CN105628361A - 扣件扣压力测试设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路领域，公开了一种扣件扣压力测试设备及方法，其中该设备包括：夹具，用于夹紧所述扣件；加力装置，用于对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；压力测量装置，用于测量在所述扣件被提起过程中所述加力装置所施加的压力值；变形测量装置，用于测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及控制装置，用于采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。

Description

扣件扣压力测试设备及方法

技术领域

本发明涉及铁路领域，具体地，涉及一种扣件扣压力测试设备及方法。

背景技术

铁路轨道扣件扣压力大小，是评价扣件质量的技术指标之一。

目前，对于螺栓扣件的扣压力测量方法，是通过螺栓紧固扭矩，再进行一系列换算得到。对于无螺栓的Ⅲ型弹条扣件，只能将扣件取下，送至实验室试验机上进行测试。

2012年，中铁隆昌铁路器材有限公司发明一种在铁路现场测量扣压力的试验平台，将扣件取下安装在测试平台上，对扣件进行加载试验，根据加载曲线推出扣件扣压力。

以上两种方法都需将扣件取下，进行试验，因此不可避免存在误差，因而，对于扣件扣压力，需要寻找一种原位、便捷、高效的测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种扣件扣压力测试装置及方法，不需将扣件取下即可测量扣压力，并且操作简单、测量快速且准确。

为了实现上述目的，本发明提供一种扣件扣压力测试设备，该设备包括：夹具，用于夹紧所述扣件；加力装置，用于对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；压力测量装置，用于测量在所述扣件被提起过程中所述加力装置所施加的压力值；变形测量装置，用于测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及控制装置，用于采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。

优选地，所述控制装置还用于在所述变形量停止变化时，控制所述加力装置停止对所述夹具施加压力。

优选地，所述设备还包括：主梁，所述夹具被安装在所述主梁的中部；所述加力装置被安装在所述主梁的一端。

优选地，所述夹具通过螺栓和螺帽被安装在所述主梁的中部；以及所述压力测量装置被固定在所述螺帽的下方。

优选地，所述变形测量装置为位移传感器。

优选地，所述压力测量装置为压力传感器。

优选地，所述加力装置为千斤顶。

优选地，所述夹具为机械夹具或电磁铁夹具。

相应地，本发明还提供一种扣件扣压力测试方法，该方法包括：通过夹具将所述扣件夹紧；对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；测量所述扣件被提起过程中所施加的压力值；测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。

优选地，所述方法还包括：在所述变形量停止变化时，停止对所述夹具施加压力。

通过上述技术方案，不需将扣件取下即可测量扣压力，操作简单、测量快速且准确，而且测量结束后不会对钢轨、扣件等结构造成破坏。并且装置体积小，便于携带。

本发明的其它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

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：

图1示出了本发明所提供的扣件扣压力测试设备的结构示意图；

图2示出了一实施方式中绝缘轨距块的位移与压力传感器所测量的压力值对应图；以及

图3示出了本发明所提供的扣件扣压力测试方法流程图。

附图标记说明

10夹具20扣件

30加力装置40变形测量装置

50绝缘轨距块60压力测量装置

70主梁80螺帽

具体实施方式

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。

图1示出了本发明所提供的扣件扣压力测试设备的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种扣件扣压力测试设备，该设备包括：夹具10，用于夹紧扣件20；加力装置30，用于对所述夹具10施加压力，以使所述夹具10将所述扣件提起；压力测量装置60，用于测量在所述扣件20被提起过程中所述加力装置30所施加的压力值；变形测量装置40，用于测量绝缘轨距块50的变形量，所述扣件20被扣压在该绝缘轨距块50上；以及控制装置，用于采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件20的扣压力。

进一步参考图1，扣件扣压力测试设备还可以包括主梁70，夹具10可以通过螺栓和螺帽80被固定在主梁70的中部，加力装置30可以被安装在主梁70的一端，压力测量装置60可以被固定在螺帽80的下方。这里，主梁70可以是矩形截面的钢梁，但是本发明并不限制于此。

在使用本发明所提供的扣件扣压力测试设备时，变形测量装置40可以采用位移传感器，压力测量装置60可以采用压力传感器，加力装置30可以采用千斤顶，但是本发明并不限制于此。

具体地，对于测量扣压在绝缘轨距块上的扣件的扣压力时，可以首先在钢轨两侧，使用道砟铲清理钢轨两侧扣件周围的道砟以满足安放测试设备的需要，然后在轨枕上分别垫上铁片、石块等来放置本发明所提供的扣件扣压力测试设备，保证放置测试设备的平面较为平整。

然后将位移传感器安装在绝缘轨距块上，使位移传感器的测杆接触绝缘轨距块，并保持位移传感器竖直，将压力传感器安装在固定夹具的螺帽下方，将位移传感器和压力传感器连接至控制装置，优选地，该控制装置可以由信号放大器、采集卡、计算机组成，用于对位移传感器和压力传感器所发送的信号进行放大、采集以及显示。连接完成后可以对位移传感器和压力传感器所发送的信号进行测试，检查信号是否正确，查看位移传感器和压力传感器的连接是否正确。

进行扣件扣压力测量时，用千斤顶缓慢将主梁顶起，控制装置采集位移传感器发送的绝缘轨距块的位移值以及采集压力传感器发送的千斤顶所施加的压力值，优选地，信号采集频率可以被设置为50Hz，当绝缘轨距块的位移值随时间几乎不变时，千斤顶停止加压，此时，压力传感器所发送的压力值即为待测量扣件的扣压力。

下文以2014年3月，在同济大学嘉定校区铁路实验线路中，采用本发明所提供的扣件扣压力测试设备对轨道扣件扣压力进行测量为例，对控制装置所采集的信号进行具体分析。

图2示出了一实施方式中绝缘轨距块的位移与压力传感器所测量的压力值对应图。如图2所示，在图2的上图中为压力传感器的测量信号、下图为位移传感器的测量信号。

在oa阶段，千斤顶开始工作，从零开始逐渐施加力，压力传感器反馈的信号值随之不断增加。由于此时施加的力较小，绝缘轨距块上待测点的变形很小几乎为零，对应在图(b)中，位移传感器反馈的应变数据曲线只是在轻微的波动，没有明显变化。

在ab阶段，随着千斤顶施加的力不断增大，扣件逐渐被拉起，绝缘轨距块开始逐渐变形，此时，位移传感器反馈的信号值开始发生明显变化。

在bc阶段，扣件继续被拉起，而位移传感器反馈的信号值不再发生变化，说明此时扣件与绝缘轨距块脱离，绝缘轨距块的弹性变形已经完全恢复。

cd阶段，为千斤顶卸载过程。

由各阶段的位移信号分析可知，在位移传感器数据曲线的拐点b点处，位移传感器反馈的应变达到临界值。这说明在b点时，扣件刚好脱离绝缘轨距块，即b点所对应的压力传感器的信号值即为扣件扣压力的大小。

表1为对20个III型弹条扣件的实验结果，在表1中记录了压力传感器压力值上升过程中，绝缘轨距块的累积变形量，当绝缘轨距块的变形量不再上升时，压力传感器的压力值即为扣件的扣压力。

根据测量结果可知，扣件扣压力的范围为8KN～13KN，均值约为11KN，铁路上对于扣件的扣压力理论要求为9KN～11KN，扣件的实际安装过程可能会导致扣件的扣压力与理论值有一定偏差，因而，采用本发明所提供的扣件扣压力测试设备可以完成对于扣件的扣压力的准确测量。

优选地，所述夹具为机械夹具或电磁铁夹具，位移传感器可以是YHD-20位移传感器或激光位移传感器，但是本发明并不限制于此。

图3示出了本发明所提供的扣件扣压力测试方法流程图。如图3所示，相应地，本发明还提供一种扣件扣压力测试方法，该方法包括：通过夹具将所述扣件夹紧；对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；测量所述扣件被提起过程中所施加的压力值；测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。该方法的具体工作原理与上述扣件扣压力测试设备的原理相同，这里不再赘述。

本发明所提供的扣件扣压力测试设备及方法，与将扣件取下后在实验室进行扣压力测量的传统方法相比，所测量的扣压力更加准确，所测出的扣压力值在数值上等于扣件扣压状态时的扣压力大小。其次，测量结束后，不会对钢轨、扣件等结构造成破坏，并能保证扣件基本回到原始扣压力状态，扣件的扣压力不会因测量而发生巨大变化。此外，设备体积小，便于携带至现场测量，操作简单，测量时间短，在天窗时间的限制下可以完成扣压力的测量。

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。

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。

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。

Claims (10)

1.一种扣件扣压力测试设备，其特征在于，该设备包括：

夹具，用于夹紧所述扣件；

加力装置，用于对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；

压力测量装置，用于测量在所述扣件被提起过程中所述加力装置所施加的压力值；

变形测量装置，用于测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及

控制装置，用于采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述控制装置还用于在所述变形量停止变化时，控制所述加力装置停止对所述夹具施加压力。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

主梁，

所述夹具被安装在所述主梁的中部；

所述加力装置被安装在所述主梁的一端。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，

所述夹具通过螺栓和螺帽被安装在所述主梁的中部；以及

所述压力测量装置被固定在所述螺帽的下方。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述变形测量装置为位移传感器。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压力测量装置为压力传感器。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加力装置为千斤顶。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述夹具为机械夹具或电磁铁夹具。

9.一种扣件扣压力测试方法，其特征在于，该方法包括：

通过夹具将所述扣件夹紧；

对所述夹具施加压力，以使所述夹具将所述扣件提起；

测量所述扣件被提起过程中所施加的压力值；

测量绝缘轨距块的变形量，所述扣件被扣压在该绝缘轨距块上；以及

采集所述变形量以及所述压力值，并将对应于所述变形量停止变化的压力值确定为所述扣件的扣压力。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述变形量停止变化时，停止对所述夹具施加压力。