[實用新型]鐵路扣件高頻動剛度測試試驗機

有效

• 申請號: 201922485891.5
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN211978250U
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 高曉剛;王安斌;鞠龍華;徐忠輝;劉浪;李煒
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01M13/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本實用新型涉及一種鐵路扣件高頻動剛度測試試驗機，包括動態激勵系統(1)、彈簧隔離系統(3)、被測扣件固定工裝(4)及動態采集系統(5)，還包括靜態預加載系統(2)，為被測扣件系統提供預加載靜態力，所述的動態激勵系統(1)為被測扣件系統提供0?2000Hz的動態激振力，所述動態采集系統(5)采集被測扣件系統所受預加載靜態力及振動量值。與現有技術相比，本實用新型試驗機可進行鐵路扣件在靜態預載下進行垂向和橫向動態剛度高頻測試，動態試驗頻率范圍可達0?2000Hz，試驗機集成專業系統多，結構設計層次分明，可靠度高，可實施性強。

技術領域

本實用新型涉及機械工程及軌道交通領域，提出了一種鐵路扣件高頻動剛度測試試驗機。

背景技術

在軌道交通領域，扣件系統作為連接鋼軌和軌枕最重要的部件，其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距和阻止鋼軌相對于軌枕的縱橫向移動。城市軌道交通常用扣件為減振設計，扣件系統彈性墊板為兩層設計，隨著線路的運營時間增加，彈性墊板長期在潮濕陰暗或高架線路爆嗮條件下出現老化，扣件系統的剛度增大。同時，隨著城市人口不斷增加，地鐵公司為進一步提升運能，其發車間隔及運行速度都有不同程度上提高，同時由于扣件系統剛度的變化，城市軌道交通的環保壓力進一步提高。

國內現用高速鐵路扣件常用為W300、WJ-8、WJ-7及SFC扣件等，設計都是帶軌下墊及板下墊的結構形式。由于高速鐵路列車軸載加大、速度高、運能密度高等特點，加上高速鐵路扣件的露天使用環境，彈性層橡膠老化速率比較高，使得扣件剛度也有所增加，輪軌磨耗不斷加劇，鐵路沿線的振動噪聲污染日益嚴重。

鐵路扣件剛度的研究，國內外各生產廠家主要參考BS EN13146-9:2009、TB/T3395-2015系列標準進行單塊墊板及組裝扣件系統的剛度測試，但是兩者標準中對鐵路扣件的動剛度測試要求低頻，基本在3～10Hz。

針對單件彈性墊板：

針對組裝扣件系統動剛度：

但是，根據現有地鐵或高鐵振動噪聲及軌道部件出現傷損的機理研究成果得到，出現鐵路輪軌磨耗后產生的激勵頻率或共振傷損頻率一般在400Hz以上，甚至超過2000Hz，軌道系統在此激勵頻率作用下扣件剛度的變化規律及趨勢，國內外暫時還未見書面報道。輪軌高頻激勵特性下扣件剛度變化規律的探索及研究，對研究輪軌噪聲及軌道系統部件傷損機理及控制有重大的參考意義。

國際標準ISO10846-5是利用激勵點測量法提出一套測試彈性元件測試計算方法，隨著城市軌道交通扣件剛度的降低，標準中的方法有一定局限性。因為隨著被測部件頻率范圍的提高，測試系統的等效參振質量慣性剛度ω²m₁對測得的激勵點動態剛度k₁₁的貢獻也增加，同時如果被測彈性單元的低剛度特性，測試系統等效支承剛度k_i也不再是可以忽略的，且僅僅提出了一套測試模擬裝置，實施性不高。

現有專利ZL201710069046.2中的一種彈性單元動態剛度測量方法和裝置，是對ISO 10846-5中激勵點測量方法進行彈性單元動態剛度計算方法進行了修正，所以按式k₂₁＝k₁₁+ω²m₁-k_i計算得到修正后的彈性單元動態剛度k₂₁，同時對ISO 10846-5測試裝置進行了主動激勵系統法的概念擴充。盡管該裝置和方法一定程度上提高了測試精度，并將測試頻率提高到了400Hz，但是對于彈性元件400Hz以上的激勵頻率無法測試，而且該專利主要是針對ISO 10846-5方法進行修正的，因此考慮的僅為激勵頻率的識別準確性，但是鐵路軌道扣件安裝及工作環境復雜，除列車運行經過帶來的動態激勵之外，還存在不同車輛不同軸載的影響，同時軌道結構彈性部件易受到環境溫度、濕度等多環境耦合效應導致的特性改變，上述現有裝置無法實現全方位的測試扣件并得到扣件高頻動態的耦合特性，實施性不高。