CN105699034A - 一种便携式钢轨竖向激振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式钢轨竖向激振装置，包括控制系统、反力系统和加载装置，所述加载装置分别与所述控制系统和所述反力系统连接。所述加载装置包括落锤、第一配重块、动力装置、第二配重块，所述第一配重块通过钢丝绳与所述动力装置进行连接，所述第一配重块的两个侧面上分别间隔设有两个滑轮，所述落锤与所述第一配重块之间设有若干个所述第二配重块，所述第二配重块的中央设有一个圆孔，用于盛放传感器，所述落锤、所述第二配重块和所述第一配重块依次固定连接，所述传感器与所述控制系统连接。本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置便于携带，操作方便，试验装置尺寸合理，重量较小。

Description

一种便携式钢轨竖向激振装置
技术领域
本发明属于铁道工程技术领域，涉及一种便携式钢轨竖向激振装置。
背景技术
当今社会，随着我国经济的突飞猛进，我国交通基础设施建设进入一个大发展时期，列车的运营里程达到前所未有的程度，因此，开展铁路线路动力学试验研究，尤其是对轨道结构的激振效应研究是必不可少的。而其中最为关键的技术难点是如何精确模拟列车荷载的特性，经查询相关的专利和科技文献数据库，目前尚未发现便携式的具有真实轮轨几何形状的加载装置。在现场原位测试中，模拟真实轮轨几何形状对于试验精确性至关重要。
发明内容
为了克服现有室内模型试验和现场原位测试在轮轨关系模拟精确度和便携性上的不足，本发明的目的在于为研究铁路钢轨在竖向列车荷载下产生的激振效应，提供一种能够模拟列车运营时产生的钢轨激振的加载装置，不仅可以更加精确地模拟轮轨关系，而且便于携带，单人即可完成试验，从而实现在现场能够简易有效地进行钢轨竖向激振模拟试验。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种便携式钢轨竖向激振装置，包括控制系统、反力系统和加载装置，所述加载装置分别与所述控制系统和所述反力系统连接。
所述反力系统包括框架装置、左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁，所述左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁竖向设置分别位于框架装置内四个角上，与框架装置以第一高强螺栓进行连接。
所述加载装置包括落锤、第一配重块、动力装置、第二配重块，所述第一配重块通过钢丝绳与所述动力装置进行连接，所述第一配重块的两个侧面上分别间隔设有两个滑轮，所述落锤与所述第一配重块之间设有若干个所述第二配重块，所述第二配重块的中央设有一个圆孔，用于盛放传感器，所述落锤、所述第二配重块和所述第一配重块依次固定连接，所述传感器与所述控制系统连接。
所述左前加载竖梁、所述左后加载竖梁、所述右前加载竖梁和所述右后加载竖梁上均设有用于盛放滑轮的凹槽。
所述左前加载竖梁、所述左后加载竖梁、所述右前加载竖梁和所述右后加载竖梁的材质为方形钢管。
所述框架装置为一个前面、后面、左面、右面围成的结构，包括第一反力横梁、第二反力横梁、第三反力横梁、第四反力横梁、右反力纵梁和左反力纵梁，所述右反力纵梁为框架结构的右面，所述左反力纵梁为框架结构的左面，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁横向间隔设置，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓进行连接，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁所在平面为前面，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁横向间隔设置，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓进行连接，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁所在平面为后面。
所述框架装置的材质为方形钢管。
所述右反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第一竖杆、第二竖杆、第一横杆和第二横杆，所述第一竖杆和所述第二竖杆平行设置，所述第一竖杆和所述第二竖杆之间设有间隔设置的所述第一横杆和所述第二横杆，所述第一横杆的两端分别与所述第一竖杆和所述第二竖杆的一端连接，所述第二横杆的两端分别与所述第一竖杆和所述第二竖杆的另一端连接。
所述左反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第三竖杆、第四竖杆、第三横杆和第四横杆，所述第三竖杆和所述第四竖杆平行设置，所述第三竖杆和所述第四竖杆之间设有间隔设置的所述第三横杆和所述第四横杆，所述第三横杆的两端分别与所述第三竖杆和所述第四竖杆的一端连接，所述第四横杆的两端分别与所述第三竖杆和所述第四竖杆的另一端连接。
所述滑轮分别与反力系统上所述左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁滑动连接。
所述动力装置为电机。
所述第一配重块和所述第二配重块均由铸铁制成。
所述控制系统为计算机控制系统，通过线路与加载装置相连以进行控制。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置的轮轨关系模拟精确，适用范围广，加载用的落锤选择了更接近真实轮轨的几何形状，解决了现有试验装置由于采用简化轮轨形状而导致试验不精确的问题，能够提供更精确的模拟方法与试验结果，更好地反映铁路钢轨在竖向列车荷载下产生的激振效应。
本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置便于携带，操作方便，试验装置尺寸合理，重量较小，横纵梁之间以高强螺栓连接，安装及拆卸方便，解决了现有试验装置尺寸过大的问题，从而实现了单人现场原位测试。
本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置能够实现模拟列车对钢轨的激振效应，并能更精确地模拟轮轨关系，且试验装置便于携带，单人即可进行现场原位测试，为进一步开展铁路线路动力学试验研究，尤其是对轨道结构的激振效应研究提供了精确便捷的加载装置。
本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置能够提供更精确的模拟方法与试验结果，更好地反映铁路钢轨在竖向列车荷载下产生的激振效应，同时具有极好的便携性，具有重要的工程应用价值。
本发明提供的便携式钢轨竖向激振装置由于采用可拆卸且轻质高强的横纵梁，使得整体装置拆卸方便且便于携带，能够完成单人原位测试。
附图说明
图1为本发明实施例提供的便携式钢轨竖向激振装置的整体结构示意图。
图2为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置的主视图。
图3为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置的主视图的右视图。
图4为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置中加载装置的部分组装示意图。
图5为图4所示的加载装置的部分的爆炸结构示意图。
其中：1为落锤，2为第一配重块，3为滑轮，41为左前加载竖梁，42为左后加载竖梁，43为右前加载竖梁，44为右后加载竖梁，51为第一反力横梁，52为第二反力横梁，53为第三反力横梁，54为第四反力横梁，611为第一竖杆，612为第二竖杆，613为第一横杆，614为第二横杆，621为第三竖杆，622为第四竖杆，623为第三横杆，624为第四横杆，7为轨枕，8为动力装置，9为第一高强螺栓，10为第二高强螺栓，11为轨道板，12为传感器，13为钢丝绳，14为第二配重块。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1～3所示，图1为本发明实施例提供的便携式钢轨竖向激振装置的整体结构示意图；图2为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置的主视图；图3为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置的主视图的右视图。一种便携式钢轨竖向激振装置，包括控制系统、反力系统和加载装置，所述加载装置分别与所述控制系统和所述反力系统连接。
所述控制系统为计算机控制系统，通过线路与加载装置相连以进行控制。
所述反力系统包括框架装置、左前加载竖梁41、左后加载竖梁42、右前加载竖梁43和右后加载竖梁44，所述左前加载竖梁41、左后加载竖梁42、右前加载竖梁43和右后加载竖梁44竖向设置分别位于框架装置内四个角上，与框架装置以第一高强螺栓9进行连接。在附图1中，左前加载竖梁41上端与框架装置上的第一反力横梁51连接，左前加载竖梁41下端与框架装置上的第二反力横梁52连接，左后加载竖梁42上端与框架装置上的第四反力横梁54连接，左后加载竖梁42下端与框架装置上的第三反力横梁53连接，右前加载竖梁43上端与框架装置上的第一反力横梁51连接，右前加载竖梁43下端与框架装置上的第二反力横梁52连接，右后加载竖梁44上端与框架装置上的第四反力横梁54连接连接，右后加载竖梁44下端与框架装置上的第三反力横梁53连接连接。
所述左前加载竖梁41、所述左后加载竖梁42、所述右前加载竖梁43和所述右后加载竖梁44上均设有用于盛放滑轮3的凹槽。
所述左前加载竖梁41、所述左后加载竖梁42、所述右前加载竖梁43和所述右后加载竖梁44的材质为方形钢管。
所述框架装置为一个前面、后面、左面、右面围成的结构，包括第一反力横梁51、第二反力横梁52、第三反力横梁53、第四反力横梁54、右反力纵梁和左反力纵梁，所述右反力纵梁为框架结构的右面，所述左反力纵梁为框架结构的左面，所述第一反力横梁51和所述第二反力横梁52横向间隔设置，所述第一反力横梁51和所述第二反力横梁52的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓10进行连接，所述第一反力横梁51和所述第二反力横梁52所在平面为前面，所述第三反力横梁53和所述第四反力横梁54横向间隔设置，所述第三反力横梁53和所述第四反力横梁54的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓10进行连接，所述第三反力横梁53和所述第四反力横梁54所在平面为后面。
所述框架装置的材质为方形钢管。
所述右反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第一竖杆611、第二竖杆612、第一横杆613和第二横杆614，所述第一竖杆611和所述第二竖杆612平行设置，所述第一竖杆611和所述第二竖杆612之间设有间隔设置的所述第一横杆613和所述第二横杆614，所述第一横杆613的两端分别与所述第一竖杆611和所述第二竖杆612的一端连接，所述第二横杆614的两端分别与所述第一竖杆611和所述第二竖杆612的另一端连接。
所述左反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第三竖杆621、第四竖杆622、第三横杆623和第四横杆624，所述第三竖杆621和所述第四竖杆622平行设置，所述第三竖杆621和所述第四竖杆622之间设有间隔设置的所述第三横杆623和所述第四横杆624，所述第三横杆623的两端分别与所述第三竖杆621和所述第四竖杆622的一端连接，所述第四横杆624的两端分别与所述第三竖杆621和所述第四竖杆622的另一端连接。
所述加载装置包括落锤1、第一配重块2、动力装置8、第二配重块14，所述第一配重块2通过钢丝绳13与所述动力装置8进行连接，所述第一配重块2的两个侧面上分别间隔设有两个滑轮3，所述落锤1与所述第一配重块2之间设有若干个所述第二配重块14，所述第二配重块14的中央设有一个圆孔，用于盛放传感器12，所述落锤1、所述第二配重块14和所述第一配重块2依次固定连接，所述传感器12与所述控制系统连接。结构如图4和图5所示，图4为图1所示的便携式钢轨竖向激振装置中加载装置的部分组装示意图；图5为图4所示的加载装置的部分的爆炸结构示意图。如图5所示，所述落锤1、所述第二配重块14和所述第一配重块2上均设有对应的三个孔，用于将落锤1、第二配重块14和第一配重块2连接到一起。
所述滑轮3分别与反力系统上所述左前加载竖梁41、左后加载竖梁42、右前加载竖梁43和右后加载竖梁44滑动连接。所述动力装置8为电机。
所述第一配重块2和所述第二配重块14均由铸铁制成。
一种便携式钢轨竖向激振装置的工作过程如下：
在轨枕7两侧对称布置右反力纵梁和左反力纵梁，用第一反力横梁51、第二反力横梁52、第三反力横梁53、第四反力横梁54将右反力纵梁和左反力纵梁连接起来组成框架结构，左前加载竖梁41、左后加载竖梁42、右前加载竖梁43和右后加载竖梁44分别固定放置在框架结构的四个角上，然后安装动力装置8，调整右反力纵梁和左反力纵梁的位置，使动力装置8下端对齐轨道板11上的轨枕7的中心，安装落锤1、第一配重块2、第二配重块14和传感器12，第二配重块14根据需要可以安装多个，调整第一配重块2的位置，使其上端与动力装置8对齐并通过钢丝绳13连接，下端对齐轨道板11上的轨枕7的中心，调整传感器12的位置，使其上端固定在第二配重块14上，下端对齐轨道板11上的轨枕7的中心，调整落锤1的位置，使其上端固定在传感器12上，下端对齐轨道板11上的轨枕7的中心；通过动力装置8将落锤1、第一配重块2、第二配重块14和传感器12提升至满足要求的加载高度，使其在左前加载竖梁41、左后加载竖梁42、右前加载竖梁43和右后加载竖梁44的轨道上自由落下，对钢轨产生预定的激振作用；通过传感器12和外部计算机软件可实现对加载装置模拟荷载大小的控制，即可对钢轨结构实现激振作用，并即时记录加载情况；通过测量装置可收集数据，分析钢轨结构在激振作用下的承载及变形特性。综上所述，便携式钢轨竖向激振装置依据所需要模拟的荷载大小和速率，控制落锤1的落下间隔和提升高度，实现钢轨竖向激振的模拟。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：包括控制系统、反力系统和加载装置，所述加载装置分别与所述控制系统和所述反力系统连接。
2.根据权利要求1所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述反力系统包括框架装置、左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁，所述左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁竖向设置分别位于框架装置内四个角上，与框架装置以第一高强螺栓进行连接。
3.根据权利要求2所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述加载装置包括落锤、第一配重块、动力装置、第二配重块，所述第一配重块通过钢丝绳与所述动力装置进行连接，所述第一配重块的两个侧面上分别间隔设有两个滑轮，所述落锤与所述第一配重块之间设有若干个所述第二配重块，所述第二配重块的中央设有一个圆孔，用于盛放传感器，所述落锤、所述第二配重块和所述第一配重块依次固定连接，所述传感器与所述控制系统连接。
4.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述左前加载竖梁、所述左后加载竖梁、所述右前加载竖梁和所述右后加载竖梁上均设有用于盛放滑轮的凹槽；
优选的，所述左前加载竖梁、所述左后加载竖梁、所述右前加载竖梁和所述右后加载竖梁的材质为方形钢管。
5.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述框架装置为一个前面、后面、左面、右面围成的结构，包括第一反力横梁、第二反力横梁、第三反力横梁、第四反力横梁、右反力纵梁和左反力纵梁，所述右反力纵梁为框架结构的右面，所述左反力纵梁为框架结构的左面，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁横向间隔设置，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓进行连接，所述第一反力横梁和所述第二反力横梁所在平面为前面，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁横向间隔设置，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁的两端分别与所述右反力纵梁和所述左反力纵梁以第二高强螺栓进行连接，所述第三反力横梁和所述第四反力横梁所在平面为后面。
6.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述框架装置的材质为方形钢管；
优选的，所述右反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第一竖杆、第二竖杆、第一横杆和第二横杆，所述第一竖杆和所述第二竖杆平行设置，所述第一竖杆和所述第二竖杆之间设有间隔设置的所述第一横杆和所述第二横杆，所述第一横杆的两端分别与所述第一竖杆和所述第二竖杆的一端连接，所述第二横杆的两端分别与所述第一竖杆和所述第二竖杆的另一端连接。
7.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述左反力纵梁是由四根杆组成的结构，包括第三竖杆、第四竖杆、第三横杆和第四横杆，所述第三竖杆和所述第四竖杆平行设置，所述第三竖杆和所述第四竖杆之间设有间隔设置的所述第三横杆和所述第四横杆，所述第三横杆的两端分别与所述第三竖杆和所述第四竖杆的一端连接，所述第四横杆的两端分别与所述第三竖杆和所述第四竖杆的另一端连接。
8.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述滑轮分别与反力系统上所述左前加载竖梁、左后加载竖梁、右前加载竖梁和右后加载竖梁滑动连接。
9.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述动力装置为电机；
优选的，所述第一配重块和所述第二配重块均由铸铁制成。
10.根据权利要求3所述的便携式钢轨竖向激振装置，其特征在于：所述控制系统为计算机控制系统，通过线路与加载装置相连以进行控制。
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