一种有砟轨道动力稳定装置的振动试验台

摘要

本发明公开了一种有砟轨道动力稳定装置的振动试验台，其包括嵌于地面之下的道砟箱，其内有碎石道床，碎石道床上铺设有混凝土轨枕，混凝土轨枕上安装有钢轨，动力稳定装置设置在钢轨上；动力稳定装置包括轨道轮、基板、主轴、可调夹持臂机构、激振装置、下压调节机构，激振装置安装在基板上中心处，2个可调夹持臂机构安装在基板上并位于激振装置两侧，下压调节机构安装在基板及道砟箱上并位于激振装置上方；本试验台通过调速电机的转速调节、可调夹持臂机构的夹持力调节和下压调节机构的压力调节，测试动力稳定车对轨枕或道砟下沉量、轨枕磨损、弹簧扣件疲劳等的影响以及影响程度，为有砟道床的养护和动力稳定车的振动研究提供数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及振动试验台，具体涉及一种有砟轨道动力稳定装置的振动试验台。

背景技术

动力稳定车是用于经过大、中修后及新修的铁路线路，提高其线路的横向阻力和道床的整体稳定性的大型铁路养护机械。此类养护机械属于大型工业设备，在测试中，由于其复杂的地形和其他不可控且不确定因素，导致测试数据偏差较大，且再试验可重复性较低。

动力稳定车在实际稳定作业中，对于稳定过程中的道床的稳定效果，更多是从经验出发，试验数据单一。针对动力稳定车的核心部件，即动力稳定装置，从测试试验的角度出发，建立测试动力稳定装置的试验平台，主要测试其作业过程中，下压力、激振频率、夹持力、定位角度对道床稳定的影响，同时也测试轨枕的沉降、道砟磨损和道床接触力等参数，对于以动力稳定车为代表的铁路养护机械研发、性能评价及改进具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种实用可靠，能够针对性的测试不同因素对稳定效果的影响，且经济性较高，可重复性较好，操作简洁的有砟轨道动力稳定装置的振动试验台。

本发明有砟轨道动力稳定装置的振动试验台包括嵌于地面之下的道砟箱，其内有堆积而成的碎石道床，碎石道床上水平铺设有间距相同的三根以上的混凝土轨枕，混凝土轨枕上通过弹簧扣件安装有两根平行钢轨，动力稳定装置设置在钢轨上；动力稳定装置包括轨道轮、基板、主轴、可调夹持臂机构、激振装置、下压调节机构，2个以上的主轴固定在基板底部，轨道轮通过滚动轴承设置在2个以上主轴端部，轨道轮设置在钢轨上并与其滚动配合；激振装置安装在基板上中心处，2个可调夹持臂机构安装在基板上并位于激振装置两侧，下压调节机构安装在基板及道砟箱上并位于激振装置上方。

在本发明中，影响碎石道砟床下沉的主要因素有对轨枕施加的下压力、动力稳定装置的横向激振频率、夹持机构的夹持力、定位块角度等因素，由此，通过调节压力装置给轨枕施加不同的下压力，在通过调速电机调节激振器施加不同的频率，最后通过夹持机构调节不同的夹持力、不同的定位角度，在多因素的影响下测试碎石道床的沉降、轨枕的磨损、弹簧扣件的疲劳等参数。

所述激振装置包括双转轴偏心块激振器、激振器机座、上传动齿轮、下传动齿轮、激振器法兰盘、电机法兰盘、万向轴联轴器、调速电机、电机座，电机座固定在道砟箱的一侧的地面上，调速电机固定在电机座上，调速电机输出轴通过电机法兰盘与万向轴联轴器一端连接，万向轴联轴器另一端与激振器法兰盘固连，激振器法兰盘与双转轴偏心块激振器下端主轴通过平键连接，双转轴偏心激振器下端主轴另一端与下传动齿轮通过平键连接，下传动齿轮与固定在双转轴偏心块激振器上端主轴上的上传动齿轮啮合，双转轴偏心激振器固定在激振器机座内，激振器机座固定在基板上中心处，螺杆通过螺帽设置在激振器机座上部，用于紧固双转轴偏心块激振器。

在双转轴偏心激振器下端主轴、上端主轴的轴端小径处设有弹簧挡片，用于防止齿轮轴向位移。激振器法兰盘、电机法兰盘与万向轴联轴器之间设置有橡胶垫。采用的双转轴偏心块激振器，通过齿轮使两主轴以相反的方向转动，达到上下振动抵消，只对横向输出振动，采用的万向轴连接，也大幅降低了激振器对调速电机的损伤。

所述可调夹持臂机构包括翼板、螺杆套筒连接件、螺杆套筒、螺杆、中间连接件、夹持臂、定位块，翼板固定在基板上并位于激振器机座一侧，螺杆套筒连接件一端与翼板转动连接，另一端与螺杆套筒一端的圆柱头转动配合连接，螺杆一端设置在螺杆套筒内并与螺杆套筒螺纹连接，螺杆另一端与中间连接件一端转动连接，中间连接件中部与翼板转动连接，中间连接件另一端与夹持臂固定连接，夹持臂与定位块固连，定位块顶在钢轨的轨头外侧；所述螺杆套筒内部攻有矩形螺纹，可以通过旋转螺杆套筒，使螺杆向外伸出，提供不同的夹持力，且由于采用矩形螺纹，在试验台运行中也能达到较好的自锁。

所述下压调节机构包括4个套筒Ⅰ、4个套筒Ⅱ、4个压缩弹簧、4个调节单元、2个方管架、上顶板，其中调节单元包括螺母套杆、阶梯螺杆、上支撑盖、上支撑座、下支撑盖、下支撑座、支撑座底板、中间板、后部槽钢，支撑座底板、中间板和后部槽钢通过螺栓紧固连接，再通过支撑座底板和后部槽钢固定在道砟箱侧壁上，上支撑座）、下支撑座分别固定在支撑座底板上下端处，上支撑盖）、下支撑盖分别设置在上支撑座、下支撑座上，阶梯螺杆带有六角螺帽的一端与上支撑座转动连接，另一端与下支撑座转动连接，螺母套杆套装在阶梯螺杆上并与其螺纹连接；2个方管架的一端分别固定在4个调节单元的螺纹套杆上，另一端与上顶板固连，4个套筒Ⅱ固定在上顶板下方，4个套筒Ⅰ固定在基板上且位置与4个套筒Ⅱ相对应，压缩弹簧两端分别固定在套筒Ⅰ、套筒Ⅱ内。

通过旋转四根阶梯螺杆，使螺母套杆一起水平向下，同时也使通过方管架连接的上顶板向下压紧压缩弹簧，向下提供下压力。

本发明中数据收集和分析方法均为常规方法。

本发明的有益效果在于：

本发明试验台可通过调速电机的转速调节、可调夹持臂机构的夹持力调节和下压调节机构的压力调节，测试不同频率、不同夹持力和不同下压力等多因素作用下，测量动力稳定车对轨枕或道砟下沉量、轨枕磨损、钢轨与轨枕之间弹簧扣件疲劳等的影响以及影响程度；能够在节约大量资源的基础上为有砟道床的养护和动力稳定车的振动研究提供数据支持；

本发明装置结构简单，使用方便可靠，适用市场推广应用。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为可调夹持臂机构、激振装置部分结构示意图；

图3为双转轴偏心块激振器部分结构示意图；

图4为双转轴偏心块激振器部分结构示意图；

图5为基板部分结构示意图；

图6为可调夹持臂机构部分结构示意图；

图7为下压调节机构部分结构示意图；

图8为调节单元结构示意图；

图中：1-道砟箱；2-钢轨；3-混凝土轨枕；4-压缩弹簧；5-中间连接件；6-夹持臂；7-定位块；8-轨道轮；9-套筒Ⅰ；10-基板；11-电机座；12-调速电机；13-电机法兰盘；14-万向轴联轴器；15-主轴；16-激振器法兰盘；17-翼板；18-双转轴偏心块激振器；19-螺杆；20-激振器机座；21-上传动齿轮；22-下传动齿轮；23-螺杆套筒连接件；24-螺杆套筒；25-螺杆；26-方管架；27-套筒Ⅱ；28-上顶板；29-支撑座底板；30-中间板；31-后部槽钢；32-上支撑座；33-上支撑盖；34-螺母套杆；35-阶梯螺杆；36-下支撑盖；37-下支撑座。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1-图8所示，本有砟轨道动力稳定装置的振动试验台包括嵌于地面之下的道砟箱1，其内有堆积而成的碎石道床，碎石道床上水平铺设有间距相同的三根混凝土轨枕3，混凝土轨枕上通过弹簧扣件安装有两根平行钢轨2，动力稳定装置设置在钢轨2上；动力稳定装置包括轨道轮8、基板10、主轴15、可调夹持臂机构、激振装置、下压调节机构，2个主轴15焊接固定在基板10底部，4个轨道轮8通过滚动轴承设置在2个主轴15的端部，轨道轮8设置在钢轨2上并与其滚动配合；激振装置安装在基板10上中心处， 激振装置包括双转轴偏心块激振器18、激振器机座20、上传动齿轮21、下传动齿轮22、激振器法兰盘16、电机法兰盘13、万向轴联轴器14、调速电机12、电机座11，电机座11通过膨胀螺丝固定在道砟箱的一侧的地面上，调速电机12通过螺栓固定在电机座11上，调速电机12输出轴与电机法兰盘13通过平键连接，电机法兰盘13通过螺栓与万向轴联轴器14一端连接，万向轴联轴器另一端与激振器法兰盘16通过螺栓固连，激振器法兰盘16与双转轴偏心块激振器18下端主轴通过平键连接，双转轴偏心激振器18下端主轴另一端与下传动齿轮22通过平键连接，下传动齿轮22与固定在双转轴偏心块激振器18上端主轴上的上传动齿轮21啮合，在双转轴偏心激振器18下端主轴、上端主轴的轴端小径处设有弹簧挡片，用于防止齿轮轴向位移，激振器法兰盘16、电机法兰盘13与万向轴联轴器之间设置有橡胶垫；双转轴偏心激振器18通过螺栓固定在激振器机座20内，激振器机座20通过螺栓固定在基板10上中心处，螺杆19通过螺帽设置在激振器机座20上部，用于紧固双转轴偏心块激振器；

2个可调夹持臂机构安装在基板10上并位于激振装置两侧，可调夹持臂机构包括翼板17、螺杆套筒连接件23、螺杆套筒24、螺杆25、中间连接件5、夹持臂6、定位块7，翼板17固定在基板10上并位于激振器机座20一侧，螺杆套筒连接件23一端与翼板17转动连接，另一端与螺杆套筒24一端的圆柱头转动配合连接，螺杆套筒内部攻有矩形螺纹，螺杆25一端设置在螺杆套筒24内并与螺杆套筒的矩形螺纹配合，螺杆25另一端与中间连接件5一端的螺栓孔转动连接，中间连接件5中部螺栓孔与翼板17转动连接，中间连接件5另一端与夹持臂6固定连接，夹持臂6通过螺栓与定位块7固连，定位块7顶在钢轨2的轨头外侧；

下压调节机构安装在基板及道砟箱上并位于激振装置上方，下压调节机构包括4个套筒Ⅰ9、4个套筒Ⅱ27、4个压缩弹簧4、4个调节单元、2个方管架26、上顶板28，其中调节单元包括螺母套杆34、阶梯螺杆35、上支撑盖33、上支撑座32、下支撑盖36、下支撑座37、支撑座底板29、中间板30、后部槽钢31，支撑座底板29、中间板30和后部槽钢31通过螺栓紧固连接，再通过支撑座底板和后部槽钢固定在道砟箱1侧壁上，上支撑座32、下支撑座37分别固定在支撑座底板29上下端处，上支撑盖33、下支撑盖36通过螺栓分别设置在上支撑座32、下支撑座37上，阶梯螺杆35带有六角螺帽的一端与上支撑座转动连接，另一端与下支撑座37转动连接，螺母套杆34套装在阶梯螺杆35上并与其螺纹连接；2个方管架26的一端分别固定在4个调节单元的螺纹套杆34上，另一端与上顶板28固连，4个套筒Ⅱ27焊接固定在上顶板28下方，4个套筒Ⅰ9焊接固定在基板上且位置与4个套筒Ⅱ27相对应，压缩弹簧4两端分别固定在套筒Ⅰ9、套筒Ⅱ27内。

上述装置使用时，首先对道砟箱1内的道砟进行预处理，按照铁路标准，使其堆积为标准的碎石道床；在试验台安装完毕之后，设定所需夹持力，先使用普通扳手，旋转夹持臂机构两侧的螺杆套筒，使夹持臂能够处于钢轨的斜上方且能通过旋转定位块接触钢轨，调节定位块至所需角度，用普通扳手将定位块与夹持臂通过螺栓紧固，由于夹持力是由螺杆套筒的扭矩转为轴向力，再沿着螺杆、中间连接件、夹持臂、定位块，最终作用于钢轨，通过已知的定位块与钢轨角度、夹持臂与定位块角度、夹持臂与中间连接件角度，中间连接件与螺杆角度，由理论力学计算得到所设夹持力对应的螺杆套筒的轴向力，再由轴向力与扭矩的关系公式，得到螺杆套筒的扭矩，通过扭矩扳手，旋转螺杆套筒，使螺杆轴向外伸，使其达到预设扭矩，即达到所设的夹持力；

夹持力设定后，再设定所需下压力，通过普通扳手同步旋转4个调节单元的阶梯螺杆，使上顶板水平下降，降至压缩弹簧原始长度，根据所需下压力，由已知的弹簧刚度，得到螺母套杆的下降位移，再由阶梯螺杆螺距，换算其阶梯螺杆所转圈数，再使用普通扳手同步旋转阶梯螺杆至所转圈数，即达到所设的下压力；

本振动试验台还包括加速度传感器、位移传感器、数据采集卡、信号放大器、计算机，加速度传感器、位移传感器分别与数据采集卡连接，数据采集卡通过信号放大器与计算机连接，6个加速度传感器、6个位移传感器安装在3根轨枕的上表面和侧面的几何中心处；还可以根据检测需要添加相应的其他传感器用于数据采集；

下压力设定后，启动调速电机，通过频率与转速的换算，调节至与所设频率等同的转速，即可开始数据信号采集，待测数据信息采集结束后，关闭调速电机，卸载下压力、夹持力，根据不同频率、不同夹持力、不同下压力，分析动力稳定车对轨枕或道砟下沉量、轨枕磨损、钢轨与轨枕之间弹簧扣件疲劳等的影响以及影响程度。