CN110672428A - 一种合成轨枕弯曲试验装置及监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成轨枕弯曲试验装置及监测系统，该弯曲试验装置包括底座，底座上滑动设置两个侧立柱，侧立柱顶部设有夹持机构；底座上设有与侧立柱适配的限位滑轨，底座上还设有驱动机构，驱动机构用于驱动两侧立柱相互靠近或相互远离；底座上方设有液压加载机构，液压加载机构连接有位移传感器，位移传感器连接有控制系统。本发明通过夹持机构将合成轨枕夹持住，能够适应于各种尺寸的合成轨枕，并且合成轨枕的放置、安装与拆卸较方便。本发明结构简单，能够满足不同跨高比、加载位置的轨枕试验工况需要。

Description

一种合成轨枕弯曲试验装置及监测系统
技术领域
本发明属于轨道设备检测技术领域，具体涉及一种合成轨枕弯曲试验装置及监测系统。
背景技术
铁路轨枕是铁路的重要组成部分，目前使用的铁路轨枕基本上为钢筋混凝土构件，其属于合成轨枕。中国铁路自1957年起也大量采用预应力混凝土轨枕，截至1983年底已铺设约6445万根。1983年年产量400万根以上，约占世界预应力混凝土轨枕年产量约为1500万根的四分之一。混凝土轨枕已经应用在我国所有的铁路干线上，应用范围极其广泛。
在实验室中常常通过轨枕的三点弯曲试验来检测铁路轨枕的力学性能及断裂参数，并以此判断和估计铁路轨枕的受力状态与破坏形式。目前的弯曲试验装置大多结构复杂，轨枕的安装和拆卸不方便，其检测时不能灵活的调整各个加载参数。对于实验室中所使用的弯曲试验装置，应当满足以下要求：第一，弯曲试验装置需要简单、易操作，并且有利于轨枕试件的放置、安装与拆卸；第二，弯曲试验加载过程中装置不应阻碍轨枕的自由变形及竖向弯曲发展，以免影响试验数据的稳定性与可靠性；第三，试验装置应适用于各种尺寸的轨枕试件；第四，弯曲试验装置能够进行自由灵活地调整，以满足不同跨高比、加载位置的试验工况需要；第五，弯曲试验装置应当对轨枕试件的位移数据具有一定的测量准确性。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种合成轨枕弯曲试验装置及监测系统，其结构简单，能够满足不同跨高比、加载位置的轨枕试验工况需要。
本发明所采用的技术方案为：一种合成轨枕弯曲试验装置，包括底座，所述底座上滑动设置两个侧立柱，所述侧立柱顶部设有夹持机构；所述底座上设有与所述侧立柱适配的限位滑轨，底座上还设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动两侧立柱相互靠近或相互远离；所述底座上方设有液压加载机构，所述液压加载机构连接有位移传感器，所述位移传感器连接有控制系统。
作为优选方式，所述液压加载机构包括液压筒，所述液压筒内设有活塞杆，所述活塞杆的末端设有用于对合成轨枕中间位置施加压力的液压头，所述液压头上设有压力传感器，所述压力传感器与控制系统连接。
作为优选方式，所述液压筒的表面设有散热翅片。
作为优选方式，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出端设有主动齿轮；两侧立柱上均设有螺纹套，两侧立柱的螺纹套之间设有第一螺杆和第二螺杆，且第一螺杆和第二螺杆之间连接有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合连接。
作为优选方式，所述夹持机构包括夹持槽，所述夹持槽内滑动设有夹持板，所述夹持板上设有锁定件。
作为优选方式，所述夹持槽包括底板，底板的两端分别设有左侧板和右侧板，所述夹持板滑动设置在左侧板和右侧板之间，且夹持板与右侧板之间连接有弹簧组件。
作为优选方式，所述左侧板与夹持板之间设有缓冲垫。
作为优选方式，所述锁定件包括贯穿夹持板的锁定螺杆，所述底板上开设有与所述锁定螺杆适配的条形通孔，所述锁定螺杆的端部设有锁定螺母。
作为优选方式，所述弹簧组件包括滑杆，所述滑杆的一端与夹持板连接，另一端滑动设置在右侧板上，且所述滑杆上套设有压缩弹簧。
本发明所采用的另一技术方案为：一种合成轨枕弯曲试验监测系统，包括上述的一种合成轨枕弯曲试验装置，还包括与控制系统连接的图像监测装置，所述图像监测装置用于拍摄合成轨枕弯曲过程中的轨迹图像，并根据轨迹图像的特点进行特征点识别处理，以及根据特征点的位移数据计算合成轨枕的弯曲数据。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一种合成轨枕弯曲试验装置，侧立柱顶部设有夹持机构，夹持机构用于将合成轨枕夹持住，其能够适应于各种尺寸的合成轨枕，并且合成轨枕的放置、安装与拆卸较方便。底座上设有驱动机构，通过驱动机构驱动两侧立柱相互靠近或相互远离，能够进行自由灵活地调整夹持机构的位置，以满足不同跨高比、加载位置的轨枕试验工况需要。底座上方设有液压加载机构，所述液压加载机构连接有位移传感器，所述位移传感器连接有控制系统。液压加载机构对轨枕的中间位置进行加压，通过三点弯曲试验的方式从而完成合成轨枕弯曲试验，保证了试验数据的稳定性、可靠性和准确性。
2、本发明提供了一种合成轨枕弯曲试验监测系统，弯曲试验监测系统包括合成轨枕弯曲试验装置和图像监测装置，通过图像监测装置可以实时实现监测合成轨枕的弯曲变化情况，并通过图像处理得到合成轨枕的弯曲数据，能够提高试验准确率和工作效率，其节约了人力成本，能够为合成轨枕的监测工作创造更好的经济效益。
附图说明
图1是本发明提供的一种合成轨枕弯曲试验装置的结构示意图；
图2是本发明提供的一种合成轨枕弯曲试验装置中驱动机构的结构示意图；
图3是本发明提供的一种合成轨枕弯曲试验装置中夹持机构的结构示意图；
图4是本发明提供的一种合成轨枕弯曲试验监测系统的结构示意图；
图中：1-底座；2-侧立柱；3-夹持机构；4-位移传感器；5-液压筒；6-活塞杆；7-液压头；8-驱动电机；9-主动齿轮；10-螺纹套；11-第一螺杆；12-第二螺杆；13-夹持槽；14-夹持板；15-底板；16-左侧板；17-右侧板；18-锁定螺杆；19-条形通孔；20-滑杆；21-压缩弹簧；22-图像监测装置；23-从动齿轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种合成轨枕弯曲试验装置，包括底座1，所述底座1上对称设置两个侧立柱2，所述侧立柱2顶部设有夹持机构3。侧立柱2对夹持机构3进行支撑，两个夹持机构3用于将轨枕的两端夹持住，保证轨枕在弯曲试验规程中保持稳定，其能够适应于各种尺寸的合成轨枕，并且合成轨枕的放置、安装与拆卸较方便。
所述底座1上设有与所述侧立柱2适配的限位滑轨，底座1上还设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动两侧立柱2相互靠近或相互远离。两个侧立柱2滑动设置在底座1上，通过驱动机构驱动两侧立柱2相互靠近或相互远离，能够进行自由灵活地调整夹持机构3的位置，以满足不同跨高比、加载位置的轨枕试验工况需要。
所述底座1上方设有液压加载机构，所述液压加载机构连接有位移传感器4，所述位移传感器4连接有控制系统。液压加载机构设置在底座1上方，两个侧立柱2对轨枕的两端进行支撑，液压加载机构对轨枕的中间位置进行加压，通过三点弯曲试验的方式从而完成合成轨枕弯曲试验，保证了试验数据的稳定性、可靠性和准确性。
具体地，所述液压加载机构包括液压筒5，所述液压筒5内设有活塞杆6，所述活塞杆6的末端设有用于对轨枕中间位置施加压力的液压头7，所述液压头7上设有压力传感器，所述压力传感器与控制系统连接。活塞杆6的一端伸入液压筒5中，另一端伸出液压筒5并与液压头7连接。液压头7抵压在合成轨枕表面，对合成轨枕施加压力，使合成轨枕弯曲变形。压力传感器能够检测液压头7对合成轨枕施加的压力，保证合成轨枕在弯曲过程中受力稳定和均匀。
优选地，所述液压筒5的表面设有散热翅片。由于合成轨枕在弯曲过程中所需外力较大，液压加载机构可能会发热，通过在液压筒5的表面设置散热翅片，可以加快液压筒5的散热功能，保证液压加载机构能够稳定可靠地工作。
在本实施方式中，所述驱动机构包括驱动电机8，所述驱动电机8的输出端设有主动齿轮9；两侧立柱2上均设有螺纹套10，两侧立柱2的螺纹套10之间设有第一螺杆11和第二螺杆12，且第一螺杆11和第二螺杆12之间连接有从动齿轮23，所述从动齿轮23与主动齿轮9啮合连接。第一螺杆11与左边侧立柱2的螺纹套10螺纹连接，第二螺杆12与右边侧立柱2的螺纹套10螺纹连接，第一螺杆11与第二螺杆12的螺旋方向相反，驱动电机8驱动主动齿轮9转动，主动齿轮9驱动从动齿轮23转动，第一螺杆11与第二螺杆12同时转动，使左边侧立柱2和右边侧立柱2同时相互靠近或者相互远离，满足不同合成轨枕的支撑位置需求。
在本实施方式中，所述夹持机构3包括夹持槽13，所述夹持槽13内滑动设有夹持板14，所述夹持板14上设有锁定件。夹持槽13的宽度大于合成轨枕的宽度，合成轨枕放置在夹持槽13内，通过滑动夹持板14将合成轨枕夹紧，然后使用锁定件将夹持板14锁定，从而将合成轨枕固定在夹持槽13内。
具体地，所述夹持槽13包括底板15，底板15的两端分别设有左侧板16和右侧板17，所述夹持板14滑动设置在左侧板16和右侧板17之间，且夹持板14与右侧板17之间连接有弹簧组件。底板15、左侧板16和右侧板17连接形成U形结构，底板15表面设置T形滑槽，夹持板14底部设置与T形滑槽适配的T形滑块，合成轨枕放置在夹持板14上后，通过弹簧组件推动夹持板14将合成轨枕夹紧。优选地，所述弹簧组件包括滑杆20，所述滑杆20的一端与夹持板14连接，另一端滑动设置在右侧板17上，且所述滑杆20上套设有压缩弹簧21。右侧板17上设置与滑杆20适配的圆孔，滑杆20可以穿过右侧板17的圆孔，通过压缩弹簧21推动夹持板14滑动。进一步地，夹持板14上设置两组弹簧组件，两根滑杆20的末端通过一横杆连接，横杆与两根滑杆20连接形成拉手结构，便于推拉夹持板14。
所述锁定件包括贯穿夹持板14的锁定螺杆18，所述底板15上开设有与所述锁定螺杆18适配的条形通孔19，所述锁定螺杆18的端部设有锁定螺母。夹持板14滑到适当的位置后将合成轨枕夹紧，通过锁定螺杆18和锁定螺母的作用将夹持板14固定，从而将合成轨枕夹紧固定。优选地，所述底板15表面、左侧板16内侧和夹持板14的内侧均设置橡胶垫，可以适应合成轨枕的微量变形。
实施例2
如图4所示，本实施例提供了一种合成轨枕弯曲试验监测系统，弯曲试验监测系统包括合成轨枕弯曲试验装置和图像监测装置22，该弯曲试验装置包括底座1，所述底座1上对称设置两个侧立柱2，所述侧立柱2顶部设有夹持机构3；所述底座1上设有与所述侧立柱2适配的限位滑轨，底座1上还设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动两侧立柱2相互靠近或相互远离；所述底座1上方设有液压加载机构，所述液压加载机构连接有位移传感器4，所述位移传感器4连接有控制系统。液压加载机构设置在底座1上方，两个侧立柱2对轨枕的两端进行支撑，液压加载机构对轨枕的中间位置进行加压，通过三点弯曲试验的方式从而完成合成轨枕弯曲试验。
所述液压加载机构包括液压筒5，所述液压筒5内设有活塞杆6，所述活塞杆6的末端设有用于对轨枕中间位置施加压力的液压头7，所述液压头7上设有压力传感器，所述压力传感器与控制系统连接。活塞杆6的一端伸入液压筒5中，另一端伸出液压筒5并与液压头7连接。液压头7抵压在合成轨枕表面，对合成轨枕施加压力，使合成轨枕弯曲变形。压力传感器能够检测液压头7对合成轨枕施加的压力，保证合成轨枕在弯曲过程中受力稳定和均匀。所述液压筒5的表面设有散热翅片。由于合成轨枕在弯曲过程中所需外力较大，液压加载机构可能会发热，通过在液压筒5的表面设置散热翅片，可以加快液压筒5的散热功能，保证液压加载机构能够稳定可靠地工作。
所述驱动机构包括驱动电机8，所述驱动电机8的输出端设有主动齿轮9；两侧立柱2上均设有螺纹套10，两侧立柱2的螺纹套10之间设有第一螺杆11和第二螺杆12，且第一螺杆11和第二螺杆12之间连接有从动齿轮23，所述从动齿轮23与主动齿轮9啮合连接。第一螺杆11与左边侧立柱2的螺纹套10螺纹连接，第二螺杆12与右边侧立柱2的螺纹套10螺纹连接，第一螺杆11与第二螺杆12的螺旋方向相反，驱动电机8驱动主动齿轮9转动，主动齿轮9驱动从动齿轮23转动，第一螺杆11与第二螺杆12同时转动，使左边侧立柱2和右边侧立柱2同时相互靠近或者相互远离，满足不同合成轨枕的支撑位置需求。
所述夹持机构3包括夹持槽13，所述夹持槽13内滑动设有夹持板14，所述夹持板14上设有锁定件。夹持槽13的宽度大于合成轨枕的宽度，合成轨枕放置在夹持槽13内，通过滑动夹持板14将合成轨枕夹紧，然后使用锁定件将夹持板14锁定，从而将合成轨枕固定在夹持槽13内。
所述夹持槽13包括底板15，底板15的两端分别设有左侧板16和右侧板17，所述夹持板14滑动设置在左侧板16和右侧板17之间，且夹持板14与右侧板17之间连接有弹簧组件。底板15、左侧板16和右侧板17连接形成U形结构，底板15表面设置T形滑槽，夹持板14底部设置与T形滑槽适配的T形滑块，合成轨枕放置在夹持板14上后，通过弹簧组件推动夹持板14将合成轨枕夹紧。优选地，所述弹簧组件包括滑杆20，所述滑杆20的一端与夹持板14连接，另一端滑动设置在右侧板17上，且所述滑杆20上套设有压缩弹簧21。右侧板17上设置与滑杆20适配的圆孔，滑杆20可以穿过右侧板17的圆孔，通过压缩弹簧21推动夹持板14滑动。进一步地，夹持板14上设置两组弹簧组件，两根滑杆20的末端通过一横杆连接，横杆与两根滑杆20连接形成拉手结构，便于推拉夹持板14。
所述锁定件包括贯穿夹持板14的锁定螺杆18，所述底板15上开设有与所述锁定螺杆18适配的条形通孔19，所述锁定螺杆18的端部设有锁定螺母。夹持板14滑到适当的位置后将合成轨枕夹紧，通过锁定螺杆18和锁定螺母的作用将夹持板14固定，从而将合成轨枕夹紧固定。优选地，所述底板15表面、左侧板16内侧和夹持板14的内侧均设置橡胶垫，可以适应合成轨枕的微量变形。
所述图像监测装置22与控制系统连接，所述图像监测装置22用于拍摄轨枕弯曲过程中的轨迹图像，并根据轨迹图像的特点进行特征点识别处理，以及根据特征点的位移数据计算轨枕的弯曲数据。图像监测装置22得到的数据传输至控制系统，由控制系统进行进一步处理。通过图像监测装置22可以实时实现监测合成轨枕的弯曲变化情况，并通过图像处理得到合成轨枕的弯曲数据，能够提高试验准确率和工作效率，其节约了人力成本，能够为合成轨枕的监测工作创造更好的经济效益。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种合成轨枕弯曲试验装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上滑动设置两个侧立柱(2)，所述侧立柱(2)顶部设有夹持机构(3)，所述底座(1)上设有与所述侧立柱(2)适配的限位滑轨，底座(1)上还设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动两侧立柱(2)相互靠近或相互远离；所述底座(1)上方设有液压加载机构，所述液压加载机构连接有位移传感器(4)，所述位移传感器(4)连接有控制系统。
2.根据权利要求1所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述液压加载机构包括液压筒(5)，所述液压筒(5)内设有活塞杆(6)，所述活塞杆(6)的末端设有用于对合成轨枕中间位置施加压力的液压头(7)，所述液压头(7)上设有压力传感器，所述压力传感器与控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述液压筒(5)的表面设有散热翅片。
4.根据权利要求1所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机(8)，所述驱动电机(8)的输出端设有主动齿轮(9)；两侧立柱(2)上均设有螺纹套(10)，两螺纹套(10)之间设有第一螺杆(11)和第二螺杆(12)，且第一螺杆(11)和第二螺杆(12)之间连接有从动齿轮(23)，所述从动齿轮(23)与主动齿轮(9)啮合连接。
5.根据权利要求1所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述夹持机构(3)包括夹持槽(13)，所述夹持槽(13)内滑动设有夹持板(14)，所述夹持板(14)上设有锁定件。
6.根据权利要求5所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述夹持槽(13)包括底板(15)，所述底板(15)的两端分别设有左侧板(16)和右侧板(17)，所述夹持板(14)滑动设置在左侧板(16)和右侧板(17)之间，且夹持板(14)与右侧板(17)之间连接有弹簧组件。
7.根据权利要求6所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述左侧板(16)与夹持板(14)之间设有缓冲垫。
8.根据权利要求6所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述锁定件包括贯穿所述夹持板(14)的锁定螺杆(18)，所述底板(15)上开设有与所述锁定螺杆(18)适配的条形通孔(19)，所述锁定螺杆(18)的端部设有锁定螺母。
9.根据权利要求6所述的合成轨枕弯曲试验装置，其特征在于，所述弹簧组件包括滑杆(20)，所述滑杆(20)的一端与夹持板(14)连接，另一端滑动设置在右侧板(17)上，且所述滑杆(20)上套设有压缩弹簧(21)。
10.一种合成轨枕弯曲试验监测系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的合成轨枕弯曲试验装置，还包括与控制系统连接的图像监测装置(22)，所述图像监测装置(22)用于拍摄合成轨枕弯曲过程中的轨迹图像，并根据轨迹图像的特点进行特征点识别处理，以及根据特征点的位移数据计算合成轨枕的弯曲数据。
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