CN108562486A - 钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具 - Google Patents

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彭辉
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Abstract

本发明涉及一种钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，属于钢轨实物焊接接头及金属构件耐疲劳性能的检测设备技术领域。本发明包括与试验机力传感器连接的法兰盘，法兰盘通过螺杆与承载模块固定连接，承载模块在其顶表面设置有用于连接法兰盘的连接螺孔A，承载模块在底表面通过螺杆连接压头模块，压头模块为单个加力压头块或双压头组件；承载模块在其底表面设置有连接单个加力压头块的连接螺孔B、同时设置有连接双压头组件的连接螺孔C。本发明可较方便地同时进行三点弯曲试验和四点弯曲试验，有利于钢轨焊接工艺的完善。

Description

钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具
技术领域
本发明涉及一种钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，属于钢轨实物焊接接头及金属构件耐疲劳性能的检测设备技术领域。
背景技术
中国铁标TB/T 1632系列标准规定了钢轨实物焊接接头疲劳性能的检测方法和对试验夹具的要求，BS EN14587-2和澳大利亚钢轨焊接接头标准AS 1085.20对钢轨实物焊接接头也有对应的要求。国内外标准都规定钢轨轨头向上，加载压头对轨头施加向下的压—压疲劳载荷。国内外存在如下主要差异：
1、TB/T 1632标准采用三点弯曲夹具，夹具压头正对焊缝位置。
2、BS EN14587-2和AS 1085.20标准采用四点弯曲夹具，两加载压头间距不小于150mm+轨底焊缝宽度，焊缝在两压头中间。
3、TB/T 1632标准中的加载压头踏面曲线半径为420±5mm；BS EN14587-2和AS1085.20标准中的加载压头曲线半径为40mm～60mm。
现有技术中，在钢轨实物焊接接头疲劳性能测试时，通常是在三点弯曲夹具和四点弯曲夹具中选用一种进行实施，不利于钢轨焊接工艺的完善。假若同时进行三点弯曲试验和四点弯曲试验，则需两套试验设备，设备投资较大，经济上不合算。
此外，在钢轨实物焊接接头疲劳性能测试时，施加的疲劳载荷高达几百千牛，普通尺度的疲劳夹具难以满足安全使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，可较方便地同时进行三点弯曲试验和四点弯曲试验，有利于钢轨焊接工艺的完善。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，包括与试验机力传感器连接的法兰盘，法兰盘通过螺杆与承载模块固定连接，承载模块在其顶表面设置有用于连接法兰盘的连接螺孔A，承载模块在底表面通过螺杆连接压头模块，压头模块为单个加力压头块或双压头组件；承载模块在其底表面设置有连接单个加力压头块的连接螺孔B、同时设置有连接双压头组件的连接螺孔C。
本发明进一步改进的优选方案为：承载模块为整体加工结构件，承载模块的上部为圆柱形，承载模块的底面为长方形的压头模块安装平面。
本发明进一步改进的优选方案为：连接螺孔A为沿圆周方向分布的多个。
本发明进一步改进的优选方案为：连接螺孔B沿着加载轴线对称设置。
本发明进一步改进的优选方案为：双压头组件包括两件压头套，压头套沿着加载轴线对称设置，压头套顶部具有用于连接承载模块的螺杆过孔，压头套底部具有横向设置的压头安装槽，压头安装槽内安装有圆柱形压头，圆柱形压头具有一部分圆弧面相对于压头安装槽外凸设置。
本发明进一步改进的优选方案为：每个压头套设置有呈矩形分布的四个螺杆过孔，连接螺孔C的分布位置与螺杆过孔相对应。
本发明进一步改进的优选方案为：承载模块在其顶表面中心位置设置有用于与法兰盘卡合定位的定位子口或定位凸台。
本发明进一步改进的优选方案为：承载模块上设置有吊装孔。
本发明的有益效果是：夹具组件采用高刚度整体加工的承载模块和压头套设计，该组件精确牢靠连接到试验机的加力部分，配合两个自由更换的圆柱形压头或有固定踏面曲线半径的单个加力压头块，分别实现对钢轨实物焊接接头施加四点或三点弯曲疲劳载荷，可以对钢轨实物焊接接头及金属构件耐疲劳性能进行更全面的检测，有利于钢轨焊接工艺的完善。此外，该夹具可施加的疲劳载荷高达几百千牛，夹具刚度足够大，长达1000余小时的使用效果证明了该夹具没有安全隐患。本发明具有加工简单、结构牢靠、可承载疲劳载荷大的特点。
附图说明
图1是本发明施加四点弯曲疲劳载荷的实施示意图；
图2是本发明施加三点弯曲疲劳载荷的实施示意图；
图3是本发明中的承载模块的主视图；
图4是本发明中的承载模块的俯视图；
图5是本发明中的承载模块的侧视图；
图6是本发明中的压头套的主视图；
图7是本发明中的压头套的俯视图；
图8是本发明中的压头套的侧视图；
图中标记：1-法兰盘、2-承载模块、3-连接螺孔A、4-连接螺孔B，5-连接螺孔C，6-单个加力压头块，7-压头套，8-螺杆过孔，9-压头安装槽，10-圆柱形压头，11-定位子口，12-吊装孔，13-支撑座。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图8所示，本发明包括与试验机力传感器连接的法兰盘1，法兰盘1通过螺杆与承载模块2固定连接，承载模块2在其顶表面设置有用于连接法兰盘1的连接螺孔A3，承载模块2在底表面通过螺杆连接压头模块，压头模块为单个加力压头块6或双压头组件；承载模块2在其底表面设置有连接单个加力压头块6的连接螺孔B4、同时设置有连接双压头组件的连接螺孔C5。
为使得整体结构更安全可靠，承载模块2为整体加工结构件，承载模块2的上部为圆柱形，承载模块2的底面为长方形的压头模块安装平面。
为使得连接方便，结构更安全可靠，连接螺孔A3为沿圆周方向分布的多个。
为使得连接方便，结构更安全可靠，连接螺孔B4沿着加载轴线对称设置。
为使得连接方便，结构更安全可靠，双压头组件包括两件压头套7，压头套7沿着加载轴线对称设置，压头套7顶部具有用于连接承载模块2的螺杆过孔8，压头套7底部具有横向设置的压头安装槽9，压头安装槽9内安装有圆柱形压头10，圆柱形压头10具有一部分圆弧面相对于压头安装槽9外凸设置。
为使得连接方便，结构更安全可靠，每个压头套7设置有呈矩形分布的四个螺杆过孔8，连接螺孔C5的分布位置与螺杆过孔8相对应。
为方便承载模块2的安装定位，承载模块2在其顶表面中心位置设置有用于与法兰盘1卡合定位的定位子口11或定位凸台。
为方便吊装，承载模块2上设置有吊装孔12。
本发明中所应用的连接螺杆均优选采用高强螺栓。
实施例：
如图3至图5所示，本发明中的承载模块2为470mm(长)╳270mm(宽)╳260mm(高)的金属整体加工件，其上加工了连接法兰盘1的连接螺孔A3、连接单个加力压头块6的连接螺孔B4、连接双压头组件的连接螺孔C5、定位子口11、吊装螺孔12等。承载模块2的圆柱形部分通过8个M24的高强螺杆固定到与试验机力传感器连接的法兰盘1上，定位子口11和连接螺杆保证了精确定位和可靠连接。
如图6至图8所示，本发明中的压头套7为200mm(长)╳160mm(宽)╳133mm(高)的金属加工件，上面加工了连接承载模块2的螺杆过孔8、压头安装槽9。在加工压头安装槽9时，可先加工一比圆柱形压头10的直径大0.2mm的压头孔，再将压头孔整体切削去除一部部分，本发明中的圆柱形压头10相对于压头安装槽9外凸设置的竖向距离为20mm。采用上述加工方式，以保证圆柱形压头10自由穿过压头安装槽9，且通过圆柱形压头10对钢轨试样施加疲劳载荷。两个压头套7分别用4个M8的高强螺杆、对称于加载轴线固定到承载模块2的长方形平面上，定位后的压头孔间距为220mm，满足加载压头间距不小于150mm+轨底焊缝宽度的要求。本发明中承载模块2和压头套7的设计，充分考虑了连接各部件的精确定位和可靠连接。
如图1所示，本发明进行四点弯曲试验时，两个圆柱形压头10配合两个支撑座13，实现对钢轨实物焊接接头施加四点弯曲疲劳载荷。本发明参考BS EN14587-2和AS 1085.20提供了一种钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，施加的疲劳载荷高达几百千牛，利用该夹具，钢轨焊缝和热影响区处于最大受力区域，能更好地研究钢轨焊接接头疲劳性能，从而有效帮助完善焊接工艺。夹具刚度足够大，长达1000余小时的使用效果证明了该夹具没有安全隐患。
如图2所示，本发明进行三点弯曲试验时，单个加力压头块6的踏面曲线半径为420mm，通过两个对称于加载轴线的连接螺孔B4固定在承载模块2上，配合两个支撑座13实现对钢轨试样施加三点弯曲加载。

Claims (8)

1.钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：包括与试验机力传感器连接的法兰盘(1)，法兰盘(1)通过螺杆与承载模块(2)固定连接，承载模块(2)在其顶表面设置有用于连接法兰盘(1)的连接螺孔A(3)，承载模块(2)在底表面通过螺杆连接压头模块，压头模块为单个加力压头块(6)或双压头组件；承载模块(2)在其底表面设置有连接单个加力压头块(6)的连接螺孔B(4)、同时设置有连接双压头组件的连接螺孔C(5)。
2.如权利要求1所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：承载模块(2)为整体加工结构件，承载模块(2)的上部为圆柱形，承载模块(2)的底面为长方形的压头模块安装平面。
3.如权利要求1所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：连接螺孔A(3)为沿圆周方向分布的多个。
4.如权利要求1所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：连接螺孔B(4)沿着加载轴线对称设置。
5.如权利要求1所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：双压头组件包括两件压头套(7)，压头套(7)沿着加载轴线对称设置，压头套(7)顶部具有用于连接承载模块(2)的螺杆过孔(8)，压头套(7)底部具有横向设置的压头安装槽(9)，压头安装槽(9)内安装有圆柱形压头(10)，圆柱形压头(10)具有一部分圆弧面相对于压头安装槽(9)外凸设置。
6.如权利要求5所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：每个压头套(7)设置有呈矩形分布的四个螺杆过孔(8)，连接螺孔C(5)的分布位置与螺杆过孔(8)相对应。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：承载模块(2)在其顶表面中心位置设置有用于与法兰盘(1)卡合定位的定位子口(11)或定位凸台。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的钢轨焊接接头实物弯曲疲劳试验加载夹具，其特征在于：承载模块(2)上设置有吊装孔(12)。
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