CN105172838A - 不打孔式剪力传感器 - Google Patents

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柴雪松
冯毅杰
凌烈鹏
李旭伟
田德柱
李家林
谢锦妹
于国丞
薛峰
李健超
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China Railway Science and Technology Development Co
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China Railway Science and Technology Development Co
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    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及不打孔式剪力传感器，所述不打孔式剪力传感器测力支撑座及应变片；所述测力支撑座的测力面中部为测力板，环绕所述测力板，在所述测力面上开设测力感应凸齿，所述应变片与所述测力板粘贴固定；通过所述测力感应凸齿，将待检测表面的剪力向内传导至所述测力板区域，使所述应变片变形，获取当前待检测表面的剪力值。从而解决了现有不打孔式剪力传感器实施难度大、测量精度低的问题。

Description

不打孔式剪力传感器
技术领域
本发明涉及轨道的检测技术领域，应用于轨道的安全检测过程中，尤其涉及不打孔式剪力传感器。
背景技术
轨道的施工及后期使用过程中对轨道的受力状态进行监测，以达到对列车的运行状态和轨道结构状态进行监测。从而需要在钢轨的两侧施加“剪力传感器”对使用轨道的状态进行检测，现有的“剪力传感器”之一为“不打孔式”，其在使用过程中，需粘贴安装于待检测轨道的两侧，对称的测力点需压固于待检测轨道两侧，但该种检测方法，在实施过程中，一方面，该传感器固定端部为球面结构，需要辅助的安装器件较为复杂，安装操作要求高；另外，该传感器利用顶栓将其挤压在被测物体上，传感器的测力爪嵌入到被测物体，由于顶栓为球面结构，且测力爪为一圈多个单独的凸齿，当受力方向与传感器中心轴不一致或各个凸齿尺寸有偏差时，易导致测力爪受力不均，影响测试效果，因此，测量精度低，测量数据的准确性下降，无法保证连续的有效检测，从而，提高了测量成本。
发明内容
针对上述现有技术中的缺陷，本发明解决了现有不打孔式剪力传感器实施难度大、测量精度低的问题。
为此，本发明提出的不打孔式剪力传感器包括，测力支撑座及应变片；所述测力支撑座的测力面中部为内凹测力板，环绕所述测力板，在所述测力面上开设测力感应凸齿，所述应变片与所述测力板固定；通过所述测力感应凸齿，将待检测表面的剪力向内传导至所述测力板区域，使所述应变片变形，获取当前待检测表面的剪力值。
在一种优选的实施方式中，所述测力支撑座的外侧为支撑爪，所述支撑爪沿所述测力板的径向分布。
在一种优选的实施方式中，所述支撑爪的数量为4个、3个、6个或8个。
在一种优选的实施方式中，所述支撑爪上开设安装通孔。
在一种优选的实施方式中，所述测力感应凸齿的凸起形状为三角形。
在一种优选的实施方式中，以环绕所述测力板为中心，在所述测力面上呈多同心环形分布。
在一种优选的实施方式中，在所述测力板的内侧为应变片安装腔，所述应变片设置于所述安装腔中，与所述测力板的内侧固定连接。
在一种优选的实施方式中，所述应变片沿45°或/135°设置。
在一种优选的实施方式中，所述安装腔的纵截面为圆形。
在一种优选的实施方式中，还包括，电缆接头，所述安装腔的开口处，开设与所述电缆接头匹配的内螺纹或外螺纹，使所述电缆接头固定与所述开口处。
本发明的特点及优点是：通过在测力侧立面周围均布测力爪，使测力爪在测力时，可嵌入固定区域表面，有效避免了传感器在测力过程中，由于中心轴不一致或各个凸齿尺寸有偏差所造成的测力爪受力不均，影响测试效果的情况产生。因此，提高了测量精度，降低了测量成本。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中，不打孔式剪力传感器的内部结构示意图；
图2图1中，”A”向的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式中，不打孔式剪力传感器的安装示意图。
具体实施方式
对于本发明的不打孔式剪力传感器的特征、效果和所要达到的技术目的有更加清楚和全面的了解，下面结合说明书附图和具体实施方式做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种实施方式中的不打孔式剪力传感器，包括，金属测力支撑座10的一侧为圆形测力面11，该测力面11的中部为一体成型或单独连接的测力板20。环绕测力板20区域在测力面11上开设多条测力感应凸齿12，该测力感应凸齿12可为多个同心环凸齿，或螺旋形凸齿，当为同心环凸齿时，其同心环间距为，1～2mm；当为螺旋形凸齿时，其螺距为，1～2mm。为保证较好的剪力测量精度，上述测力板20处的厚度优选为：1～2mm。应变片30通过粘接、焊接或螺栓连接等方式固定于测力板20上，为保证较好的测量精度，应变片30沿测力板20区域的45°或/135°设置。应变片测量系统或测量电路32与应变片30连接，通过外部引线，将测量数据向外传输。本发明中的不打孔式剪力传感器在使用时，先将测力支撑座10的测力面11中的测力感应凸齿12部分，固定于待检测铁轨40的待检测表面41上(图中虚线标识的部分)，当待检测铁轨40的待检测表面发生剪力变形时，测力感应凸齿12将待检测表面41所产生的剪力变形，向内传导至测力板20区域内，使应变片30变形，通过对应变片30数据的读取获取当前待检测表面41的剪力值。为保证较好的测量，使测力感应凸齿12更易固定与待检测轨道表面，上述测力感应凸齿的硬度为HRC38-50。
本发明的一种实施方式中，为使不打孔式剪力传感器更好的固定于待检测表面41表面，如图2所示，在测力支撑座10的测力面11围绕测力板20的外侧，一体成型或单独连接支撑爪13。支撑爪13沿测力板20的径向均匀分布，其数量可以为2、4或6、8等复数，也可根据测量需要，设置为3或5等单数。图示中的支撑爪13的数量为4个，4个支持爪沿测力板20的径向90°分布。为便于测力面11的安装，并更有利于测力感应凸齿12，对待检测表面41的剪力变形的感应，在支撑爪13上开设直径为：12mm的安装通孔14。从而，可通过螺钉或螺栓等紧固件，穿过安装通孔14将测力支撑座10安装于待检测铁轨40的待检测表面41上。为了检测更为灵敏，当测力支撑座10的材料选用碳钢等耐磨耐受性较好的材料时，如：40CrMoNiA，测力感应凸齿12的凸起形状可优选为三角形。
如图1所示，为使本发明中的不打孔式剪力传感器具有整体性，并避免外部因素对应变片在测量时的干扰，在本发明的一种是实施方式中，在测力板20的内侧开设应变片安装腔31，安装腔31的纵截面为圆形。应变片30及应变片测量系统或测量电路32，从安装腔31装入，设置于安装腔中，与测力板20的内侧固定连接。同时，为便于密封，在本发明的一种是实施方式中，安装腔31的开口处，开设与电缆接头33匹配的内螺纹或外螺纹，从而使外接电缆接头33固定与开口处。从而实现有效密封。
如图3所示，为使本发明的不打孔式剪力传感器的安装于被测物体90上，且不需要被测物体90上进行钻孔，因此，通过外部顶栓挤压住本发明的不打孔式剪力传感80的安装通孔，通过控制外部顶栓的扭矩来提高对本发明的不打孔式剪力传感器固定，由于安装通孔位置与被测物体之间挤压面较大，从而保证了测力面与被测物体之间的同步变形。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.不打孔式剪力传感器，其特征在于，包括，测力支撑座及应变片；所述测力支撑座的测力面中部为内凹测力板，环绕所述测力板，在所述测力面上开设测力感应凸齿，所述应变片与所述测力板固定；通过所述测力感应凸齿，将待检测表面的剪力向内传导至所述测力板区域，使所述应变片变形，获取当前待检测表面的剪力值。
2.如权利要求1所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述测力支撑座的外侧为支撑爪，所述支撑爪沿所述测力板的径向分布。
3.如权利要求2所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述支撑爪的数量为4个、3个、6个或8个。
4.如权利要求2所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述支撑爪上开设安装通孔。
5.如权利要求1或4所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述测力感应凸齿的凸起形状为三角形。
6.如权利要求5所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述测力感应凸齿，以环绕所述测力板为中心，在所述测力面上呈多同心环形分布。
7.如权利要求6所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，在所述测力板的内侧为应变片安装腔，所述应变片设置于所述安装腔中，与所述测力板的内侧固定连接。
8.如权利要求7所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述应变片沿45°或/135°设置。
9.如权利要求6或8所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，所述安装腔的纵截面为圆形。
10.如权利要求9所述的不打孔式剪力传感器，其特征在于，还包括，电缆接头，所述安装腔的开口处，开设与所述电缆接头匹配的内螺纹或外螺纹，使所述电缆接头固定与所述开口处。
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