CN110779819A - 一种钢轨扣件组装疲劳试验装置及监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，属于疲劳试验装置领域，本发明包括加力架，用于与轨头接触表面连接，所述加力架包括：横梁；两个加力连接件，所述加力连接件枢接于所述横梁，加力连接件均具有圆弧面，所述圆弧面与所述轨头接触表面相对设置，且两个加力连接件对称布置。同时本发明还公开了一种钢轨扣件组装疲劳试验装置监测系统。该试验装置通过将与钢轨相对设置的外切的圆弧面与钢轨保持线接触，从而使得加力角度的调节不受到加力架的内切的圆弧头或者V形压头的尺寸限制。

Description

一种钢轨扣件组装疲劳试验装置及监测系统

技术领域

本发明属于疲劳试验装置领域，具体涉及到一种钢轨扣件组装疲劳试验装置及监测系统。

背景技术

抗疲劳性能时钢轨扣件组件综合性能中一个非常重要的指标，该测试遵循相应的行业标准，如《TB/T3396.4-2015高速铁路扣件系统试验方法第4部分：组装疲劳性能试验》，上述标准规定了通过特定的加力装置，模拟车厢运行时的施力状态，对钢轨、扣配件等组装成的系统施加具有一定角度、振幅、频率的往复载荷，目前在实验室以及生产厂家中通常采用整体式的加力架。

本申请的发明人在实现本申请实施例的技术方案的时候，发现现有技术存在以下问题：钢轨扣件组装疲劳试验时需要保证所有荷载条件下，加力架与钢轨保持线接触，但是现有的加力架与轨头接触部分，一般为与轨头内切的圆弧头或者V形压头，此种结构在调整加力角度时为了保证线接触而使得角度调整受限，因为内切的圆弧头或者V形压头尺寸确定后调节范围即确定，因为在调节过程中，某些角度会变成面接触。因此，有必要提出一种可以保证钢轨扣件组件在疲劳试验时可以在大幅调整施力角度时仍然保持线接触的试验装置，以及配套的监测系统。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本申请的实施例提供一种钢轨扣件组装疲劳试验装置及监测系统，该试验装置通过将与钢轨相对设置的外切的圆弧面与钢轨保持线接触，从而使得加力角度的调节不受到加力架的内切的圆弧头或者V形压头的尺寸限制。

为了达到上述目的，本申请的实施例所采用的技术方案如下：

第一方面，本申请的实施例提供一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，包括加力架，用于与轨头接触表面连接，所述加力架包括：

横梁；

两个加力连接件，所述加力连接件枢接于所述横梁，加力连接件均具有圆弧面，所述圆弧面与所述轨头接触表面相对设置，且两个加力连接件对称布置。

可选的，还包括稳定组件，所述稳定组件保持所述横梁和两加力连接件的连接稳定。

可选的，所述稳定组件包括：

基部，所述基部与所述横梁固定连接；

第一支撑杆；以及

第二支撑杆；

其中，所述第一支撑杆和第二支撑杆对称布置于所述基部的两侧，且所述第一支撑杆的一端和第二支撑杆的一端均连接于所述基部上，所述第一支撑杆的另一端和所述第二支撑杆的另一端可与对应的加力连接杆连接；

其中，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆均可相对所述基部滑动。

可选的，所述基部构造为所述横梁底部竖直向下延伸形成的凸出体。

可选的，所述基部的侧壁上开设有贯穿所述基部的第一安装孔，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆分别套设于所述第一安装孔的两端。

可选的，所述基部上开设有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔连通，且所述第二安装孔内套设有调节杆，所述调节杆可相对所述基部移动；

其中，所述调节杆包括伸入所述第一安装孔的调节块，所述调节块能够驱动所述第一支撑杆和所述第二支撑杆相向或背向移动。

可选的，所述调节块具有对称布置的第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述第一支撑杆连接，所述第二支撑杆与所述第二楔面连接。

可选的，所述调节杆通过螺纹旋接于所述第二安装孔内。

可选的，所述横梁上构造和布置有两个限位件，两个限位件分别构造于横梁的两端，且位于所述加力连接件的外侧。

与现有技术相比，本申请的实施例的加力连接件上与轨头接触部分构造为与钢轨相对设置的外切的圆弧面，从而在试验时无论怎么调整加力角度，圆弧面始终与钢轨保持线接触。此时，加力架在调整加力角度的时候，加力角度不再受限于加力架的接触部分的边界。

第二方面，本申请的实施例提供一种钢轨扣件组装疲劳试验装置监测系统，包括：

如前所述的钢轨扣件组装疲劳试验装置；

测距仪，所述测距仪固定于所述基部上，用于测量疲劳试验时两个加力连接件与对应的第一支撑杆和第二支撑杆之间的距离。

与现有技术相比，本申请的实施例也具有上述优点。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的较佳式实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

根据《TB/T3396.4-2015高速铁路扣件系统试验方法第4部分：组装疲劳性能试验》的规定，现有的钢轨扣件组装疲劳试验装置的加力架与钢轨头的连接部位一般要求其与轨头接触部分的半径大于轨头接触表面的圆弧半径，保证所有荷载条件下，其与钢轨保持线接触。因此，现有技术中，加力架上与轨头接触部分一般构造为与轨头内切的弧形面或者V形面，但是该弧形面与轨头表面内切。上述构造的加力架便于在试验时将加力架平稳地放置在钢轨之间，然后施力试验。但是，由于尺寸确定的加力架的弧形面和V形面具有边界，该边界会使得上述加力架调整加力角度时为了保证线接触而使得角度调整受限，

因此，本申请实施例提供一种钢轨扣件组件疲劳试验装置，本装置的加力连接件2上与轨头接触部分构造为与钢轨相对设置的外切的圆弧面，从而与钢轨保持线接触。此时，加力架在调整加力角度的时候，加力角度不再受限于加力架的接触部分的边界。

下面结合一些较佳实施例进一步阐述本申请的发明构思。

如图1所示，一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，包括加力架，用于与轨头接触表面连接，所述加力架包括：横梁1和两个加力连接件2，所述加力连接件2枢接于所述横梁1，加力连接件2均具有圆弧面，所述圆弧面与所述轨头接触表面相对设置，且两个加力连接件2对称布置。

具体的，本申请实施例适用于高速铁路轨道结构，曲线半径不小于250m,机车车厢最大轴重250KN条件下使用的混凝土枕扣件的组装疲劳试验。

本实施例的钢轨扣件组装疲劳试验装置包括两根短轨，其间隔一定距离平行固定在一根混凝土轨枕上，扣件为需要测试的钢轨扣件。本实施例中采用螺栓式扣件。本实施例的加力通过加力架来实现，加力架包括横梁1，横梁1用于与荷载施加装置连接。横梁1的两端分别枢接有一根加力连接杆。具体的，加力连接杆通过销轴及弹性挡圈连接，加力连接件2的另一端构造为圆弧面，该圆弧面在试验时与轨头相切。该圆弧面的圆心位于加力连接杆一侧。

具体的，在一垂直面上，该垂直面的法向与钢轨的轴向同向，圆弧面与轨头相切，从而在试验时，加力连接件2可以通过圆弧面在该垂直面上绕轨头转动。由于两者相切，从而可以保证线接触。且在此过程中，圆弧面不会限制转动的角度，该角度仅仅受限于圆弧面和轨头的半径的比例关系。

具体的，加力连接件2可以构造为杆件，杆件的相应端构造为圆头，该圆头的圆柱面即为圆弧面。此外，加力连接件2可以构造为1/4辊，辊面即为圆柱面。或者，加力连接件2可以构造为长杆件，长杆件的相应端上通络螺纹连接、焊接或者健连接等等同方式固定连接有一球头或圆柱体，该圆柱体的轴线垂直于长杆件的轴线。

现有技术中，V形面的压头或者内切的弧形面可以在实验开始时将加力架稳定地放置于两根短轨之间。但是本实施例提供的加力连接件2由于接触面为外切的圆弧面。该两圆弧面不能在试验开始时稳定放置。因此，进一步的，在一些实施例中，加力架上还设置有稳定组件，所述稳定组件用于保持所述横梁1和两加力连接件2的连接稳定。即稳定组件使得加力连接件2与横梁1的角度保持相对固定，可以将加力架平稳放置于两根短轨之间。

具体的，在一些实施例中，所述稳定组件包括：基部3，第一支撑杆4以及第二支撑杆5。

其中，所述基部3与所述横梁1固定连接。所述第一支撑杆4和第二支撑杆5对称布置于所述基部3的两侧，且所述第一支撑杆4的一端和第二支撑杆5的一端均连接于所述基部3上，所述第一支撑杆4的另一端和所述第二支撑杆5的另一端可与对应的加力连接杆连接。且所述第一支撑杆4与所述第二支撑杆5均可相对所述基部3滑动。

具体的稳定组件布置于两加力连接件2之间，用于抵住两加力连接件2。从而在试验前，横梁1、两加力连接件2在第一支撑杆4和第二支撑杆5的支撑下形成稳定的梯形架体。在试验开始后，在荷载的作用下，短轨分开，两个加力连接件2彼此远离，此时，稳定组件不再工作。在外力作用下，加力架自然保持稳定。

具体的，所述基部3构造为所述横梁1底部竖直向下延伸形成的凸出体。优选的，横梁1和基部3一体成型，形成一T形件。此外，基部3也可以是布置于垂直于横梁1轴线的任一平面上，例如，基部3布置在水平面上。

第一支撑杆4和第二支撑杆5用于支撑对应的加力连接件2，防止两加力连接件2在重力作用下内收阻碍加力架放置于两根短轨之间。

第一支撑杆4和第二支撑杆5均可相对所述基部3滑动，即通过向外推或者内收加力连接件2实现调整加力角度的功能。

具体的，在一些实施例中，所述基部3的侧壁上开设有贯穿所述基部3的第一安装孔，所述第一支撑杆4和所述第二支撑杆5分别套设于所述第一安装孔的两端。较佳的额，第一安装孔的轴线与横梁1的轴线平行。

具体的，在一些实施例中，所述基部3上开设有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔连通，且所述第二安装孔内套设有调节杆6，所述调节杆6可相对所述基部3移动。

其中，所述调节杆6包括伸入所述第一安装孔的调节块601，所述调节块601能够驱动所述第一支撑杆4和所述第二支撑杆5相向或背向移动。

调节杆6用于从第一支撑杆4和第二支撑杆5之间同步调节第一支撑杆4和第二支撑杆5的相向或背向移动。即调节杆6在第二安装孔内相对基部3的运动可以实现第支撑杆和第二支撑杆5的同步运动。

较佳的，所述调节块601具有对称布置的第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述第一支撑杆4连接，所述第二支撑杆5与所述第二楔面连接。

较佳的，所述调节杆6通过螺纹旋接于所述第二安装孔内。

具体的，如图1所示，基部3垂直布置。基部3的底端面上沿基部3的轴向开设有一个螺纹孔，即第二安装孔。基部3的侧壁上水平开设有一个横向贯穿基部3的光孔，即第一安装孔。第一安装孔和第二安装孔连通，且连通处构造一较大的连通腔室。第一安装孔内安装调节杆6，调节杆6凸出于基部3的一端上构造有帽体，该帽体可以是四棱柱或者六棱柱，以便于使用六角螺栓等工具拧动调节杆6。调节杆6上位于连通腔室的一端连接有等腰梯形块，梯形块的两侧壁即为第一楔面和第二楔面。

为了并便于安装等腰梯形块，等腰梯形块和调节杆6可以分开为两个零件，通过螺纹连接。即等腰梯形块可以构造为可以独自穿过第一安装孔或者第二安装孔进入连通腔室，然后使用辅助工具夹持等腰梯形块，然后将调节杆6拧入第一安装孔，再拧入等腰梯形块上的螺纹孔内。

然后将第一支撑杆4和第二支撑杆5装进第一安装孔的两端。

第一支撑杆4和第二支撑杆5上套设有弹簧，弹簧存在推动第一支撑杆4和第二支撑杆5靠近梯形块的趋势。使得本稳定组件可以保持稳定工作。弹簧通过第一安装孔上两端的端盖限定。端盖通过螺钉或者销钉固定于基部3上。

所述横梁1上构造和布置有两个限位件4，两个限位件4分别构造于横梁1的两端，且位于所述加力连接件2的外侧。限位件4用于限制加力连接件2向外转动的边界，防止加力连接件2在收到荷载作用时向横梁1两侧崩开。

此外，本申请实施例还提供了一种钢轨扣件组装疲劳试验装置监测系统，包括：

如前所述的钢轨扣件组装疲劳试验装置。以及测距仪，所述测距仪固定于所述基部3上，用于测量疲劳试验时两个加力连接件2与对应的第一支撑杆4和第二支撑杆5之间的距离。

前述的测距仪可以是激光测距仪，通过测量加力架试验时，加力连接件2离开对应的第一支撑杆4和第二支撑杆5的距离来监测短轨的变形量。

或者在加力连接件2的侧壁上设置一激光标记器，在第一支撑杆4或者第二支撑杆5上设置有刻线板，通过记录激光在刻线板上的位移来测量短轨的变形量。

本申请实施例提供的加力架满足前述及相关标准施加的满足荷载力的大小、频率和荷载循环次数的要求。

本申请实施例提供的钢轨扣件疲劳试验装置的工作步骤如下：

用被试扣件将短轨组装在轨枕上，把加力架放置在短轨之间，加力连接件2的圆弧面与轨头相切。拧动过调节杆6调节加力角度。

然后把试验机加载头与横梁1对中。

按照《TB/T3396.4-2015高速铁路扣件系统试验方法第4部分：组装疲劳性能试验》的规定开始施加载荷。

观察扣件是否损坏或严重变形，并通过测距仪测量短轨的轨距。

扣件通过试验而无部件损坏或严重变形，且轨距扩大值不大于6mm者为合格。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (10)

1.一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，包括加力架，用于与轨头接触表面连接，所述加力架包括：

横梁；

两个加力连接件，所述加力连接件枢接于所述横梁，加力连接件均具有圆弧面，所述圆弧面与所述轨头接触表面相对设置，且两个加力连接件对称布置。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，还包括稳定组件，所述稳定组件保持所述横梁和两加力连接件的连接稳定。

3.根据权利要求2所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，所述稳定组件包括：

基部，所述基部与所述横梁固定连接；

第一支撑杆；以及

第二支撑杆；

其中，所述第一支撑杆和第二支撑杆对称布置于所述基部的两侧，且所述第一支撑杆的一端和第二支撑杆的一端均连接于所述基部上，所述第一支撑杆的另一端和所述第二支撑杆的另一端可与对应的加力连接杆连接；

其中，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆均可相对所述基部滑动。

4.根据权利要求3所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于：所述基部构造为所述横梁底部竖直向下延伸形成的凸出体。

5.根据权利要求3或4所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，所述基部的侧壁上开设有贯穿所述基部的第一安装孔，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆分别套设于所述第一安装孔的两端。

6.根据权利要求5所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，所述基部上开设有第二安装孔，所述第二安装孔与所述第一安装孔连通，且所述第二安装孔内套设有调节杆，所述调节杆可相对所述基部移动；

其中，所述调节杆包括伸入所述第一安装孔的调节块，所述调节块能够驱动所述第一支撑杆和所述第二支撑杆相向或背向移动。

7.根据权利要求6所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于：所述调节块具有对称布置的第一楔面和第二楔面，所述第一楔面与所述第一支撑杆连接，所述第二支撑杆与所述第二楔面连接。

8.根据权利要求7所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，所述调节杆通过螺纹旋接于所述第二安装孔内。

9.根据权利要求1所述的一种钢轨扣件组装疲劳试验装置，其特征在于，所述横梁上构造和布置有两个限位件，两个限位件分别构造于横梁的两端，且位于所述加力连接件的外侧。

10.一种钢轨扣件组装疲劳试验装置监测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的钢轨扣件组装疲劳试验装置；

测距仪，所述测距仪固定于所述基部上，用于测量疲劳试验时两个加力连接件与对应的第一支撑杆和第二支撑杆之间的距离。

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