一种钢轨疲劳试验器

摘要

本发明公开了一种钢轨疲劳试验机，它包括机架以及控制装置，在所述机架内设有上压头、下顶块、压力传感器以及变荷载装置，所述下顶块上设有顶球，所述变荷载装置包括驱动电机、凸轮、顶杆以及顶杆下落限位块，所述驱动电机与凸轮传动连接，所述顶杆的一端在凸轮上方、另一端顶在下顶块的下侧，所述压力传感器固定在顶杆上端，所述机架还设有横杆，所述顶杆下落限位块在横杆上，并且顶杆下落限位块与横杆之间设有升降装置；所述压力传感器、升降装置分别与控制装置电连接。本发明的钢轨疲劳试验机具有结构简单、运行稳定、使用寿命长、试验精度等特点。

权利要求

1.一种钢轨疲劳试验机，它包括机架(1)以及控制装置(2)，在所述机架(1)内设有上压头(3)、下顶块(4)、压力传感器(5)以及变荷载装置，所述下顶块(4)上设有顶球(17)，其特征在于所述变荷载装置包括驱动电机(6)、凸轮(7)、顶杆(8)以及顶杆下落限位块(9)，所述驱动电机(6)与凸轮(7)传动连接，所述顶杆(8)的一端在凸轮(7)上方、另一端顶在下顶块(4)的下侧，所述压力传感器(5)固定在顶杆(8)上端，所述机架(1)还设有横杆(10)，所述顶杆下落限位块(9)在横杆(10)上，并且顶杆下落限位块(9)与横杆(10)之间设有升降装置(12)；所述压力传感器(5)、升降装置(12)分别与控制装置(2)电连接；所述机架(1)的顶部固定液压机(11)，所述液压机(11)的输出端与上压头(3)固定，所述液压机(11)还与控制装置(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的钢轨疲劳试验机，其特征在于所述升降装置(12)包括涡轮(13)、涡杆(14)以及涡杆驱动电机(15)，所述涡轮(13)螺纹固定在下落限位块(9)下面，所述涡杆(14)分别与涡轮(13)、涡杆驱动电机(15)传动连接，所述涡杆驱动电机(15)与控制装置(2)电连接。

3.根据权利要求1所述的钢轨疲劳试验机，其特征在于所述升降装置(12)是汽缸。

说明书

一种钢轨疲劳试验器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钢轨试验装置，更具体说是一种钢轨疲劳试验器。

背景技术

[0002] 钢轨的疲劳裂纹会给车辆带来很大的安全隐患，因此，对钢轨的疲劳裂纹萌生、扩展情况进行分析研究，具有十分重要的社会意义及经济意义。对钢轨的疲劳试验是保证钢轨安全性的重要环节之一。

[0003] 现有的钢轨疲劳试验机，包括相应的机架，机架内的夹具、载荷压块以及载荷驱动。疲劳试验时，施加在钢轨上的荷载为交变荷载，以上百万次为基数确定钢轨疲劳极限，对于试样的选择，试样数量，加载范围，试验结果的记录及整理方法均有所规定。同时，可结合光学显微镜(OM)、显微硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)对实验结果进行分析研究，研究了弯矩作用下的钢轨疲劳性能。

[0004] 目前，国内外的钢轨疲劳试验机，其载荷驱动大多采用液压驱动和电磁驱动二种方式，由于钢轨疲劳试验具有变荷载频率高、试验时间长等特点，因此液压驱动很容易使液压机的橡胶件损坏，甚至还没完成钢轨的疲劳试验而试验机本身就需要修理，在规定的时间内仪器因各种原因发生停止工作则需重新开始试验。而电磁驱动存在结构复杂的不足，而且试验精度也有待于进一步提高。

发明内容

[0005] 针对上述情况，本发明拟解决的问题是提供一种结构简单、精度高的钢轨疲劳试验器。

[0006] 为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案：一种钢轨疲劳试验机，它包括机架以及控制装置，在所述机架内设有上压头、下顶块、压力传感器以及变荷载装置，所述下顶块上设有顶球，所述变荷载装置包括驱动电机、凸轮、顶杆以及顶杆下落限位块，所述驱动电机与凸轮传动连接，所述顶杆的一端在凸轮上方、另一端顶在下顶块的下侧，所述压力传感器固定在顶杆上端，所述机架还设有横杆，所述顶杆下落限位块在横杆上，并且顶杆下落限位块与横杆之间设有升降装置；所述压力传感器、升降装置分别与控制装置电连接，所述机架的顶部固定液压机，所述液压机的输出端与上压头固定，所述液压机还与控制装置电连接。

[0007] 所述升降装置可以是：它包括涡轮、涡杆以及涡杆驱动电机，所述涡轮螺纹固定在下落限位块下面，所述涡杆分别与涡轮、涡杆驱动电机传动连接，所述涡杆驱动电机与控制装置电连接。所述升降装置还可以是汽缸。

[0008] 采用了上述结构，在钢轨疲劳试验时，将钢轨置于下顶块的二个顶球上，上压头压在钢轨的中间。如设定钢轨疲劳试验的最大压力为F1、最小压力为F2，则调节上压头的高度，使凸轮最大半径处顶在顶杆时，钢轨受到的压力为F1，然后再调节升降装置，确定顶杆下落限位块的高度，使顶杆不能下落时钢轨受到的压力为F2，这里需要强调的是：凸轮最大半径与最小半径之差为ΔR，钢轨受到的压力为F1时与钢轨受到的压力为F2时顶杆的位移量为ΔL，则必须满足ΔR大于ΔL。上述结构的钢轨疲劳试验机凸轮在驱动电机的带动下转动，实现了钢轨变荷载压力的试验。

[0009] 本发明的钢轨疲劳试验机，采用凸轮变载荷结构，液压机仅为调节上压头的高度，能满足钢轨疲劳试验时高频率变荷载、试验时间长的要求。另外，由于压力传感器、升降装置、液压机与控制装置电连接。当压力传感器测得的最大压力小于F1时，通过控制装置的程序设置，控制液压机降低上压头的高度，满足压力传感器测得的最大压力等于F1；当压力传感器测得的最小压力小于F2时，通过控制装置的程序设置，控制升降装置升高顶杆下落限位块的高度，满足压力传感器测得的最小压力等于F2。综上所述，本发明的钢轨疲劳试验机具有结构简单、运行稳定、使用寿命长、试验精度等特点。

附图说明

[0010] 图1是本发明钢轨疲劳试验机的结构示意图；

[0011] 图2是图1的一个侧面的示意图；

[0012] 图3是升降装置的结构示意图。

[0013] 图中：1-机架，2-控制装置，3-上压头，4-下顶块，5-压力传感器，6-驱动电机，7-凸轮，8-顶杆，9-顶杆下落限位块，10-横杆，11-液压机，12-升降装置，13-涡轮，14-涡杆，15-涡杆驱动电机，16-钢轨，17-顶球。

具体实施方式

[0014] 如图1、图2所示，本发明的钢轨疲劳试验机，它包括机架1以及控制装置2，在所述机架1内设有上压头3、下顶块4、压力传感器5以及变荷载装置，所述下顶块4上设有顶球17，顶球17的数量一般为二个。钢轨疲劳试验上压头3的下端部压在钢轨16的中间，所述下顶块4的二个顶球17顶在钢轨16二侧的底部。上述结构与现有技术的钢轨疲劳试验机类似，因此，不再展开。

[0015] 本发明的钢轨疲劳试验机的变荷载装置包括驱动电机6、凸轮7、顶杆8以及顶杆下落限位块9，所述驱动电机6与凸轮7传动连接。驱动电机6可根据试验频率选择，如驱动电机6的转速与试验频率不匹配时，可采用调速器。

[0016] 所述顶杆8的下端在凸轮7上方、上端顶在下顶块4的下侧，这样凸轮7上随驱动电机6转动时可顶移顶杆8，但是，在本发明的钢轨疲劳试验机中，顶杆8并不是始终与凸轮7相顶，若钢轨受到的最大压力为F1时与钢轨受到的最小压力为F2时顶杆的位移量为ΔL，则只有在凸轮最大半径R1与半径在R1-ΔL之间的圆弧面才与凸轮7相顶。

[0017] 所述压力传感器5固定在顶杆8上端，当然本发明也不排除压力传感器5固定在上压头3上。

[0018] 所述机架1还设有横杆10，所述顶杆下落限位块9在横杆10上，并且顶杆下落限位块9与横杆10之间设有升降装置12；所述压力传感器5、升降装置12分别与控制装置2电连接。

[0019] 所述机架1的顶部固定液压机11，所述液压机11的输出端与上压头3固定，所述液压机11还与控制装置2电连接。

[0020] 本发明的钢轨疲劳试验机的升降装置可借鉴机械行业现有技术中的一些结构。如所述升降装置12包括涡轮13、涡杆14以及涡杆驱动电机15，所述涡轮13固定在下落限位块9下面，所述涡杆14分别与涡轮13、涡杆驱动电机15传动连接，所述涡杆驱动电机15与控制装置2电连接(参见图3)。当然所述升降装置12还可以是汽缸。