專利名稱：無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，具體為針對無縫鋼軌，采用周期振動方法實現(xiàn)應(yīng)力放散，屬鐵路行業(yè)無縫軌道的應(yīng)力放散專用機械產(chǎn)品領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無縫線路是當前國內(nèi)外在鐵路中普遍采用的主型軌道結(jié)構(gòu)，在鐵路建設(shè)中普遍采用，目前的一次鋪設(shè)無縫線路施工技術(shù)，歸納起來主要有單枕、群枕和長軌排捕設(shè)法三種， 其中單枕鋪設(shè)法取消了傳統(tǒng)的軌排組裝基地，長鋼軌、軌枕直接運抵工地進行鋪設(shè)，其綜合作業(yè)效率高，技術(shù)先進、實用、可靠，我國的高鐵技術(shù)雖然處于世界領(lǐng)先水平，但是長期以來，在無縫線路的鋪設(shè)和維護過程中，對于其應(yīng)力放散方法和工藝還相對落后，基于我國鐵路建設(shè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，更高效的新型應(yīng)力放散方法及設(shè)備亟待進一步研究。為了確保無縫線路鋼軌的剛度和直線度，現(xiàn)行的拉伸鋼軌方法主要以人工牽引的機械式為主，它是使用高強螺栓、扣板式扣件或彈條扣件對鋼軌進行約束，將一段500m長的鋼軌一端固定，另一端施加400t的拉力，對鋼軌進行拉伸，使其鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，但這時會出現(xiàn)靠近拉伸端拉應(yīng)力大，遠離拉伸端小的不均勻分布情況，不利于鋼軌的應(yīng)力均勻放散；另一方面，測量應(yīng)力放散的效果主要采用劃線法，這使得整套設(shè)備體積大且笨重，作業(yè)過程勞動強度大，效率低，憑經(jīng)驗操作因素多，測量結(jié)果不精確。也有采用液壓撞軌器進行應(yīng)力放散方法，如中國發(fā)明專利《無縫線路應(yīng)力放散撞軌裝置》(申請?zhí)?01010242615.7申請日 2010-08-02)所采用的，是由液壓泵、沖擊裝置和撞軌裝置組成的液壓撞軌裝置；中國實用新型專利《液壓撞軌器》(申請?zhí)?00820112869.5申請日2008-04-30)所公開的，是由汽油發(fā)動機、油泵總成及油箱、擊發(fā)機構(gòu)、撞軌滑塊、車架及車輪構(gòu)成的液壓撞軌裝置，以上兩種液壓撞軌裝置，其不足之處在于撞擊力較大，作業(yè)速度相對較慢；其次是沒有在作業(yè)現(xiàn)場安裝傳感器并檢測鋼軌的應(yīng)力放散效果；其三是撞擊設(shè)備整體較重，不利于操作者安裝和運輸，其四是安裝于鋼軌上的撞軌機無防傾覆裝置，不利于于作業(yè)中設(shè)備平穩(wěn)的定位在鋼軌上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對背景技術(shù)所述問題，提出一種無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，它是以周期振動式氣液增壓的方式實現(xiàn)鋼軌應(yīng)力均勻化裝置，輔以應(yīng)力傳感器現(xiàn)場檢測鋼軌的應(yīng)力放散效果，以機液電一體化的自動模式進行應(yīng)力放散作業(yè)，整機設(shè)備重量輕，并有防傾覆裝置保證小車工作時不向側(cè)面傾覆，降低了勞動強度，提高了工作效率與質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述激振法應(yīng)力放散，是以周期振動式氣液增壓的方式實現(xiàn)沖擊式撞軌動作，并利用檢測控制系統(tǒng)實時監(jiān)控鋼軌應(yīng)力狀態(tài)，以完成整個應(yīng)力放散作業(yè)，其工作原理是基于激振原理，利用沖擊式氣液增壓缸周期性撞擊夾具，產(chǎn)生一系列的縱波傳遞能量使鋼軌應(yīng)力均勻化，并讓該縱波使鋼軌達到激振效果，在分析鋼軌在受到400t拉力作用下的頻率，運用ANSYS軟件對鋼
3軌進行一系列的模態(tài)分析，并通過對鋼軌前十階模態(tài)數(shù)值的分析，結(jié)合現(xiàn)有應(yīng)力放散設(shè)備的工作頻率和相關(guān)的撞軌系統(tǒng)在各階模態(tài)下的響應(yīng)情況分析實驗，得出符合本發(fā)明應(yīng)力放散裝置的激振頻率值為0. 3 1Hz，激振力為12 16kN。無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于該裝置由行走小車、沖擊單元、夾緊裝置及檢測控制系統(tǒng)四部分組成；所述沖擊單元由沖擊式氣液增壓缸及其氣動控制回路和外接氣源組成，沖擊式氣液增壓缸是一個多級圓筒狀金屬缸體，所述增壓缸內(nèi)，有沖擊桿(401)、活塞(409)、活塞桿(413)、帶孔法蘭盤、二個油液腔和五個氣壓腔；自沖擊桿 (401) —端至增壓缸底座法蘭(417)端，為別是氣壓腔(431)、油液腔(406)、油液腔(408)、 氣壓腔(410)、氣壓腔(412)、氣壓腔(414)和氣壓腔(416)，沖擊桿001)的活塞隔開氣壓腔(431)與油液腔(406)，油液腔(406)和油液腔(408)之間有帶孔法蘭盤(407)，氣壓腔 (410)和氣壓腔(412)之間有帶孔法蘭盤(411)，氣壓腔(412)和氣壓腔(414)之間有活塞桿(413)，氣壓腔(414)和和氣壓腔(416)之間是帶孔法蘭盤(415)，增壓缸缸體兩端是法蘭盤(402)和(417);其工作原理是由缸體端部法蘭盤(417)、氣壓腔(416)和氣壓腔(414)、 帶氣孔法蘭盤(415)和活塞桿(413)端面間形成的沖擊氣缸，起到很強的沖擊作用，當活塞桿(413)進入油液腔(406)后，利用氣液增壓作用，達到更好的沖擊增力效果，又由于沖擊過程是循環(huán)進行的，沖擊頻率由調(diào)節(jié)氣體回路中的兩行程閥間的距離來調(diào)定，從而達到?jīng)_擊桿周期振動式的沖擊撞軌動作效果。如上所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述的夾緊裝置包括夾具體、側(cè)面活塊、上活塊、襯套、砧座和螺栓緊固件；夾具體截面為“人”字狀剛體，有對稱的四個螺栓將夾具體緊固于小車的槽鋼上，側(cè)面活塊為長條型，側(cè)面活塊帶有的支撐腳插在夾具體下部兩內(nèi)側(cè)窄槽內(nèi)，夾具體兩側(cè)下部，還有螺栓通過襯套將側(cè)面活塊與鋼軌沿水平方向夾緊；“人”字型夾具體上部有通孔螺紋，通孔螺紋內(nèi)有螺栓將其下端掛接的上活塊與鋼軌在垂直方向上夾緊；砧座為圓型受力塊，安裝在夾具體上。如上所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述的行走小車其小車是經(jīng)加工的槽鋼及固聯(lián)在槽鋼上的行走輪、防覆輪、拖運輪、把手、沖擊桿導(dǎo)向支撐塊，沖擊單元和夾緊裝置也固聯(lián)在槽鋼上，槽鋼上還固聯(lián)有分列于小車兩邊的側(cè)板，側(cè)板上安裝有檢測控制系統(tǒng)、氣動三大件和鋼軌應(yīng)力監(jiān)測單元；行走輪是可在鋼軌上滾動行走的塔輪，行走輪每兩個一組共四個，分列于小車兩端四角；防覆輪位于鋼軌兩側(cè)肋部，防覆輪與拖運輪安裝在防覆輪軸的兩端，防覆輪軸中部有外螺紋，固聯(lián)在小車槽鋼上的防覆輪軸套有內(nèi)螺紋，防覆輪軸外螺紋與防覆輪軸套內(nèi)螺紋旋接；把手為門字型，安裝在小車兩端上；小車上還有對增壓缸沖擊桿起導(dǎo)向支撐作用的導(dǎo)向支撐塊；其有益效果是將行走輪做成塔輪的形狀能夠使輪與軌道的接觸更可靠，減輕鋼軌的局部應(yīng)力集中，降低整個裝置的重心，提高作業(yè)和行走時小車的穩(wěn)定性；防覆輪可平衡整個小車的傾覆力矩，以確保作業(yè)時小車的穩(wěn)定性；拖運輪方便于小車不在鋼軌上工作時的拖運；把手有利于小車的拖運及起吊，檢測控制系統(tǒng)安放在小車側(cè)板上，分列于小車兩邊，方便人工操作，并使小車兩側(cè)受力平衡。如上所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，所述的檢測控制系統(tǒng)安裝有控制本裝置作業(yè)的各種電、氣元件，其特征在于所述的檢測控制系統(tǒng)中，還有檢測應(yīng)力的應(yīng)變片和沖擊頻率調(diào)節(jié)器兩個部分，應(yīng)變片安裝在待作業(yè)的鋼軌上，沖擊頻率調(diào)節(jié)器是兩個調(diào)節(jié)沖擊桿工作行程的行程閥，所述行程閥安裝在沖擊桿伸出氣液增壓缸外部分圓柱桿前端的小車上；其工作原理是在500m施工線路上每隔一段距離貼有用以檢測鋼軌內(nèi)部應(yīng)力變化情況的應(yīng)變片，檢測間隔相同的每段鋼軌在放散作業(yè)過程中的應(yīng)力變化狀態(tài)，通過觀測各段應(yīng)力傳感器上所示應(yīng)力值是否相等，以確定應(yīng)力放散作業(yè)是否達到放散要求，實現(xiàn)對整個放散作業(yè)過程的實時監(jiān)測；調(diào)節(jié)兩個行程控制閥之間的距離，即可調(diào)節(jié)沖擊頻率。本發(fā)明的有益效果是
1、行走小車由行走輪支撐并帶動整個設(shè)備在鋼軌上行走，把手和拖運輪方便于小車的搬運，防覆輪可以平衡小車的傾覆力矩，以保證作業(yè)時小車的平穩(wěn)。2、沖擊式氣液增壓缸利用較低的氣源壓力，通過沖擊氣缸沖擊活塞桿及氣液近十倍的增壓，提高了沖擊效率，它將氣液增壓缸3s左右積蓄的能量瞬間釋放，形成強大的撞擊力，并且周期振動式的撞擊，使能量以縱波的形式傳遞疊加，在滿足沖擊力要求的條件下，激起鋼軌的共振態(tài)，達到更好的應(yīng)力放散效果。3、夾緊裝置主要是采用螺旋鎖緊的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)比現(xiàn)行使用的楔形塊夾緊更大的增力比，夾具易松緊，如與力矩扳手配套使用，能更好地控制旋緊力，從而滿足撞擊力所需的夾緊力要求，解決了現(xiàn)行方法需要依靠工人經(jīng)驗估測夾緊力的問題。4、檢測控制系統(tǒng)包括應(yīng)力檢測和工作頻率調(diào)定，實現(xiàn)了對整個放散作業(yè)過程的實時監(jiān)測，相比現(xiàn)行劃線法而言測量更精確。5、小車的重心低，質(zhì)量小，集夾緊裝置，撞擊單元和檢測控制系統(tǒng)于一體，體車質(zhì)量小于lOOKg，相比現(xiàn)行設(shè)備約400Kg輕便了很多。


附圖1為本發(fā)明實施例主視附圖2為圖1之俯視附圖3為圖1沿A—A立面剖視附圖4為圖3側(cè)視附圖5為沖擊式氣液增壓缸及控制原理附圖6為圖1沿A’ -A'立面剖視附圖7為圖6中的夾具體沿B—B立面剖視附圖8為圖6側(cè)視圖(未顯示鋼軌部分)。
具體實施例方式附圖中的標記
附圖1，201—拖運輪，202—防覆輪軸，203—把手，204—行走輪，205—夾具體，206—導(dǎo)向支撐塊，207—沖擊式氣液增壓缸，208—槽鋼，209—鋼軌，210—靠覆板，211—側(cè)板。附圖2中，214—行走輪軸，216—螺栓，217—銷釘，220—銷釘，221—螺栓，2 — 固定板，310—定位孔，603—螺栓。附圖3、附圖4中，301 —卡簧，302—防覆輪，303—定位銷，304—防覆輪軸套， 307—螺栓，312—行走輪軸承，322—拖運輪軸承。附圖5中，401—沖擊桿，402—法蘭盤，406—油液腔，408—油液腔，409—活塞， 410—氣壓腔，411 一帶孔法蘭盤，412—氣壓腔，413—活塞桿，414一氣壓腔，415—帶孔法蘭盤，416—氣壓腔，417—底座法蘭，418—氣孔，420—氣孔，421—氣孔，424—氣孔，似8—油孔，431—氣壓腔，434—氣孔；502—氣動換向閥，503—調(diào)節(jié)閥，504—單向閥，505—行程閥， 506—行程閥，507—單向閥，508—調(diào)節(jié)閥，509—單向閥，510—單向閥，511—手動換向閥， 512—氣動換向閥，513—氣源，514—空氣過濾器，515—減壓閥，516—壓力表，517—油霧器，518—行程觸點。附圖6中，601—側(cè)面活塊，602—襯套，603—夾緊螺栓，604—鎖緊螺母，607—鎖緊孔，608—襯套，609—夾緊螺栓，610—鎖緊螺母，611—螺栓，612—上活塊。附圖7、附圖8中，618—姑座，619—螺栓，622—鎖緊孔，623—窄槽。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進一步說明
參照附圖1至附圖5，本發(fā)明所公開的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，由行走小車、沖擊單元、夾緊裝置及檢測控制系統(tǒng)四部分組成；沖擊單元由沖擊式氣液增壓缸和外接氣源組成，沖擊式氣液增壓缸是一個多級圓筒狀金屬缸體，增壓缸內(nèi)，有沖擊桿401、活塞409、 活塞桿413、帶孔法蘭盤、二個油液腔和五個氣壓腔；自沖擊桿401 —端至增壓缸底座法蘭 417端，為別是氣壓腔431、油液腔406、油液腔408、氣壓腔410、氣壓腔412、氣壓腔414和氣壓腔416，沖擊桿401的活塞隔開氣壓腔431與油液腔406，油液腔406和油液腔408之間有帶孔法蘭盤407，氣壓腔410和氣壓腔412之間有帶孔法蘭盤411，氣壓腔412和氣壓腔414之間有活塞桿413，氣壓腔414和氣壓腔416之間是帶孔法蘭盤415，增壓缸缸體兩端是法蘭盤402和417。參照附6至附圖8，夾緊裝置包括夾具體205、側(cè)面活塊601、上活塊612、襯套602、 砧座618和緊固件螺栓；夾具體截面為“人”字狀剛體，有對稱的四個螺栓216將夾具體205 緊固于行走小車的槽鋼208上，側(cè)面活塊601為長條型，側(cè)面活塊601帶有的支撐腳插在夾具體205下部兩內(nèi)側(cè)窄槽623內(nèi)，夾具體205兩側(cè)下部，還有夾緊螺栓603通過襯套602將側(cè)面活塊601與鋼軌209沿水平方向夾緊并利用鎖緊螺母604防松；“人”字型夾具體205 上部有通孔螺紋，通孔螺紋內(nèi)有夾緊螺栓609將其下端通過螺栓611掛接的上活塊612與鋼軌609在垂直方向上夾緊并利用鎖緊螺母610防松；砧座618為圓型受力塊，砧座618通過螺栓619安裝在夾具體205上。如附圖1、附圖2和附圖3，行走小車是經(jīng)加工的槽鋼208及固聯(lián)在槽鋼208上的行走輪204、防覆輪302、拖運輪201、把手203、沖擊桿401的導(dǎo)向支撐塊206，沖擊單元的沖擊式氣液增壓缸207和夾緊裝置夾具體205也固聯(lián)在槽鋼208上，槽鋼208上還固聯(lián)有分列于小車兩邊的側(cè)板211，側(cè)板上安裝有檢測控制系統(tǒng)、氣動三大件和鋼軌209的應(yīng)力監(jiān)測單元；行走輪204是可在鋼軌209上滾動行走的塔輪，行走輪204每兩個一組共四個，分列于小車兩端四角；防覆輪302位于鋼軌209兩側(cè)肋部，防覆輪302與拖運輪201安裝在防覆輪軸202的兩端，防覆輪軸202中部有外螺紋，固聯(lián)在小車槽鋼209上防覆輪軸套304有內(nèi)螺紋，防覆輪軸202外螺紋與防覆輪軸套304內(nèi)螺紋旋接；把手203為門字型，安裝在小車兩端槽鋼208上；小車上還有對增壓缸207沖擊桿401起導(dǎo)向支撐作用的導(dǎo)向支撐塊206， 檢測控制系統(tǒng)安放在小車側(cè)板211上，分列于小車兩邊。如附圖5所示，檢測控制系統(tǒng)中，還有檢測應(yīng)變片和沖擊頻率調(diào)節(jié)器兩個部分，應(yīng)變片安裝在待作業(yè)的鋼軌上(圖中未畫出)，沖擊頻率調(diào)節(jié)器是兩個調(diào)節(jié)沖擊桿401工作行程的行程閥505和506，二個行程閥安裝在沖擊桿401伸出沖擊式氣液增壓缸外部分圓柱桿前端的小車上。
本發(fā)明實施例中，主要工作參數(shù)為氣源氣壓為0.6 0.8Mpa可調(diào)，預(yù)定位行程20mm (沖擊桿401靠近夾緊裝置205)，沖擊行程20mm，油液的工作壓力可達到 2. 4 3. 6Mpa，作用在直徑40mm的沖擊桿401上可達到撞擊力12 16kN，且預(yù)定位時間0. 7s,沖擊時間(包括油液靜壓逐漸增大的時間)1. 4s,回程時間1. 3s,整個周期為 (0. 6s+2. 0s+0. 7s) =3. 3s，與鋼軌受400t拉力作用下的頻率值0. 3 1. OHz相吻合，在滿足沖擊力要求的條件下，能激起鋼軌的共振態(tài)，即無需提供很大的沖擊力(較已有專利所述 70KN, 20KN等撞擊力而言，小得多)，就能使鋼軌產(chǎn)生幅值較大的振動，從而使鋼軌內(nèi)部應(yīng)力均勻化。本發(fā)明所涉及的具體應(yīng)力放散方法為首先分析需進行應(yīng)力放散的鋼軌所處的外界環(huán)境，根據(jù)當?shù)劁撥壦璧臐M足工況的應(yīng)力指標，設(shè)定放散設(shè)備的撞擊頻率，如上所述， 撞擊頻率主要通過調(diào)節(jié)沖擊式氣液增壓缸兩行程閥505和506之間的距離來調(diào)定。選好相應(yīng)工作參數(shù)后，在500m施工線路上每隔一段距離貼上用以檢測鋼軌內(nèi)部應(yīng)力變化情況的傳感器應(yīng)變片，然后在線路中段250m處安裝(包括車體的穩(wěn)固與夾緊裝置的裝夾，此處由于夾具體是利用螺栓固定在車體上的，所以只需確保夾具將鋼軌夾緊，車體在防覆輪的平衡下不發(fā)生側(cè)向傾覆即可，無需另外將小車鎖緊于鋼軌上)。具體操作過程如下
1、選好工作參數(shù)；
2、布置傳感器應(yīng)變片；
3、安放小車及夾緊裝置夾緊鋼軌，夾具體對鋼軌的夾緊操作是先將裝有砧座618的夾具體205放在鋼軌209上，再將兩個側(cè)面活塊601插入夾具體205與鋼軌209兩肋間，定位好，用專用的力矩扳手按調(diào)定夾緊力旋緊夾緊螺栓609及夾緊螺栓603，之后旋緊這些螺栓上的鎖緊螺母604和610，即可完成撞擊前的夾緊工作；作業(yè)完成后，松開鎖緊螺母604、 610和夾緊螺栓603和609，抽出側(cè)面活塊601即可。為了防止夾具體205因多次撞擊受損， 在夾具體205受沖擊力的一側(cè)安裝如圖7所示的砧座618，砧座618略比夾具體205端面突出，可減少砧座618變形對夾具體205的影響，拆卸時扭松砧座618上的內(nèi)六角螺栓619，即可頂開砧座，進行更換；
4、開通沖擊式氣液增壓缸氣源513，氣源壓力為0.6 0. SMpa可調(diào)，再開啟手動換向閥 511，使沖擊桿401在沖擊式氣液增壓缸207各閥的控制與缸內(nèi)各元器件的相互作用下完成整個撞擊過程的20mm預(yù)定位行程(沖擊桿401靠近夾夾緊裝置205)和20mm的沖擊行程， 實現(xiàn)對夾具體205的沖擊動作。此時，夾具體205與鋼軌209處于夾緊狀態(tài)，其摩擦力大于沖擊桿401所產(chǎn)生的沖擊力，所以夾具體205受沖擊會帶動鋼軌209產(chǎn)生沿線方向的微位移，逐步實現(xiàn)應(yīng)力的均勻化。此外，根據(jù)已調(diào)定的撞擊頻率與鋼軌209此時頻率狀態(tài)相符， 夾具體205受沖擊產(chǎn)生的一系列縱波沿線路傳播，激起鋼軌209的共振態(tài)，使應(yīng)力放散更均勻。為了確保鋼軌良好的工作狀態(tài)，將在每段500m鋼軌線路的250m處進行應(yīng)力放散作業(yè)，原因有二 其一是根據(jù)拉應(yīng)力的線性分布規(guī)律，在線路中段施加與拉應(yīng)力同向的沖擊力，可平衡兩側(cè)拉應(yīng)力；其二是由于本發(fā)明所涉及的應(yīng)力放散方法主要是基于激振原理，而激振效果在300m以外就相對較弱了，因此選擇250m也較為合適，放散作業(yè)完畢后，鋼軌內(nèi)部應(yīng)力均勻化，并且仍能保證鋼軌處于拉應(yīng)力狀態(tài)下，這種應(yīng)力狀態(tài)既能保證鋼軌的剛度
7和直線度，又能抵消鋼軌因外界環(huán)境影響所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，避免了壓應(yīng)力失穩(wěn)的不良現(xiàn)象。參照附圖5，夾緊裝置夾緊鋼軌以后，氣液系統(tǒng)的動作過程中如下開通氣源513 (使用空氣壓縮機)，使壓縮空氣經(jīng)過空氣過濾器514，減壓閥515，油霧器517進入控制回路。開啟手動換向閥511，由于此時缸內(nèi)元件處于起始位置，沖擊桿401的桿頭壓住行程閥 506，使其開啟，行程閥505未開啟，則氣源氣體通過手動換向閥511上位進入行程閥506，控制二位五通氣動換向閥512左位Yl開通，氣源氣體通過此換向閥，一方面通過法蘭盤411 的進氣口 421直接進入沖擊式氣液增壓缸的氣壓腔410，推動活塞409向前緩慢運動，并利用油液腔406和油液腔408內(nèi)油液的不可壓縮性，同時推動沖擊桿401向前推進，以完成 20mm的預(yù)定位行程(沖擊桿靠近夾具)；另一方面，由于此時進入二位五通換向閥502右位的氣體流量少，不足以使其右位開通，此時換向閥502處于左位，氣體通過單向閥510，經(jīng)過二位五通換向閥502的左位，由底座417的進氣口 418進入氣壓腔416內(nèi)，由于氣壓腔416 的調(diào)定壓力為0. 6Mpa，氣壓腔414內(nèi)的氣體已由法蘭415的出氣口 420排出，預(yù)定位過程中，氣壓腔416內(nèi)的壓力小(完成0. IMpa到0. 6Mpa的增壓過程)，僅通過連接氣壓腔414和氣壓腔416腔的法蘭415中部小孔作用于活塞桿413上很小的面積處，不足以推動活塞桿 413向前運動，所以活塞桿413仍處于靜止狀態(tài)，沖擊桿401完成預(yù)定位行程的同時，氣壓腔 416內(nèi)的壓力升高至調(diào)定值0. 6Mpa,使氣體瞬間沖入氣壓腔414內(nèi)，壓力作用于整個活塞桿 413的最大橫截面積上，起到極大的增力作用，從而推動活塞桿413前端由油液腔408通過法蘭407中的連接小孔進入油液腔406中，并將兩油液腔406和408分離，活塞桿413桿頭擠壓油液腔406內(nèi)的油液，并直接作用于沖擊桿401上，當油液靜壓達到一定值后，將推動沖擊桿產(chǎn)生瞬間的強大沖擊力，以完成剩下的20mm的沖擊行程(實現(xiàn)沖擊動作)。此時行程閥505開啟，控制換向閥512動作，氣體經(jīng)行程閥505排入大氣中，使換向閥512處于右位 (彈簧復(fù)位)。氣體經(jīng)換向閥512右位一方面分別經(jīng)單向閥507和單向閥509由氣孔434和 424進入氣壓腔431和氣壓腔412內(nèi)，同時推動沖擊桿401和活塞桿413后退，另一方面，氣體經(jīng)單向閥504使換向閥502動作，使氣壓腔416內(nèi)的氣體經(jīng)換向閥502右位排出，氣壓腔 414內(nèi)的氣體從氣孔415排出，氣壓腔410內(nèi)的氣體經(jīng)換向閥512右位排出，油液腔406內(nèi)多余的油液可直接油孔4 進入回油箱，以此完成了一個周期的撞擊動作。撞擊頻率可通過調(diào)整兩行程閥505、506之間的距離來選定，反復(fù)循環(huán)以上動作，便可達到周期振動式撞擊鋼軌的目的，整個過程只需人力開啟氣源513和啟動開關(guān)511即可，操作方便，作業(yè)質(zhì)量也得到了極大的保證。最后應(yīng)說明的是本發(fā)明所涉及的應(yīng)力放散方法及裝置已在真實軌道上做過相關(guān)放散實驗，工作情況與上述吻合，且效果良好。所配套的裝置總重不超過100kg，已做成實體，未詳盡描述的技術(shù)內(nèi)容為公知技術(shù)。
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權(quán)利要求
1.無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述激振法應(yīng)力放散方法，是以周期振動式氣液增壓的方式實現(xiàn)沖擊式撞軌動作，并利用檢測控制系統(tǒng)實時監(jiān)控鋼軌應(yīng)力狀態(tài)，以完成整個應(yīng)力放散作業(yè)，其工作原理是基于激振原理，利用沖擊式氣液增壓缸周期性撞擊夾具，產(chǎn)生一系列的縱波傳遞能量使鋼軌應(yīng)力均勻化，并讓該縱波使鋼軌達到激振效果，在分析鋼軌在受到400t拉力作用下的頻率，運用ANSYS軟件對鋼軌進行一系列的模態(tài)分析，并通過對鋼軌前十階模態(tài)數(shù)值的分析，結(jié)合現(xiàn)有應(yīng)力放散設(shè)備的工作頻率和相關(guān)的撞軌系統(tǒng)在各階模態(tài)下的響應(yīng)情況分析實驗，得出符合本發(fā)明應(yīng)力放散裝置的激振頻率值為0. 3 IHz，激振力為12 16kN。
2.無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于該裝置由行走小車、沖擊單元、夾緊裝置及檢測控制系統(tǒng)四部分組成；所述沖擊單元由沖擊式氣液增壓缸及其氣動控制回路和外接氣源組成，沖擊式氣液增壓缸是一個多級圓筒狀金屬缸體，所述增壓缸內(nèi)，有沖擊桿 (401)、活塞(409)、活塞桿(413)、帶孔法蘭盤、二個油液腔和五個氣壓腔；自沖擊桿(401) 一端至增壓缸底座法蘭(417)端，為別是氣壓腔(431)、油液腔(406)、油液腔(408)、氣壓腔(410)、氣壓腔(412)、氣壓腔(414)和氣壓腔(416)，沖擊桿001)的活塞隔開氣壓腔(431)與油液腔(406)，油液腔(406)和油液腔(408)之間有帶孔法蘭盤(407)，氣壓腔 (410)和氣壓腔(412)之間有帶孔法蘭盤(411)，氣壓腔(412)和氣壓腔(414)之間有活塞桿(413)，氣壓腔(414)和和氣壓腔(416)之間是帶孔法蘭盤(415)，增壓缸缸體兩端是法蘭盤(402)和(417)。
3.如權(quán)利要求2所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述的夾緊裝置包括夾具體、側(cè)面活塊、上活塊、襯套、砧座和螺栓緊固件；夾具體截面為“人”字狀剛體，有對稱的四個螺栓將夾具體緊固于小車的槽鋼上，側(cè)面活塊為長條型，側(cè)面活塊帶有的支撐腳插在夾具體下部兩內(nèi)側(cè)窄槽內(nèi)，夾具體兩側(cè)下部，還有螺栓通過襯套將側(cè)面活塊與鋼軌沿水平方向夾緊；“人”字型夾具體上部有通孔螺紋，通孔螺紋內(nèi)有螺栓將其下端掛接的上活塊與鋼軌在垂直方向上夾緊；砧座為圓型受力塊，安裝在夾具體上。
4.如權(quán)利要求2所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，其特征在于所述的行走小車其小車是經(jīng)加工的槽鋼及固聯(lián)在槽鋼上的行走輪、防覆輪、拖運輪、把手、沖擊桿導(dǎo)向支撐塊，沖擊單元和夾緊裝置也固聯(lián)在槽鋼上，槽鋼上還固聯(lián)有分列于小車兩邊的側(cè)板，側(cè)板上安裝有檢測控制系統(tǒng)、氣動三大件和鋼軌應(yīng)力監(jiān)測單元；行走輪是可在鋼軌上滾動行走的塔輪，行走輪每兩個一組共四個，分列于小車兩端四角；防覆輪位于鋼軌兩側(cè)肋部，防覆輪與拖運輪安裝在防覆輪軸的兩端，防覆輪軸中部有外螺紋，固聯(lián)在小車槽鋼上的防覆輪軸套有內(nèi)螺紋，防覆輪軸外螺紋與防覆輪軸套內(nèi)螺紋旋接；把手為門字型，安裝在小車兩端上；小車上還有對增壓缸沖擊桿起導(dǎo)向支撐作用的導(dǎo)向支撐塊。
5.如權(quán)利要求2所述的無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，所述的檢測控制系統(tǒng)安裝有控制本裝置作業(yè)的各種電、氣元件，其特征在于所述的檢測控制系統(tǒng)中，還有檢測應(yīng)力的應(yīng)變片和沖擊頻率調(diào)節(jié)器兩個部分，應(yīng)變片安裝在待作業(yè)的鋼軌上，沖擊頻率調(diào)節(jié)器是兩個調(diào)節(jié)沖擊桿工作行程的行程閥，所述行程閥安裝在沖擊桿伸出氣液增壓缸外部分圓柱桿前端的小車上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無縫鋼軌激振法應(yīng)力放散裝置，它是以周期振動式氣液增壓的方式實現(xiàn)鋼軌應(yīng)力均勻化裝置，輔以應(yīng)力傳感器現(xiàn)場檢測鋼軌的應(yīng)力放散效果，以機液電一體化的自動模式進行應(yīng)力放散作業(yè)，整機設(shè)備重量輕，并有防傾覆裝置保證小車工作時不向側(cè)面傾覆，降低了勞動強度，提高了工作效率與質(zhì)量。
文檔編號E01B31/02GK102226326SQ20111010482
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者余娟, 華中平, 周現(xiàn)柳, 李茂 , 梁亞茹, 王鹿婷, 陳志成, 陳水勝 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)