栅栏型不打孔式剪力传感器制造技术

栅栏型不打孔式剪力传感器，涉及轮轨力的精确测量技术领域，本实用新型专利技术为了解决现有的剪力传感器的测量精度低、维护保养困难等问题。应变测量部件包括防滑齿和敏感工作面，敏感工作面位于防滑齿的中心，应变片粘贴于敏感工作面上；不锈钢保护壳包括防护套筒和基座，不锈钢保护壳套在应变测量部件外侧，防护套筒和基座可拆卸连接；基座与固定夹具相接触的一端设有半球形压紧球槽；传感器与钢轨接触的端面上设置有密封罩，密封罩套在防护套筒的外侧；密封罩为橡胶罩；防滑齿为多层，且呈同心圆形分布。本实用新型专利技术测量数据更加精准，灵敏度稳定性更高，安装及维护更加简单方便。适用于测量轮轨力。

【技术实现步骤摘要】
栅栏型不打孔式剪力传感器
本技术涉及轮轨力的精确测量

技术介绍
我国拥有世界上最长的铁路运输线，是铁路运输业发展最迅速的国家之一。近几年来由于高速及重载铁路的大力发展，监测列车运行状态，确保列车行车安全，促进铁路部门更有效地利用信息化手段，构建更加科学的基于信息融合的行车安全监控体系框架，实施铁路运输行车全过程的动态监控，不断发现和剔除不安全因素，降低安全事故发生率，提高铁路行车安全监控与管理整体水平，成为研究的重要课题。在铁路车辆的运行过程中，轮轨力的监测对保障列车行车安全具有非常重要的意义。依据安全监控系统中通过测力传感器监测得到的轮轨间相互作用的垂向力和横向力，及其相互作用的关系，可计算得出脱轨系数、轮重减载率、踏面损伤当量等评价动力学性能的指标，进而研究脱轨机理、轮轨磨耗和伤损机理，保障铁路运输安全。因此，精确的测量轮轨力，将直接关系到对列车运行状态的准确判断。剪力传感器作为测量垂向力的重要传感器，被用于列车运行状态安全监测系统中轮轨力的连续测量，通过传感器精确的测量数据实时监测车辆的运行品质，确保铁路运输安全。它的测量精度会极大的影响到系统监测及预报数据的准确性。剪力传感器在现阶段的研究中多分为两类，即需要在钢轨上钻孔的剪力传感器和不打孔式剪力传感器。前者是利用钢轨在外力作用下引起安装孔的变形，从而挤压剪力传感器使其受力，测量出相应位置的剪应力大小。此种剪力传感器需要在钢轨上钻孔，不仅损坏钢轨本身，影响钢轨寿命及测力精确度，也是被铁路规定所明令禁止的，已基本被淘汰。而不打孔式剪力传感器由于其安装方式的改进，无需在钢轨上打孔，即可准确测量钢轨所受剪力，不破坏钢轨结构，也不影响钢轨的工作状态及使用寿命，在机车车辆称重及轮轨力测量方面被广泛应用。但现有的不打孔式剪力传感器仍存在对安装操作的准确性、规范性要求高，测量精度及准确性易受影响；且密封程序繁琐，耗时长，工作量大，后期维护保养困难等问题，急待改进。
技术实现思路
本技术为了解决现有的剪力传感器的测量精度低、密封程序繁琐，维护保养困难的问题，从而提供栅栏型不打孔式剪力传感器。本技术所述的栅栏型不打孔式剪力传感器，包括应变测量部件、不锈钢保护壳和固定夹具；应变测量部件包括防滑齿和敏感工作面，敏感工作面位于防滑齿的中心，应变片粘贴于敏感工作面上；不锈钢保护壳包括防护套筒和基座，不锈钢保护壳套在应变测量部件外侧，防护套筒和基座可拆卸连接；基座与固定夹具相接触的一端设有半球形压紧球槽；固定夹具用于固定该传感器；还包括密封罩；传感器与钢轨接触的端面上设置有密封罩，密封罩套在防护套筒的外侧；密封罩为橡胶罩；防滑齿为多层，且呈同心圆形分布。优选的是，所述固定夹具包括预紧螺杆和压紧球；预紧螺杆上设有半球形压紧球槽，与基座的半球形压紧球槽形成一个球形空腔，该球形空腔内部放置压紧球，固定夹具通过压紧球对栅栏型不打孔式剪力传感器施加预紧力。优选的是，所述防滑齿为2层到9层。本技术的工作原理：在安装剪力传感器前，使用打磨工具将钢轨轨腰中和轴处打磨出局部光滑平面，以保证应变测量部件中的防滑齿能够均匀受力。通过固定夹具将剪力传感器夹紧固定在钢轨轨腰上，多层防滑齿在增大力的传递效率的同时，也增加了剪力传感器与钢轨的摩擦力，使剪力传感器与钢轨紧密贴合，构成一体弹性变形体。防护套筒外侧的橡胶密封罩受压后变形收缩，对传感器中的敏感元件起到密封保护作用。当车轮压过钢轨时，由于传感器安装位置两侧的枕木支撑使钢轨形成简支结构，钢轨变形带动应变测量部件中的防滑齿发生形变，进而使敏感工作面上的应变片产生形变，引起应变片电阻变化导致惠斯通电桥失衡，传感器产生电压信号输出。由传感器的应变力测量值与钢轨形变的对应关系，精确的测量出钢轨相应位置所受力的大小。本技术的有益效果：应变测量部件中以同心圆结构分布的多层防滑齿的设计，大大增加了力的传递效率，同时增加了剪力传感器与钢轨的摩擦力，使剪力传感器与钢轨紧密贴合，构成一体弹性变形体，提高了测量精度。密封罩的设计，且采用橡胶材质，受压后变形收缩，可使防护套筒内部形成密闭空间，起到对敏感元器件防尘及防水等的保护作用，简化了传感器密封程序，使安装维护更加方便，且对钢轨无任何破坏性的影响。综上所述，本技术的栅栏型不打孔式剪力传感器与现有剪力传感器相比，提高了传感器的测量精度，简化了传感器的密封过程。具有测量数据更加精准，灵敏度稳定性更高，安装及维护更加简单方便等优点。附图说明图1是具体实施方式一所述的栅栏型不打孔式剪力传感器的立体结构示意图；6为信号传输电缆；图2是具体实施方式一中的栅栏型不打孔式剪力传感器的主视图；图3是图2的右视图；图4是图3的C-C向剖视图；图5是具体实施方式一所述的栅栏型不打孔式剪力传感器的离散结构示意图；图6是具体实施方式一所述的栅栏型不打孔式剪力传感器的安装结构的立体示意图；图7是具体实施方式一所述的栅栏型不打孔式剪力传感器的安装结构的主视图；图8是图7的俯视图；图9是图7的A-A向剖视图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至图9具体说明本实施方式，本实施方式所述的栅栏型不打孔式剪力传感器，包括应变测量部件、不锈钢保护壳和固定夹具；应变测量部件11包括防滑齿1和敏感工作面2，敏感工作面2位于防滑齿1的中心，应变片粘贴于敏感工作面2上；不锈钢保护壳包括防护套筒3和基座4，不锈钢保护壳套在应变测量部件外侧，防护套筒3和基座4可拆卸连接；基座4与固定夹具相接触的一端设有半球形压紧球槽7；固定夹具用于固定该传感器；还包括密封罩5；传感器与钢轨接触的端面上设置有密封罩5，密封罩5套在防护套筒3的外侧；密封罩5为橡胶罩；防滑齿1为多层，且呈同心圆形分布。在本实施方式中，多层防滑齿1增加了力的传递效率，同时增加剪力传感器与钢轨的摩擦力，使剪力传感器与钢轨紧密贴合，构成一体弹性变形体，提高测量精度。在本实施方式中，密封罩5为橡胶罩，受压后变形收缩，可使防护套筒3内部形成密闭空间，起到对敏感元器件防尘及防水等的保护作用，简化了传感器密封程序，使安装维护更加方便，且对钢轨无任何破坏性的影响。具体实施方式二：参照图6至图9具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的栅栏型不打孔式剪力传感器作进一步限定，本实施方式中，所述固定夹具包括预紧螺杆8和压紧球9；预紧螺杆8上设有半球形压紧球槽，与基座4的半球形压紧球槽7形成一个球形空腔，该球形空腔内部放置压紧球9，固定夹具通过压紧球9对栅栏型不打孔式剪力传感器施加预紧力。在本实施方式中，通过固定夹具的预紧螺杆8对压紧球9施加预紧力，拧紧固定夹具的防松螺母10，将剪力传感器夹紧固定在钢轨轨腰上，多层防滑齿1在增大力的传递效率的同时，也增加了剪力传感器与钢轨的摩擦力，使剪力传感器与钢轨紧密贴合，构成一体弹性变形体。当车轮压过钢轨时，由于传感器安装位置两侧的枕木支撑使钢轨形成简支结构，钢轨变形带动应变测量部件防滑齿1发生形变，进而使敏感工作面2上的应变片产生形变，引起应变片电阻变化导致惠斯通电桥失衡，传感器产生电压信号输出。由传感器的应变力测量值与钢轨形变的对应关系，精确的测量出钢轨相应位置所受力的大小。具有压紧球9结构的固定夹具使紧固力的角度更易于控制，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
栅栏型不打孔式剪力传感器，包括应变测量部件、不锈钢保护壳和固定夹具；应变测量部件(11)包括防滑齿(1)和敏感工作面(2)，敏感工作面(2)位于防滑齿(1)的中心，应变片粘贴于敏感工作面(2)上；不锈钢保护壳包括防护套筒(3)和基座(4)，不锈钢保护壳套在应变测量部件外侧，防护套筒(3)和基座(4)可拆卸连接；基座(4)与固定夹具相接触的一端设有半球形压紧球槽(7)；固定夹具用于固定该传感器；其特征在于，还包括密封罩(5)；传感器与钢轨接触的端面上设置有密封罩(5)，密封罩(5)套在防护套筒(3)的外侧；密封罩(5)为橡胶罩；防滑齿(1)为多层，且呈同心圆形分布。

【技术特征摘要】
1.栅栏型不打孔式剪力传感器，包括应变测量部件、不锈钢保护壳和固定夹具；应变测量部件(11)包括防滑齿(1)和敏感工作面(2)，敏感工作面(2)位于防滑齿(1)的中心，应变片粘贴于敏感工作面(2)上；不锈钢保护壳包括防护套筒(3)和基座(4)，不锈钢保护壳套在应变测量部件外侧，防护套筒(3)和基座(4)可拆卸连接；基座(4)与固定夹具相接触的一端设有半球形压紧球槽(7)；固定夹具用于固定该传感器；其特征在于，还包括密封罩(5)；传感器与钢轨接触的端面上设置有密封罩(5)，密...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓强，马宏伟，苏玉东，王琳琳，周嵩，邢政，王清海，
申请(专利权)人：哈尔滨威克科技有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23