CN105784269A - 基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，包含钢轨固定装置、钢轨拉压装置、激光超声激发装置和激光超声接收装置；钢轨拉压装置包括钢轨锁紧机构、油缸和换向阀，于钢轨的前后端分别固定一钢轨锁紧机构，前后两钢轨锁紧机构同侧之间均设一油缸，两油缸的有杆腔的油口通过油管连接换向阀，两油缸的无杆腔的油口通过油管连接换向阀，换向阀通过管路连接液压动力单元。通过钢轨拉压装置对钢轨施加拉力或压力，改变钢轨的应力状态，由激光超声激发装置在钢轨表面激发出超声，激光超声接收装置接收超声信号，标定不同应力下的接收时间。采用脉冲激光激发超声，无需耦合剂，为非接触式，对钢轨表面要求低，检测速度快，效率、精度高。

Description

基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台
技术领域
本发明涉及一种基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，属于铁道工程技术领域。
背景技术
无缝钢轨能够实现铁路高速、重载，得到了广泛的应用。钢轨的接缝的减少，节省了接头零件，减少了列车的震动，但也因轨缝的消失，受到压板阻力和道床阻力的约束，当轨温发生变化时，钢轨热胀冷缩会产生温度应力。夏季高温，钢轨内部会形成压应力，极易发生胀轨现象，冬季低温，钢轨内部会形成拉应力，极易发生断轨现象，这严重威胁了列车运行的可靠性和安全性。因此，如何测量钢轨的温度应力显得十分重要。
目前钢轨温度应力的测量主要通过仿真和现场测试，仿真方法无法模拟真实性，具有局限性，现场测试法耗时长。
因此，设计一种能够标定钢轨温度应力的实验平台显得格外重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，特点是：包含用于固定钢轨的钢轨固定装置、用于对钢轨施加拉力或压力改变钢轨应力状态的钢轨拉压装置、用于在钢轨表面激发出超声的激光超声激发装置以及用于接收超声信号并标定不同应力下接收时间的激光超声接收装置；
所述钢轨拉压装置包括钢轨锁紧机构、油缸和换向阀，于钢轨的前后端分别固定一钢轨锁紧机构，前后两钢轨锁紧机构同侧之间均设有一油缸，钢轨两侧的油缸同向布置，两油缸的有杆腔的油口通过油管连接换向阀，两油缸的无杆腔的油口通过油管连接换向阀，换向阀通过管路连接液压动力单元；
所述激光超声激发装置包括脉冲激光器和蓄电池，蓄电池连接脉冲激光器，为脉冲激光器供电；
所述激光超声接收装置包括激光探针、数字示波器和蓄电池，蓄电池分别连接激光探针和数字示波器，为激光探针和数字示波器供电；激光探针连接数字示波器，激光探针接收的信号经过信号调理放大电路传输至数字示波器。
进一步地，上述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其中，所述脉冲激光器和激光探针位于钢轨的同侧，且处于同一高度，其高度与钢轨的轨腰齐平。
更进一步地，上述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其中，所述两油缸与换向阀之间的管路上设有压力表。
更进一步地，上述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其中，所述钢轨固定装置包括用于承载钢轨的混凝土底座以及用于对钢轨压紧固定的压板，于钢轨一端的左右两侧分别布置压板。
再进一步地，上述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其中，所述液压动力单元为油泵，油泵连接至油箱。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明通过钢轨拉压装置对钢轨施加拉力或压力，改变钢轨的应力状态，由激光超声激发装置在钢轨表面激发出超声，激光超声接收装置接收超声信号，标定不同应力下的接收时间。采用脉冲激光激发超声，无需耦合剂，为非接触式，对钢轨表面要求低，检测速度快，效率、精度高，且结构简洁，操作方便。
附图说明
图1：钢轨温度应力的标定平台的结构示意图。
具体实施方式
基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，包含用于固定钢轨的钢轨固定装置、用于对钢轨施加拉力或压力改变钢轨应力状态的钢轨拉压装置、用于在钢轨表面激发出超声的激光超声激发装置以及用于接收超声信号并标定不同应力下接收时间的激光超声接收装置。
如图1所示，钢轨固定装置包括用于承载钢轨6的混凝土底座7以及用于对钢轨压紧固定的压板8，于钢轨6一端的左右两侧分别布置压板8，使钢轨6一端固定，另一端自由。
钢轨拉压装置包括钢轨锁紧机构13、油缸14和换向阀11，于钢轨的前后端分别固定一钢轨锁紧机构13，前后两钢轨锁紧机构同侧之间均设有一油缸14，钢轨两侧的油缸同向布置，两油缸的有杆腔的油口通过油管9连接换向阀11，两油缸的无杆腔的油口通过油管12连接换向阀11，两油缸与换向阀之间的管路上设有压力表，换向阀11通过管路连接液压动力单元，液压动力单元为油泵，油泵连接至油箱。
激光超声激发装置包括脉冲激光器1和蓄电池2，蓄电池2连接脉冲激光器1，为脉冲激光器1供电。
激光超声接收装置包括激光探针5、数字示波器4和蓄电池3，蓄电池3分别连接激光探针5和数字示波器4，为激光探针5和数字示波器4供电；激光探针5连接数字示波器4，激光探针5接收的信号经过信号调理放大电路传输至数字示波器4。
安装时，脉冲激光器1和激光探针5位于钢轨6的同侧，且处于同一高度，其高度与钢轨6的轨腰齐平。
具体应用时，钢轨锁紧机构13锁紧钢轨6，调整换向阀11，油管12进油，油管9出油，油缸14的活塞杆收缩，使钢轨6处于压缩状态，模拟钢轨的胀轨过程，通过压力表10读取压力值；调整换向阀11，油管9进油，油管12出油，油缸14的活塞杆伸出，使钢轨6处于拉伸状态，模拟钢轨的断裂过程，通过压力表10读取压力值。
综上所述，本发明通过钢轨拉压装置对钢轨施加拉力或压力，改变钢轨的应力状态，由激光超声激发装置在钢轨表面激发出超声，激光超声接收装置接收超声信号，标定不同应力下的接收时间。采用脉冲激光激发超声，无需耦合剂，为非接触式，对钢轨表面要求低，检测速度快，效率、精度高，且结构简单，操作方便。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其特征在于：包含用于固定钢轨的钢轨固定装置、用于对钢轨施加拉力或压力改变钢轨应力状态的钢轨拉压装置、用于在钢轨表面激发出超声的激光超声激发装置以及用于接收超声信号并标定不同应力下接收时间的激光超声接收装置；
所述钢轨拉压装置包括钢轨锁紧机构、油缸和换向阀，于钢轨的前后端分别固定一钢轨锁紧机构，前后两钢轨锁紧机构同侧之间均设有一油缸，钢轨两侧的油缸同向布置，两油缸的有杆腔的油口通过油管连接换向阀，两油缸的无杆腔的油口通过油管连接换向阀，换向阀通过管路连接液压动力单元；
所述激光超声激发装置包括脉冲激光器和蓄电池，蓄电池连接脉冲激光器，为脉冲激光器供电；
所述激光超声接收装置包括激光探针、数字示波器和蓄电池，蓄电池分别连接激光探针和数字示波器，为激光探针和数字示波器供电；激光探针连接数字示波器，激光探针接收的信号传输至数字示波器。
2.根据权利要求1所述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其特征在于：所述脉冲激光器和激光探针位于钢轨的同侧，且处于同一高度，其高度与钢轨的轨腰齐平。
3.根据权利要求1所述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其特征在于：所述两油缸与换向阀之间的管路上设有压力表。
4.根据权利要求1所述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其特征在于：所述钢轨固定装置包括用于承载钢轨的混凝土底座以及用于对钢轨压紧固定的压板，于钢轨一端的左右两侧分别布置压板。
5.根据权利要求1所述的基于激光超声法的钢轨温度应力标定平台，其特征在于：所述液压动力单元为油泵，油泵连接至油箱。
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