CN109374187B - 一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，包括夹持铰接装置、连接装置、定位装置、测力装置和压杆，所述定位装置的一端与所述压杆连接，一端与所述连接装置活动连接，所述连接装置与所述夹持铰接装置活动连接；所述测力装置安装于所述压杆上或者安装于所述连接装置与夹持铰接装置之间。与现有技术相比，本发明具有操作简单、测力精度高、便于携带、不用现场安装的优点，特别适用于在线测量铁路扣件弹条的扣压力。

Description

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统

技术领域

本发明涉及一种铁路领域的测力装置，尤其是涉及一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统。

背景技术

近年来，为了缓解城市的交通压力，地铁和城际铁路等城市轨道交通系统得到了快速发展；这些交通方式为城市到来方便的同时，轨道结构产生的振动及噪声也给人们的生活带来了极大的困扰。

扣件系统作为铁路轨道结构中的关键部件，在连接钢轨与轨道基础的弹条在车辆安全运行中起着重要作用，扣压力大小是评价扣件性能的主要参数之一。

目前，现有的扣件扣压力测力仪主要在室内进行，测力仪器结构复杂，辅助测试仪器组件较多，不便携带，也不适合在线测试。应用到线路现场的扣压力测试仪精度低，力值误差较大，且仅适用于单一扣件弹条结构的扣压力测试，有一定局限性。

中国专利CN 107560774 A公布了一种便携式弹条扣压力在线检测装置，由可在钢轨上定位和锁紧的机架、安装在机架上的弹条夹持机构和省力微提升机构、测力传感器、位移传感器和电子检测显示部分组成。所述省力微提升机构包括提升力方向自动调整机构，所述提升力方向自动调整机构由下固定盘、上移动盘及设置在固定盘和上移动盘之间的两排滚珠组成；上移动盘的中心设有测力传感器拉杆安装圆孔，下固定盘的中间位置设有测力传感器拉杆位移长孔，在测力传感器拉杆受到向上的提升力不与钢轨的中垂线平行时，横向的分力推动上移动盘相对下固定盘产横向位移，使得弹条的受力方向趋近与钢轨的中垂线平行，进而可以保证所测扣压力值的准确度。但是该装置结构复杂，不易安装携带，测试过程中需要反复将弹条夹持机构在钢轨上进行拆卸和安装，操作不够便捷，而在铁路线路测量弹条扣压力只能在不通车的时间段进行，要求能在线路上快速测试大批的扣件弹条在线扣压力，因此该中国专利CN 107560774 A的技术由于需要反复进行安装而无法满足快速测试的需求；另外测试时加力方式应尽可能不影响轨道状态以获得高的精度，因为采用提升系统测试在弹条离开钢轨时对应的提升力来等效扣压力，钢轨的位置变化或变形直接影响测试精度，因此该专利的固定系统和钢轨受力因结构限制产生钢轨扭转变形等会带来不可忽视的测试误差，无法满足高精度测量的需求。

扣压力在线测试需要一套测试方便、精度高、便于携带的测力仪器，因而，基于此原因，需要设计一款便捷、简易的测力装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，包括夹持铰接装置、连接装置、定位装置、测力装置和压杆，

所述定位装置的一端与所述压杆连接，一端与所述连接装置活动连接，所述连接装置与所述夹持铰接装置活动连接；

所述测力装置安装于所述压杆上或者安装于所述连接装置与夹持铰接装置之间。

当压杆上施加下压力载荷，力通过测力装置、定位装置及连接装置和铰接夹持铰接装置传递，夹持铰接装置将抓紧扣件弹条提升，形成弹条扣压力。通过测力装置及数据采集仪，将显示出所述弹条的扣压力值。

所述的定位装置包括定位装置本体、定位销和定位块，所述定位块与定位装置本体通过定位销铰接；所述定位装置本体的一端与所述压杆连接，另一端与所述连接装置铰接。通过定位装置上的定位块与钢轨接触支撑定位。

所述定位块沿所述定位销的旋转角度为0-60°。

定位孔作为压杆下压时的水平支撑作用面，旋转定位块的外形可以是块多边形、半圆形等。

所述连接装置包括下连板、下连接轴、上连板和上连接轴；所述上连板与所述定位装置通过所述上连接轴铰接；所述下连板和上连接板通过下连接轴铰接。该连接装置起到传递横向力的作用。

所述夹持铰接装置包括夹取机构和上连接销，所述夹取结构与所述下连板通过上连接销铰接。

所述下连板设有两个，所述两个下连接板与所述连接销组成三角形结构；所述夹取机构设有两套，分别与所述连接销铰接，并且通过限位调节螺母限制两套夹取机构之间的距离。

所述夹取机构包括通过下铰接销铰接的两个铰接拉爪，该铰接拉爪的端部分别通过中铰接销与两个铰接块活动链接，所述两个铰接块与所述下连板通过上铰接销与铰接；所述铰接拉爪的下端形成半封闭的圆弧，铰接拉爪可与扣件弹条匹配连接，在弹条与钢轨接触为平面或斜坡均能使用。

当夹取结构为两套铰接拉爪时，该夹持铰接装置适用于任意扣件弹条的扣压力测试，如e型、w型、PR型及快速弹条等

所述夹取机构为吊钩，该吊钩的上端部与所述下连板通过所述上连接销铰接。

所述测力装置包括测力圆台传感器、数据采集仪和压环；所述测力圆台传感器的两端分别与所述压环连接；所述压环与所述压杆螺纹连接；所述测力圆台传感器处贴敷应变片，该应变片与所述数据采集仪连接。通过压杆的作用，把应变信号转化为采集仪识别的电流信号，然后以力信号显示出来。

所述测力装置为轴向拉力传感器，安装于连接装置和夹持铰接装置之间，并与所述数据采集仪连接。通过数据采集仪直接显示出扣件弹条扣压力值。

压杆一端设置外螺纹和测力装置内螺纹连接。根据力的大小可以设置加长杆等，增加力臂，减轻现场测试强度，并在测试过程中保护扣压力测量装置的稳定性及安全性。

与现有技术相比，本发明采用压杆和夹持铰接装置之间设置连接装置，该连接装置的两端分别与压杆和夹持铰接装置活动连接的方案，使得保证了在压杆下压时，压杆和连接装置之间形成的角度随着压杆下压过程改变，保证连接装置和夹持铰接装置形成的直线总是平行于钢轨的中垂线；测量时，只需将该弹条扣压力在线测量系统的定位装置的定位块放置于待测钢轨上，将夹持铰接装置夹紧待测弹条，向下压动压杆即可，无需现场安装。同时本发明采用压杆使施加力和测试力及支承点形成杠杆原理，以轨头顶面为活动支承点，测试施加力与测试力分布在钢轨两侧不会对钢轨产生扭转变形影响测试精度，而且大幅度降低施加力要求简单人工操作完成弹条提升力而避免复杂笨重的提升机构和现场固定安装工作，大大地提高了现场大量的在线测试效率，本发明具有操作简单，测力精度高、便于携带的优点，特别适用于在线测力扣件弹条的扣压力。

附图说明

图1为实施例1中本发明的结构示意图；

图2为实施例1中本发明中连接装置和夹持铰接装置的结构示意图；

图3为实施例1中本发明中定位装置的结构示意图；

图4为实施例1中本发明中定位块的结构示意图；

图5为实施例1中本发明中测力装置的结构示意图；

图6为实施例2中本发明的结构示意图；

图7为实施例3中本发明的结构示意图；

图8为实施例3中本发明中夹持铰接装置结构示意图；

图9为实施例3中本发明中实施方式示意图；

图10为实施例4中本发明的结构示意图；

图11为实施例4中本发明中夹持铰接装置的结构示意图；

图12为实施例4中本发明中实施方式示意图；

图中，1为夹持铰接装置，101为铰接拉爪，102为下铰接销，103为中铰接销，104为铰接块，105为上铰接销，106为定位调节螺母，107为吊钩，2为连接装置，201为下连接板，202为下连接轴，203为上连接板，204为上连接轴，3为定位装置，301为定位销，302为定位块，4为测力装置，401为传感器，402为数据采集仪，5为压杆，6为弹条。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其结构如图1所示，包括夹持铰接装置1、连接装置2、定位装置3、测力装置4和压杆5，定位装置3的一端与压杆5连接，一端与连接装置2活动连接，连接装置2与夹持铰接装置1活动连接。

的定位装置3包括定位装置本体303、定位销301和定位块302，如图3所示，定位块302与定位装置本体303通过定位销301活动连接；定位装置本体303的一端与压杆5连接，另一端与连接装置2铰接；定位块302沿定位销301的旋转角度为0-60°；定位块的形状八边形，如图4所示。

连接装置2包括下连板201、下连接轴202、上连板203和上连接轴204，如图2所示；上连板203与定位装置3通过上连接轴204铰接；下连板201和上连接板203通过下连接轴202铰接；下连板201的下部与夹持铰接装置1的夹取结构通过上连接销105铰接；夹持铰接装置1包括通过下铰接销102活动连接的两个铰接拉爪101，该铰接拉爪101的端部分别通过中铰接销103与两个铰接块104铰接，两个铰接块104与下连板201通过上铰接销105与铰接；铰接拉爪101的下端形成半封闭的圆弧，用于夹紧弹条的弹趾。

测力装置4安装于压杆5上，包括测力圆台传感器401、数据采集仪402和压环403，如图5所示；测力圆台传感器401的两端分别与压环403连接；压环403与压杆5通过螺纹轴孔连接；测力圆台传感器401处贴敷应变片，该应变片与数据采集仪402连接。

测力时，压杆式弹条扣压力在线测试装置由夹持铰接装置1的铰接拉爪101夹持弹条，定位装置3上的定位块302支撑在钢轨表面，当在压杆5上施加向下作用力时，作用力通过测力装置4、定位装置3、连接装置2传到夹持铰接装置1的铰接拉爪101上，拉爪将提升弹条6到一定高度，此时测力装置4的应变片发生变形并传电信号给采集仪402并被转化成力信号进行显示，得到一种弹条扣压力值。

实施例2

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其结构如图6所示，本实施的主体结构与实施1的主体结构相同，不同之处在于测力装置4的安装位置和具体结构。

本实施例中，测量装置4安装于连接装置2与夹持铰接装置1之间，该测量装置4为拉力传感器，采用拉力传感器直接进行信号采集和读取，并通过数据仪将直接显示扣压力值的大小。

实施例3

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其结构如图7所示，本实施的主体结构与实施2的主体结构相同，不同之处在于夹持铰接装置1和连接装置2的具体结构和连接方式不同，具体如图8所示，连接装置2包括下连板201、下连接轴202、上连板203和上连接轴204，上连板203与定位装置3通过上连接轴204铰接；下连板201设有两个，该两个下连接板201与连接销105组成三角形结构，两个下连板201的上端通过下连接轴202与上连接板203铰接，两个连接板201的下端分别与连接销105的两端连接，并用螺母固定限位；对应的夹持铰接装置1设有两个夹取机构，分别与连接销105铰接，并采用限位调节螺母106调整两个铰接拉爪101之间距离，来适应不同弹条结构及尺寸的拉爪位置，该夹持铰接装置适用于结构比较复杂的w型弹条的扣压力测试。

测力时，压杆式弹条扣压力在线测试装置由夹持铰接装置1的两个铰接拉爪101夹持弹条，如图9所示，并通过限位调节螺母106来定位，定位装置3上的定位块302支撑在钢轨表面，当在压杆5上施加向下作用力时，作用力通过测力装置4、定位装置3、连接装置2传到夹持铰接装置1的两个铰接拉爪101上，铰接拉爪101将提升弹条6到一定高度，此时测力装置4的轴向拉力传感器将进行显示，得到一种弹条扣压力值。

实施例4

一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其结构如图10所示，本实施的主体结构与实施1的主体结构相同，不同之处在于夹持铰接装置1和连接装置2的具体结构和连接方式不同，以及夹持铰接装置1采用了不同的夹取机构，夹持铰接装置1和连接装置2之间的连接方式与实施例3中相同，具体为：连接装置2包括下连板201、下连接轴202、上连板203和上连接轴204，上连板203与定位装置3通过上连接轴204铰接；下连板201设有两个，该两个下连接板201与连接销105组成三角形结构，两个下连板201的上端通过下连接轴202与上连接板203铰接，两个连接板201的下端分别与连接销105的两端连接，并用螺母固定限位；对应的夹持铰接装置1设有两个夹取机构，分别与连接销105铰接，并采用限位调节螺母106调整两个铰接拉爪101之间距离，来适应不同弹条结构及尺寸的拉爪位置，该夹持铰接装置适用于结构比较复杂的w型弹条的扣压力测试。

本实施例中的夹持铰接装置1由两个吊钩铰接107组成，如图11所示，并用上铰接销105上的调节螺母106来调整两个铰接拉爪101之间距离，来适应不同弹条结构及尺寸的拉爪位置，通过拉力传感器直接显示扣压力值的大小，如图12所示。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，包括夹持铰接装置（1）、连接装置（2）、定位装置（3）、测力装置（4）和压杆（5），其特征在于，

所述定位装置（3）的一端与所述压杆（5）连接，一端与所述连接装置（2）活动连接，所述连接装置（2）与所述夹持铰接装置（1）活动连接；所述的定位装置（3）包括定位装置本体（303）、定位销（301）和定位块（302），所述定位块（302）与定位装置本体（303）通过定位销（301）活动连接；所述定位装置本体（303）的一端与所述压杆（5）连接，另一端与所述连接装置（2）铰接；所述定位块（302）沿所述定位销（301）的旋转角度为0-60°；

所述测力装置（4）安装于所述压杆（5）上或者安装于所述连接装置（2）与夹持铰接装置（1）之间；

所述测力装置（4）包括测力圆台传感器（401）、数据采集仪（402）和压环（403）；所述测力圆台传感器（401）的两端分别与所述压环（403）连接；所述压环（403）与所述压杆（5）螺纹连接；所述测力圆台传感器（401）处贴敷应变片，该应变片与所述数据采集仪（402）连接；

所述连接装置（2）包括下连板（201）、下连接轴（202）、上连板（203）和上连接轴（204）；所述上连板（203）与所述定位装置（3）通过所述上连接轴（204）铰接；所述下连板（201）和上连接板（203）通过下连接轴（202）铰接；

所述夹持铰接装置（1）包括夹取机构和上连接销（105），所述夹取结构与所述下连板（201）通过上连接销（105）铰接。

2.根据权利要求1所述的一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其特征在于，所述下连板（201）设有两个，所述两个下连接板（201）与所述连接销（105）组成三角形结构；所述夹取机构设有两套，分别与所述连接销（105）铰接，并且通过限位调节螺母（106）限制两套夹取机构之间的距离。

3.根据权利要求1所述的一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其特征在于，所述夹取机构包括通过下铰接销（102）活动连接的两个铰接拉爪（101），该铰接拉爪（101）的端部分别通过中铰接销（103）与两个铰接块（104）铰接，所述两个铰接块（104）与所述下连板（201）通过上铰接销（105）与铰接；所述铰接拉爪（101）的下端形成半封闭的圆弧。

4.根据权利要求1所述的一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其特征在于，所述夹取机构为吊钩（107），该吊钩（107）的上端部与所述下连板（201）通过所述上连接销（105）铰接。

5.根据权利要求1所述的一种压杆式扣件弹条扣压力在线测量系统，其特征在于，所述测力装置（4）为轴向拉力传感器，安装于连接装置（2）和夹持铰接装置（1）之间，并与所述数据采集仪（402）连接。