所述起吊部件包括电动葫芦和强力永磁铁，所述电动葫芦一端与所述主门架的横梁连接，另一端与所述强力永磁铁连接，所述强力永磁铁锁定滑键后能吸附住所述横轴。采用强力永磁铁可以远程操作释放激振锤头，保护操作人员的安全。
优选地，所述主门架的横梁上向下方延伸有导向轴固定柱，所述导向轴固定设置在所述导向轴固定柱的底部。
优选地，所述主门架的两侧支腿底部还设置有带调整块的脚轮。便于主门架沿轨道纵向移动，从而对轨道纵向不同位置进行激振。
优选地，所述激振锤头的材质为钢、铝、尼龙或橡胶。采用多种材质的激振锤头可以满足不同力谱的需求。
本发明的有益效果如下：
本发明的自由落轴冲击激振装置综合了上述两种现有设备的优点，同时解决了其各自存在的缺陷，本发明的主要优点如下：(1)可以同时调整冲击质量和落高来改变激振力，适应不同的测试要求；(2)可同时对双轨进行冲击激振，测试结果更能反映整体轨道结构真实的动力特性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明的结构示意图。
图2示出激振锤头的结构示意图。
图3示出高度调整套筒的结构示意图。
图4示出传感器压件螺杆的结构示意图。
图5示出传感器保护环的结构示意图。
图6示出传感器安装法兰座的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种自由落轴冲击激振装置，包括主门架1、激振质量块2、激振锤头3和起吊部件4；主门架1横跨在待测试的铁轨上方，铁轨包括左右两侧的钢轨；主门架1的横梁上设有向下方钢轨方向竖直延伸的导向轴固定柱11，导向轴固定柱11的底部设有竖直向下的导向轴12，主门架1的两侧支腿的底部设置有带调整块的脚轮。方便主门架1沿轨道纵向移动，对轨道纵向不同位置进行激振。激振质量块2为分体组合式结构，包括若干块落轴质量块21和连接左右两侧激振质量块2的横轴22，激振质量块2与导向轴12之间通过无油轴套滑动连接。激振质量块2的重量在500～600kg范围内可调整，激振质量块2的下落范围为0～50mm。采用上述结构后，可以同时对双轨进行冲击激振，并通过调整冲击质量和落高来改变激振力，适应不同的测试要求；
所述起吊部件4包括电动葫芦41和强力永磁铁42，电动葫芦41的一端与主门架1的横梁连接，另一端与强力永磁铁42连接。强力永磁铁42锁定滑键后能够吸附横轴22。
如图2～6所示，激振锤头3设置在激振质量块2的底部，激振锤头3在竖直方向可调节高度；激振锤头3由锤头31、锤头连接套32、高度调整套筒33、锁紧扣环34、力传感器、传感器压件螺杆35、传感器保护环36、传感器安装法兰座37和力传感器38组成。本实施例中配置了钢、铝、尼龙和橡胶材质的锤头31，根据对力谱的需求可更换不同材料的锤头31。传感器安装法兰座37通过螺栓固定在激振质量块2的底部，其下端设有螺纹。传感器保护环36为环状结构，通过螺纹与传感器安装法兰座37固定连接，力传感器38位于传感器保护环36内，力传感器38的一端与传感器安装法兰座37的底部固定连接，另一端与传感器压件螺杆35的顶面固定连接。传感器压件螺杆35为圆柱状结构，其外侧面设有螺纹。锁紧扣环34为环状结构，其内侧面设有螺纹。高度调整套筒33为中空的筒状结构，其内侧面设有内螺纹，其下端外侧面设有外螺纹。锁紧扣环34和高度调整套筒33分别通过螺纹与传感器压件螺杆35连接，缩进扣环34位于高度调整套筒33的上方。锤头连接套32通过高度调整套筒33下端部的外螺纹与高度调整套筒33固定连接，锤头31通过锤头连接套32固定在高度调整套筒33的底面。
释放锁紧扣环34，旋转高度调整套筒33，使两侧的锤头31可满足同时接触钢轨轨头；再拧紧锁紧扣环34进行固定。采用上述结构后，激振锤头3可同步对两侧的钢轨进行激振，并且当两侧的钢轨之间存在施工误差时，可通过调节激振锤头3的高度来保证激振的同步性。
试验前进行设备安装与调试的步骤：
①需结合吊车对主门架进行预拼装，初步定型后固定螺栓，安装导向轴；
②调节脚轮高度，确保门架水平；
③组装激振质量块、连接横轴，吊装至门架下方的临时支架上；
④通过导向轴将门架与质量块组相连接，再次调平装置并拧紧导向轴螺栓；
⑤在临时支架保护下安装激振锤头；
⑥电动葫芦通电，调试装置，激振锤头调高，确保双轨激振同步。
试验步骤：
①选择所需的锤头、动力响应传感器、数据采集仪；
②在试验轨道拾振点上布置动力响应传感器，并通过导线与数据采集仪连接；
③强力永磁铁锁定滑键与横轴连接，电动葫芦通电，通过电葫芦将激振锤头提升到一定高度，撤去临时支架，除设备操作人员外，其余测试人员远离设备；
④根据千分表示数，将落轴提升到所需高度；
⑤操作人员通过滑轮线解锁强力永磁铁，激振锤头自由下落激振轨道，记录激振力数据及拾振点动力响应数据。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (8)
1.一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：包括主门架、激振质量块、激振锤头和起吊部件；所述主门架横跨在待测试的铁轨上方，所述铁轨包括左右两侧的钢轨；所述主门架的横梁上设有向下方钢轨方向竖直延伸的导向轴，所述激振质量块与所述导向轴可滑动的连接，左右两侧钢轨之上的所述激振质量块之间通过横轴固定连接；所述激振锤头设置在所述激振质量块的底部，且所述激振锤头在竖直方向可调节高度以保证对两侧钢轨激振的同步性，所述起吊部件一端与所述主门架的横梁连接，另一端与所述横轴连接；
其中，
所述激振锤头在竖直方向可调节高度包括：在对主门架进行预拼装后，调节主门架支腿底部的脚轮高度，确保主门架水平；在通过导向轴将主门架与激振质量块连接后，再次调平装置并拧紧导向轴螺栓以确保主门架水平；对左右两侧的激振锤头在竖直方向分别调节高度以使两侧的激振锤头分别与其对应的钢轨轨头同时接触；根据千分表示数，通过起吊部件将横轴提升到所需高度；
所述激振锤头包括设置在激振质量块底部的高度调整套筒、设置在高度调整套筒底面上的锤头以及设置在高度调整套筒上的锁紧扣环，所述高度调整套筒包括内套筒和套接在内套筒外侧的外套筒；
所述的对左右两侧的激振锤头在竖直方向分别调节高度以使两侧的激振锤头分别与其对应的钢轨轨头同时接触，包括：释放锁紧扣环；调节高度调整套筒使左右两侧的锤头同时接触钢轨轨头；拧紧锁紧扣环对高度调整套筒进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述激振锤头还包括力传感器和传感器法兰座，传感器法兰座上部通过螺栓与激振质量块底部固定连接，力传感器的一端与所述高度调整套筒的内套筒的顶面固定连接，另一端与所述传感器法兰座的底面固定连接，高度调整套筒的内、外套筒之间通过螺纹连接，锤头固定设置在外套筒的底面上。
3.根据权利要求2所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述激振锤头还包括传感器保护环，所述传感器保护环与传感器法兰座固定连接，所述力传感器位于传感器保护环的内侧。
4.根据权利要求2所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述锤头的材质为钢、铝、尼龙或橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述激振质量块通过无油轴套与所述导向轴滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述激振质量块为分体式结构，包括若干块落轴质量块。
7.根据权利要求1所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述起吊部件包括电动葫芦和强力永磁铁，所述电动葫芦一端与所述主门架的横梁连接，另一端与所述强力永磁铁连接，所述强力永磁铁锁定滑键后能吸附住所述横轴。
8.根据权利要求1所述的一种自由落轴冲击激振装置，其特征在于：所述主门架的横梁上向下方延伸有导向轴固定柱，所述导向轴固定设置在所述导向轴固定柱的底部。
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