CN216115851U - 一种用于铁轨监测的应变式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于铁轨监测的应变式传感器，包括弹性元件体、两个对称布置在弹性元件体两端的弹性膜以及两个对称布置在弹性膜远离弹性元件体一侧的安装座，两个所述弹性膜之间嵌套有布置在弹性元件体外部的罩壳；所述弹性元件体包括两个连接部和连接在两个连接部之间的应变梁，所述应变梁包括主梁和两个对称分布在主梁两侧的辅助梁，所述主梁上贴有应变片，所述主梁的两端分别与两个连接部的中部连接。本实用新型可根据需要安装在钢轨上，能够测得两轨道所受的力和火车车厢的重量，其使用工程量小、成本低且不会破坏钢轨原有结构。

Description

一种用于铁轨监测的应变式传感器

技术领域

本实用新型涉及一种用于铁轨监测的应变式传感器，属于轨道运输技术领域。

背景技术

随着轨道交通与物流运输的发展，轨道交通安全越来越受到重视，火车在装货时，一方面希望其左右两侧装货的重量尽可能相等，即希望左右两根钢轨受到的力相等，避免发生侧翻；另一方面，希望可以称出每节车厢的重量，以保证每节车厢不超载。

现有的检测方法主要有两种：

第一种，挖地基，安装一个轨道衡，即在一个大的秤上安装铁轨，能够实现上述检测，但其工程量巨大，耗资高；

第二种，在钢轨上打孔，安装传感器，但这种方案已经被否定，因为从安全角度考虑，打孔会破坏钢轨的原有结构，不允许在钢轨上打孔焊接。

因此，亟需一种不仅能够测得两根钢轨的受力情况和火车各节车厢重量，而且其使用工程量小、成本低且不会破坏钢轨原有结构的检测装置。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于铁轨监测的应变式传感器，通过将其安装在枕轨间，可以测得两轨道所受的力和火车车厢的重量，其使用工程量小、成本低且不会破坏钢轨原有结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于铁轨监测的应变式传感器，包括弹性元件体、两个对称布置在弹性元件体两端的弹性膜以及两个对称布置在弹性膜远离弹性元件体一侧的安装座，两个所述弹性膜之间嵌套有布置在弹性元件体外部的罩壳；所述弹性元件体包括两个连接部和连接在两个连接部之间的应变梁，所述应变梁包括主梁和两个对称分布在主梁两侧的辅助梁，所述主梁上贴有应变片，所述主梁的两端分别与两个连接部的中部连接。

优选地，所述连接部为一端设有凸出部的矩形块，凸出部与弹性膜的中心处连接，所述连接部上开设有其轴线与两个弹性膜连线相垂直的通孔。

优选地，所述连接部上靠近应变梁的一端位于主梁和辅助梁之间开设有凹槽。

优选地，所述安装座上开设有固定孔和用于安装电缆插头的安装孔。

优选地，所述安装座、弹性膜和弹性元件体一体成型。

优选地，还包括用于固定传感器的卡紧装置，整个传感器通过两端的安装座固定在卡紧装置上，卡紧装置的上部卡紧在钢轨上。

优选地，所述卡紧装置包括结构对称的第一卡紧支架和第二卡紧支架。所述第一卡紧支架包括相互配合的第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架的上部共同形成有能够容纳钢轨下部的限位槽，所述限位槽的底壁和上壁上均布置有摩擦纹；所述第一支架的下部设有插入第二支架的伸出杆，所述第二支架的下部设有与伸出杆相配合的放置槽；所述第二支架的一侧靠近放置槽的位置设有用于固定传感器安装座的固定板，所述固定板的上方为传感器安装座的安装面，固定板上开设有用于固定安装座的螺纹孔；所述第一支架和第二支架之间通过螺栓连接。

与现有的技术相比，本实用新型具有如下优点：

第一，本实用新型在不损坏原有结构基础上，通过将其安装在钢轨上，通过检测火车车轮对钢轨的压力产生的应变，测得受力情况，以此判断两侧钢轨受力是否相同，以及各节车厢的重量；无需损坏原有钢轨，也不需要开挖地基安装轨道秤，成本低，安装方便；

第二，本实用新型通过卡紧装置安装在钢轨上，采用间接接触式进行检测，对火车过往产生的巨大震动几乎没有影响，有着较高的使用寿命；

第三，本实用新型不仅能够测量钢轨微量的应变，而且整个传感器设计有较强的结构，且为全密封设计，能够长期在户外且恶劣环境下使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型去掉罩壳后的示意图；

图3为图2的主视图；

图4为本实用新型的安装示意图；

图5为图4的主视图；

图6为图4的仰视图；

图7为图4的左视图；

图8为本实用新型第一卡紧支架的立体图；

图9为图8另一视角的立体图；

图10为图8的主视图；

图11为图8的仰视图；

图12为本实用新型第一卡紧支架的连接示意图；

图13为图1的主视图；

图14为本实用新型的使用状态示意图；

图15为本实用新型受力时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图15所示，本实用新型提供的一种用于铁轨监测的应变式传感器，其包括弹性元件体1、两个对称布置在弹性元件体1两端的弹性膜2以及两个对称布置在弹性膜2远离弹性元件体1一侧的安装座3，两个所述弹性膜2之间嵌套有布置在弹性元件体1外部的罩壳4；所述弹性元件体1包括两个连接部11和连接在两个连接部11之间的应变梁12，所述应变梁12包括主梁121和两个对称分布在主梁121两侧的辅助梁122，所述主梁12上贴有应变片13，所述主梁121的两端分别与两个连接部11的中部连接。其中，应变片13的工作原理是基于应变效应制作的，而应变效应是导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值将发生相应的变化，故主梁121上的应变片13可以检测到弹性元件体1的受力，并将检测到的数据传送至外部。为了提高美观度，可在安装座3上安装PCB(印刷线路板)，所述应变片13与PCB电性连接，弹性膜2和安装座3的内部设有贯穿孔，PCB与应变片的连接线可布置在贯穿孔内。同时，两个辅助梁122对主梁121起到保护作用，对传感器抗震动、抗偏载起到决定性作用。考虑到传感器应用在恶劣环境，所以传感器必须密封，故设计的弹性膜2和安装在弹性膜2上的罩壳4可将整个弹性元件体1包裹起来，达到密封效果。

作为本实用新型的进一步限定，所述连接部11为一端设有凸出部的矩形块，凸出部与弹性膜2的中心处连接，所述连接部11上开设有其轴线与两个弹性膜2连线相垂直的通孔14。凸出部的设置可更好的将受力传送至主梁121，从而更有利于提高应变片最终测量的准确度。通孔14的设置，利于将贯穿孔的进口布置在弹性膜2的中心处，出口布置在安装座3相背的两个面上，一个面上用于安装电缆插头，另一个面上可用于安装PCB。

作为本实用新型的进一步限定，所述连接部11上靠近应变梁的一端位于主梁121和辅助梁122之间开设有凹槽15。凹槽15的设置也更利于将受力传送至主梁121，从而更有利于提高应变片最终测量的准确度。

作为本实用新型的进一步限定，所述安装座3上开设有固定孔31和用于安装电缆插头5的安装孔32。固定孔31的设置，可方便对传感器整体进行固定；安装孔32的设置，可方便将应变片的检测数据经电缆插头5传送出去。

作为本实用新型的进一步限定，所述安装座3、弹性膜2和弹性元件体1一体成型，一体成型的加工方式，可保证整个传感器的强度和灵敏度。

作为本实用新型的进一步限定，还包括用于固定传感器的卡紧装置，整个传感器通过两端的安装座3固定在卡紧装置上，卡紧装置的上部卡紧在钢轨7上。具体的，所述卡紧装置包括结构对称的第一卡紧支架6和第二卡紧支架8。如图8至图13所示，所述第一卡紧支架6包括相互配合的第一支架61和第二支架62，所述第一支架61和第二支架62的上部共同形成有能够容纳钢轨7下部的限位槽66，为了增加其与钢轨7间的摩擦力，保证夹紧强度，所述限位槽66的底壁和上壁上均布置有摩擦纹67。所述第一支架61的下部设有插入第二支架62的伸出杆65，所述第二支架62的下部设有与伸出杆65相配合的放置槽64；所述第二支架62的一侧靠近放置槽64的位置设有用于固定传感器安装座3的固定板63，所述固定板63的上方为传感器安装座3的安装面，固定板63上开设有用于固定安装座的螺纹孔631；所述第一支架61和第二支架62之间通过螺栓连接，具体的可用一个螺栓穿过第一支架61上的第一连接孔611、第二支架62上的第二连接孔621实现两者间水平方向的固定，再用另一个螺栓穿过伸出杆65上的第三连接孔651、第二支架62上的第四连接孔622实现两者间竖直方向的固定，最终，两者之间连接固定后如图11和图12所示。第二卡紧支架8的结构与第一卡紧支架6结构对称，故在此不在赘述。

使用时，可通过卡紧装置将整个传感器安装在钢轨上，具体的：可先在钢轨7上安装卡紧装置(第一卡紧支架6和第二卡紧支架8，两者之间的距离满足传感器的安装)，并通过螺丝将其卡紧在钢轨7上；再将传感器固定在卡紧第一卡紧支架6、第二卡紧支架8的安装面上。如图15所示，当火车轮子通过钢轨7时，会对钢轨7产生一个向下的压力，使钢轨7产生一个形变，卡紧装置将带着传感器也随之产生一个弯曲变形，最终，火车轮的压力使钢轨7产生的应变会传递到弹性元件体1的主梁121上，使得主梁121产生一定形变，应变片13的电阻因主梁形变产生的挤压而发生变化，应变片会检测出产生的应变，从而得到钢轨受到的重力。同时，由于火车经过会有强震动，罩壳4内的辅助梁122可用于减缓传感器受到强震动产生的疲劳。

如图14所示，可根据需要在连续多个枕轨9间安装该传感器，将多个传感器测得的数据处理，去除由于震动，跳动取到的无效数据，其他数据取平均，从而在火车动态通过时，测得受力情况，以此判断两侧钢轨受力是否相同，以及各节车厢的重量；通过这种传感器和安装方案，在火车动态通过时，即可测得钢轨受力情况，又可以测得两根轨道重量差，得知车厢是否重心偏移。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，包括弹性元件体、两个对称布置在弹性元件体两端的弹性膜以及两个对称布置在弹性膜远离弹性元件体一侧的安装座，两个所述弹性膜之间嵌套有布置在弹性元件体外部的罩壳；

所述弹性元件体包括两个连接部和连接在两个连接部之间的应变梁，所述应变梁包括主梁和两个对称分布在主梁两侧的辅助梁，所述主梁上贴有应变片，所述主梁的两端分别与两个连接部的中部连接。

2.根据权利要求1所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述连接部为一端设有凸出部的矩形块，凸出部与弹性膜的中心处连接，所述连接部上开设有其轴线与两个弹性膜连线相垂直的通孔。

3.根据权利要求1或2所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述连接部上靠近应变梁的一端位于主梁和辅助梁之间开设有凹槽。

4.根据权利要求1所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述安装座上开设有固定孔和用于安装电缆插头的安装孔。

5.根据权利要求1所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述安装座、弹性膜和弹性元件体一体成型。

6.根据权利要求1所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，还包括用于固定传感器的卡紧装置，整个传感器通过两端的安装座固定在卡紧装置上，卡紧装置的上部卡紧在钢轨上。

7.根据权利要求6所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述卡紧装置包括结构对称的第一卡紧支架和第二卡紧支架，所述第一卡紧支架包括相互配合的第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架的上部共同形成有能够容纳钢轨下部的限位槽；所述第一支架的下部设有插入第二支架的伸出杆，所述第二支架的下部设有与伸出杆相配合的放置槽；所述第二支架的一侧靠近放置槽的位置设有用于固定传感器安装座的固定板；所述第一支架和第二支架之间通过螺栓连接。

8.根据权利要求7所述一种用于铁轨监测的应变式传感器，其特征在于，所述限位槽的底壁和上壁上均布置有摩擦纹。

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