一种齿轨齿条受力测试装置

1.本实用新型涉及齿轨铁路测试技术领域，具体涉及一种齿轨齿条受力测试装置。


背景技术：

2.齿轨铁路是一种登山铁路。通过在普通路轨中间的轨枕上，设置一条特别的齿轨，由行走齿轨铁路的机车配备一个或多个齿轮，与齿轨啮合，以克服机车与轨道黏着力不足的问题，使机车能够行驶在高达48度的陡峭斜坡上。
3.齿轨铁路在使用时，齿轨的齿条与机车的齿轮配合，机车运行时，齿条上会承受很大的压力，特别是与齿轮接触的齿，为了保证齿轨机车的顺利运行，齿轨齿条的设计就需要充分考虑齿条的受力情况，因此检测齿轨齿条上所需载荷大小是很重要的。现有技术中，通常采用在齿条上贴应变片的方式来检测齿条承受的力，但是，齿条在齿轨机车运行中受到的力包括横向力、纵向力以及垂向力，使用应变片检测只能检测到齿条受到的横向力以及垂向力，从而检测得到的齿条上承受的载荷并不准确，从而对齿条齿轨的设计的帮助有限。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种能够检测齿条上受到的横向力、纵向力以及垂向力的齿轨齿条受力测试装置。
5.为达到上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案为：
6.提供一种齿轨齿条受力测试装置，其包括测试齿和固定在齿条导轨上的两个固定齿条，两个固定齿条分别位于测试齿的两侧，且固定齿条与测试齿抵接；测试齿的底端固定连接有测力椭球，测试齿的底端设置有测力盒；
7.测力盒设置有容纳测力椭球的测力槽，测力椭球与测力槽之间抵接有五个接触点，五个接触点分别位于测力槽的四个侧壁和槽底上；测力盒四周的侧壁上以及底部设置有与五个接触点对应的五个传感组件，传感组件用于测量测力椭球与测力槽槽壁或测力椭球与测力槽槽底的接触面的面积。
8.进一步的，传感组件包括超声波传感器，超声波传感器位于经过对应接触点的测力盒侧壁垂线上。
9.进一步的，传感组件还包括嵌设在测力盒内的溶液室，溶液室为圆柱形，且溶液室的轴心线经过对应的接触点，溶液室内填充有液体介质，超声波传感器位于溶液室内并浸泡在液体介质中。
10.设置的溶液室能够增强超声波的反射效果，从而使超声波传感器能够检测到更准确的超声波信号，使检测到的接触面面积及形状结果更准确。
11.进一步的，溶液室靠近测力盒侧壁的侧面上设置有开口，开口处设置有密封板，超声波传感器设置在密封板上。
12.将超声波传感器设置在密封板上，方便对超声波传感器进行拆卸维修。
13.进一步的，密封板通过安装管与测力盒螺纹连接，安装管上套设有橡胶密封圈。
14.进一步的，测力盒的底端设置有用于与地面固定的固定支座；固定支座通过长螺栓与地面连接。
15.本实用新型的有益效果为：
16.本实用新型通过机车对测试齿施力时，由传感组件对测力椭球与测力盒接触面的大小以及形态的变化进行感应记录，通过五个接触面的测量记录能够反推得到测力椭球与测力盒之间的接触法向力，从而能够合成得到齿条上的齿受到的横向力、纵向力以及垂向力，能够有效帮助对齿轨齿条进行设计。
附图说明
17.图1为本实用新型正视内部结构示意图；
18.图2为图1中a处的放大示意图；
19.图3为本实用新型隐藏固定齿条的爆炸示意图；
20.其中，1、测试齿；2、固定齿条；3、测力椭球；4、测力盒；5、测力槽；6、超声波传感器；7、溶液室；8、密封板；9、固定支座；10、安装管；11、橡胶密封圈。
具体实施方式
21.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
22.如图1-3所示，一种齿轨齿条受力测试装置，包括测试齿1和固定在齿条导轨上的两个固定齿条2，两个固定齿条2分别位于测试齿1的两侧，且固定齿条2与测试齿1抵接；测试齿1的底端固定连接有测力椭球3，测试齿1的底端设置有测力盒4；
23.测力盒4设置有容纳测力椭球3的测力槽5，测力椭球3与测力槽5之间抵接有五个接触点，五个接触点分别位于测力槽5的四个侧壁和槽底上；测力盒4四周的侧壁上以及底部设置有与五个接触点对应的五个传感组件，传感组件用于测量测力椭球3与测力槽5槽壁或测力椭球3与测力槽5槽底的接触面的面积。
24.传感组件包括超声波传感器6，超声波传感器6位于经过对应接触点的测力盒4侧壁垂线上。
25.传感组件还包括嵌设在测力盒4内的溶液室7，溶液室7为圆柱形，且溶液室7的轴心线经过对应的接触点，溶液室7内填充有液体介质，超声波传感器6位于溶液室7内并浸泡在液体介质中。
26.溶液室7靠近测力盒4侧壁的侧面上设置有开口，开口处设置有密封板8，超声波传感器6设置在密封板8上。
27.密封板8通过安装管10与测力盒4螺纹连接，安装管10上套设有橡胶密封圈11。
28.测力盒4的底端设置有用于与地面固定的固定支座9；固定支座9通过长螺栓与地面连接。
29.本实用新型的工作原理及使用流程：
30.拆下所需测试位置的齿条导轨上的原始齿条，将测力盒4固定在地面上，实际操作
时，原始齿条与地面之间的高度较低，需在地面上挖出放置测力盒4的凹坑；将测力盒4通过长螺栓固定在凹坑底，测力盒4固定在凹坑底之前，挨个向溶液室7中添加液体介质，并旋拧固定有超声波传感器6的密封板8使溶液室7密闭。将测力齿放入测力盒4的测力槽5中，接着将两个固定齿条2安装在齿条导轨上，并使两个固定齿条2位于测力齿的两侧，且均与测力齿抵接。完成本测试装置的测试前安装。
31.机车发动，超声波传感器6记录机车整个途径过程测力齿与测力槽5的接触面面积变化和形态变化，测试人员收集这部分内容信息进行后续受力分析。


技术特征：
1.一种齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，包括测试齿(1)和固定在齿条导轨上的两个固定齿条(2)，所述两个固定齿条(2)分别位于测试齿(1)的两侧，且所述固定齿条(2)与测试齿(1)抵接；所述测试齿(1)的底端固定连接有测力椭球(3)，所述测试齿(1)的底端设置有测力盒(4)；所述测力盒(4)设置有容纳测力椭球(3)的测力槽(5)，所述测力椭球(3)与测力槽(5)之间抵接有五个接触点，五个所述接触点分别位于测力槽(5)的四个侧壁和槽底上；所述测力盒(4)四周的侧壁上以及底部设置有与五个接触点对应的五个传感组件，所述传感组件用于测量测力椭球(3)与测力槽(5)槽壁或测力椭球(3)与测力槽(5)槽底的接触面的面积。2.根据权利要求1所述的齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，所述传感组件包括超声波传感器(6)，所述超声波传感器(6)位于经过对应接触点的测力盒(4)侧壁垂线上。3.根据权利要求2所述的齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，所述传感组件还包括嵌设在测力盒(4)内的溶液室(7)，所述溶液室(7)为圆柱形，且溶液室(7)的轴心线经过对应的接触点，所述溶液室(7)内填充有液体介质，所述超声波传感器(6)位于溶液室(7)内并浸泡在液体介质中。4.根据权利要求3所述的齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，所述溶液室(7)靠近测力盒(4)侧壁的侧面上设置有开口，所述开口处设置有密封板(8)，所述超声波传感器(6)设置在密封板(8)上。5.根据权利要求4所述的齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，所述密封板(8)通过安装管(10)与测力盒(4)螺纹连接，所述安装管(10)上套设有橡胶密封圈(11)。6.根据权利要求1-5任一所述的齿轨齿条受力测试装置，其特征在于，所述测力盒(4)的底端设置有用于与地面固定的固定支座(9)；所述固定支座(9)通过长螺栓与地面连接。

技术总结
本实用新型公开了一种齿轨齿条受力测试装置，涉及齿轨铁路测试技术领域，其包括测试齿和固定在齿条导轨上的两个固定齿条，两个固定齿条分别位于测试齿的两侧，且固定齿条与测试齿抵接；测试齿的底端固定连接有测力椭球，测试齿的底端设置有测力盒；测力盒设置有容纳测力椭球的测力槽，测力椭球与测力槽之间抵接有五个接触点，五个接触点分别位于测力槽的四个侧壁和槽底上；测力盒四周的侧壁上以及底部设置有与五个接触点对应的五个传感组件，本实用新型通过机车对测试齿施力时，由传感组件对测力椭球与测力盒接触面的大小以及形态的变化进行感应记录，能够反推得到测力椭球与测力盒之间的接触法向力，能够有效帮助对齿轨齿条进行设计。进行设计。进行设计。


技术研发人员：丁军君 李芾 黄运华
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/10/20