一种铁路工程载荷状况的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种铁路工程载荷状况的检测系统的检测方法，包括如下步骤：S1、钢轨清洗、称重，S2、将钢轨与基台固定连接，S3、将试验机连接在钢轨的上端，S4、同样载荷、不同转速下进行滚动磨损试验，计算磨损量；S5、不同载荷、同样转速下进行滚动磨损试验，计算磨损量；S6、用光学显微镜对试样的表面形貌及表面磨痕进行观察；本发明专利技术提供的检测方法，通过双圆盘和试验机模拟列车对钢轨的载荷及摩擦受损，真实地模拟了钢轨在服役过程中的实际工况，并通过液压缸的上下运动方便地向其施加法向载荷，实现了钢轨的复合载荷的精确检测，测试的数据结果可靠性高，避免了人为误差，试验重复性好，且操作简单方便，减轻了劳动强度。

A test method for load condition of Railway Engineering

【技术实现步骤摘要】
一种铁路工程载荷状况的检测方法
本专利技术属于检测工艺
，具体涉及一种铁路工程载荷状况的检测方法。
技术介绍
钢轨在制造、焊接和车轮碾压等条件下，容易在表面产生裂纹、压溃、凹陷等损伤，每年由此引起的安全事故和经济损失十分巨大，轮轨滚动接触会伴随着疲劳与磨损的发生，在钢轨上主要体现在以下问题：一是曲线段上钢轨侧磨问题突出，剥离掉块问题严重，二是在直线段上，由于钢轨承受的压力非常大，轨头会发生飞边现象，三是由于车轮对钢轨的频繁往复的碾压作用，使轨头表层出现疲劳，引起轨头表层剥离掉块，四是列车轴重和运行频繁程度的增大，加重了钢轨的剥离伤块。钢轨在轨道结构中是一个关键部件，它在轮轨接触中直接承受重量，并接受列车载荷的循环往复作用，将载荷传递到轨枕和道碴，在铁路运输中起着承上启下的作用，钢轨的疲劳损伤大多数为产生于轨头的核伤，这种损伤随着通过钢轨总载荷的增加而增多，疲劳裂纹源通常由钢轨内的夹杂物发起，在交变载荷的重复作用下，裂纹会逐渐扩展，最后裂纹形成为核伤且表面伤损贯通，氧化形成黑核。受环境、载荷和施工因素等的影响，钢结构构件不可避免地会出现带裂纹缺陷工作的状态，钢轨由于长时间承受车轮的循环碾压产生接触应力集中，在服役过程中会产生疲劳损伤，由于轮轨滚动接触疲劳，不仅钢轨表面裂纹会发展到一定深度引起钢轨核伤，轨头表面剥离掉块后会形成凹坑，凹坑底部再次萌生的裂纹也会引起核伤，钢轨在服役过程中也会出现带裂纹工作的状态，这些裂纹在车轮的循环载荷下可能会发生扩展而导致钢轨的断裂破坏，造成严重的事故，因此，对钢轨的裂纹缺陷安全性进行检测具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中所提出的问题，而提供一种钢轨的复合载荷的精确检测，测试的数据结果可靠性高，避免了人为误差，试验重复性好的铁路工程载荷状况的检测方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种铁路工程载荷状况的检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、依据试样尺寸要求加工钢轨试件，用超声波清洗仪清洗试样表面，用酒精清洗擦拭后吹干，再用精度为10-4g的电子天平测量试样质量，每个试样测量三次取平均值，最后将试样分类封装，准备试验备用；S2、将试样固定在基台的上端，在双圆盘内安装同轴心的法兰盘，并将双圆盘的两侧通过支撑组件与基台固定连接；S3、将液压缸的输出轴的两侧均通过连杆对称连接至法兰盘的两侧，且保持液压缸输出轴和双圆盘的轴心重合，同时将试验机通过固定轴连接在液压缸的上端；S4、通过旋转电机驱动双圆盘在试样上旋转，通过试验机向试样施加载荷，双圆盘分别于不同转速下进行试验，试验在滚动摩擦状态下进行，摩擦工况为干摩擦，完成滚动磨损试验；S5、对钢轨进行清洗称重，利用试验前后钢轨质量差可求出磨损量；S6、通过试验机施加不同载荷，重复步骤S4和S5，采用线切割机将钢轨试样切割成合适大小，用光学显微镜对试样在不同转速和载荷条件下的表面形貌及表面磨痕进行观察。进一步的，所述双圆盘的转速为200r/min和400r/min，试验循环为50000转。进一步的，所述试验机的最大试验力为2000N，所述双圆盘的最大摩擦力矩为15N·m。进一步的，所述基台的上端设钢轨，所述钢轨的上端连接双圆盘，所述液压缸的输出轴通过连杆连接双圆盘，所述液压缸的上端设固定轴，所述双圆盘的两侧均通过支撑组件连接基台的上表面。进一步的，所述双圆盘内设安装法兰盘，所述法兰盘上设若干安装孔，所述连杆通过安装孔螺栓连接法兰盘。进一步的，所述支撑组件包括支撑杆、横杆和竖杆，所述支撑杆的一端通过安装孔连接双圆盘，所述支撑杆的另一端连接横杆的一端，所述横杆的另一端垂直连接竖杆。进一步的，所述固定轴的上端连接试验机；所述试验机为加压试验机，所述加压试验机包括第二液压缸，所述第二液压缸上的第二输出轴与固定轴的上端固定连接。所述第二液压缸的缸体通过固定杆与基台固定连接。进一步的，所述横杆和竖杆均螺栓连接基台。进一步的，所述第一液压缸、第二液压缸、第一输出轴、第二输出轴的轴心重合。进一步的，所述第一液压缸、第二液压缸、第一输出轴、第二输出轴的轴心与双圆盘的重心在一条竖直的直线上。进一步的，所述支撑杆采用与钢轨相同材质的钢结构，所述支撑杆与基台的水平夹角为15-60°。进一步的，所述基台的上端设旋转电机，所述旋转电机的输出轴连接双圆盘的轴心。进一步的，所述钢轨的底部通过传感垫板连接基台的上表面，所述传感垫板替换铁路钢轨下面安装的既有标准件-绝缘缓冲垫板，传感垫板与绝缘缓冲垫板具有相同的机械性能。进一步的，所述钢轨的最大接触应力Q满足：Q=3P(E1+E2)/2π(ν1+ν2),其中P为钢轨所受的垂向载荷（N），E1、E2分别为双圆盘和钢轨材料的弹性模量，ν1、ν2分别为双圆盘和钢轨材料的泊松比。进一步的，所述钢轨的磨损率满足：V=m/t，其中V为钢轨的磨损率（g/m），m表示磨损质量（g），t表示磨损时间（min）。进一步的，模拟列车的轴重，所述试样钢轨受到的施加载荷分别为430N、500N、570N、650N。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的一种铁路工程载荷状况的检测方法，通过双圆盘和试验机模拟列车对钢轨的载荷及摩擦受损，真实地模拟了钢轨在服役过程中的实际工况，并通过液压缸的上下运动方便地向其施加法向载荷，轮轨试样的持续循环碾压会使试样产生疲劳和磨损现象，实现了钢轨的复合载荷的精确检测，测试的数据结果可靠性高，避免了人为误差，试验重复性好，且操作简单方便，减轻了劳动强度。2、本专利技术提供的一种铁路工程载荷状况的检测方法，双圆盘通过支撑组件螺钉侧向连接，可以通过螺钉的侧向安装、拆卸，可以快捷地更换支撑杆的角度，使试验操作更加简单、方便。3、本专利技术提供的一种铁路工程载荷状况的检测方法，通过试验机的垂向载荷测试两种材料的力学性能，获取两种钢材的屈服强度、抗拉强度等基本力学性能数据，在不同载荷和不同转速下进行滚动磨损试验，试验过程由计算机和专用软件对各个参数进行测量和记录，可实时显示、记录时间-摩擦系数曲线，对所记录的时间-摩擦系数曲线进行整理分析可得不同条件下的摩擦系数值，分析了不同载荷对钢轨试样的磨损率的影响，对试样表面的磨损形貌以及试样的塑性变形层进行分析。附图说明图1是本专利技术一种铁路工程载荷状况的检测方法流程图。图2是现有技术中铁路轮对和钢轨的连接示意图。图3是本专利技术检测各部件连接结构示意图。图4是本专利技术钢轨和基台连接示意图。图5是本专利技术双圆盘和基台连接示意图。图6是本专利技术双圆盘示意图。图7是本专利技术不同载荷下双圆盘和钢轨的平均值和标准差示意图。图8是本专利技术不同载荷下摩擦系数变化示意图。图9是本专利技术钢轨磨损率随载荷变化示意图。图中：1、基台；2、双圆盘；3、连杆；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路工程载荷状况的检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、依据试样尺寸要求加工钢轨（7）试件，用超声波清洗仪清洗试样表面，用酒精清洗擦拭后吹干，再用精度为10

【技术特征摘要】
1.一种铁路工程载荷状况的检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、依据试样尺寸要求加工钢轨（7）试件，用超声波清洗仪清洗试样表面，用酒精清洗擦拭后吹干，再用精度为10-4g的电子天平测量试样质量，每个试样测量三次取平均值，最后将试样分类封装，准备试验备用；
S2、将试样固定在基台（1）的上端，在双圆盘（2）内安装同轴心的法兰盘（13），并将双圆连接试验机盘（2）的两侧通过支撑组件与基台（1）固定连接；
S3、将液压缸（4）的输出轴的两侧均通过连杆（3）对称连接至法兰盘（13）的两侧，且保持液压缸（4）输出轴和双圆盘（2）的轴心重合，同时将试验机（6）通过固定轴（5）连接在液压缸（4）的上端；
S4、通过旋转电机（8）驱动双圆盘（2）在试样上旋转，通过试验机（6）向试样施加载荷，双圆盘（2）分别于不同转速下进行试验，试验在滚动摩擦状态下进行，摩擦工况为干摩擦，完成滚动磨损试验；
S5、对钢轨（7）进行清洗称重，利用试验前后钢轨（7）质量差可求出磨损量；
S6、通过试验机（6）施加不同载荷，重复步骤S4和S5，采用线切割机将钢轨（7）试样切割成合适大小，用光学显微镜对试样在不同转速和载荷条件下的表面形貌及表面磨痕进行观察。


2.根据权利要求1所述的一种铁路工程载荷状况的检测方法，其特征在于：所述双圆盘（2）的转速为200r/min和400r/min，试验循环为50000转。


3.根据权利要求1所述的一种铁路工程载荷状况的检测方法，其特征在于：所述试验机（6）的最大试验力为2000N，所述双圆盘（2）的最大摩擦力矩为15N·m。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巍，衣建妮，郭志戎，侯园园，李江，
申请(专利权)人：郑州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南;41