1.本发明涉及铁路装置检测领域，特别是涉及一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法。
背景技术：2.弹性夹安装在道岔转辙器区滑床板上以及辙叉区护轨垫板上，实现对基本轨的弹性扣压。目前我国高速道岔仍全部采用国外的弹性夹，我国自主研发的弹性夹目前只在重载铁路及极少数客货共线铁路上使用。
3.弹性夹可实现在尖轨活动区域及护轨区域对基本轨的弹性扣压，对于结构的受力变形状态以及行车均具有重要的作用。但目前，尚无针对弹性夹实际使用性能的评估及检测方法，国外及自主研发的弹性夹产品的质量与现场使用可靠性完全凭生产厂家自主控制，这就大大增加了实际运营中的使用隐患，正常运营时弹性夹折断会对道岔结构服役状态及行车造成不利影响。
4.故现需一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法。
技术实现要素：5.本发明是为了解决现有技术中尚无针对弹性夹实际使用性能的评估及检测方法，国外及自主研发的弹性夹产品的质量与现场使用可靠性完全凭生产厂家自主控制，这就大大增加了实际运营中的使用隐患，正常运营时弹性夹折断会对道岔结构服役状态及行车造成不利影响的问题，提供了一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，解决了上述问题。
6.本发明提供了一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，包括以下步骤：
7.s1、对弹性夹进行刚度检测，合格则进行步骤s2，否则进行步骤s3；
8.s2、对弹性夹进行疲劳性能检测，合格则进行步骤s4，否则进行步骤s3；
9.s3、将弹性夹判定为不合格品，并进行步骤s5；
10.s4、将弹性夹判定为合格品；
11.s5、输出弹性夹服役状态；
12.步骤s1中刚度检测具体包括：
13.s11、将被测弹性夹安装在专用装置上，弹性夹尾部和头部与专用装置轻微接触；
14.s12、运行试验机，缓慢加载至d0+1mm，速率10mm/min；
15.s13、记录相关的载荷与位移曲线；
16.s14、计算弹性夹刚度公式如下：
[0017][0018]
其中，f0为理论扣压力，d0为设计弹程，k为弹性夹刚度，f1、f2分别为d0、2mm对应的荷载。
[0019]
弹性夹的主要功能为实现对道岔基本轨的弹性扣压，因此刚度必然是1个主要性
能指标。首先，提出弹性夹刚度的概念：在弹性夹安装状态下，扣压钢轨轨底的位置垂向移动单位位移后所引起的扣压力的变化量。
[0020]
道岔区普通扣件系统的扣压力为11kn，因此弹性夹对钢轨的扣压力也应达到11kn。而滑床台的尺寸确定后，弹性夹的弹程也就确定了，因此，弹性夹的理论刚度需要满足在设计弹程条件下，能够提供11kn的扣压力。
[0021]
但是，在实际使用过程中，由于与钢轨轨底上表面接触位置的变化，弹性夹实际弹程经常会出现大于设计弹程的情况，在理论刚度条件下，就会增加折断的概率，进而造成一定的安全风险。考虑实际使用的状态，弹性夹的刚度可适当减小，避免因实际使用中弹程增大而带来的折断风险。但是，刚度减小后，实际使用中弹程不增大时就可能会导致扣压力不能达到11kn，但是扣压力减小范围只要不超过30％，对于使用状态和功能效果就不会产生显著影响。基于此，可规定弹性夹刚度的评价方法如下：
[0022]
(1)基于理论扣压力要求及设计弹程计算得到其理论刚度k0。
[0023]
k0＝f0/d0[0024]
f0为理论扣压力，11kn，d0为设计弹程。
[0025]
(2)考虑现场的实际使用情况，确定弹性夹出厂前的刚度控制范围为理论刚度的70％～100％。
[0026]
为了对弹性夹的刚度进行测试，专门设计了测试平台和方法。
[0027]
本发明所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，作为优选方式，步骤s2中疲劳性能检测具体包括：
[0028]
s21、弹性夹装入永久变形专用测量装置中，标记面向下；
[0029]
s22、用高度尺测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位的初始高度，记为h；
[0030]
s23、把弹性夹放入疲劳试验专用装置，标记面向下；
[0031]
s24、通过疲劳试验机对弹性夹加载至设计弹程，在此位移基础上施加-0.9mm～+0.5mm动态位移；
[0032]
s25、重复步骤s24的荷载循环500万次，加载频率4～16hz；
[0033]
s26、疲劳试验结束后取出弹性夹，重新装入弹性夹永久变形专用测量装置中，标记面向下，再次测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位高度，记为h'；
[0034]
s27、计算弹性夹的永久变形公式为：δh＝h-h'。
[0035]
在实际运营中，列车通过时，车轮荷载会使基本轨振动，进而导致弹性夹扣压侧的轨底存在垂向振动位移，弹性夹扣压位置也存在垂向位移。长期运营条件下，弹性夹扣压位置会垂向往复运动，弹性夹往复循环弯曲变形。因此，需要对弹性夹的疲劳性能进行评价和测试。因为弹性夹与普通扣件系统中的弹条的功能与定位是相同的，可认为其属于一种特殊形状的弹条，而弹条需要满足500万次疲劳试验后，不折断的要求。因此，可规定弹性夹在进行500万次疲劳试验后，不应出现折断的情况，另外，也不应出现过大的永久变形。
[0036]
为了方便评价弹性夹的实际工作状态，首先提出弹性夹永久变形的概念及测量方法。
[0037]
将弹性夹装入永久变形专用测量装置中，标记面向下。用高度尺测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位(对应弹性夹扣压钢轨的位置)的初始高度，记为h。疲劳试验结束后取出弹性夹，重新装入弹性夹永久变形专用测量装置中，标记面向下，再次测量弹性夹距头
部端面12mm处中心部位高度，记为h'。则弹性夹的永久变形定义为δh＝h-h'。
[0038]
弹性夹的永久变形会对弹性夹的刚度及扣压力产生显著影响，因此需要严格进行控制，基于现场测试数据及对刚度的影响规律，设定永久变形限值为0.8mm。
[0039]
基于以上分析，弹性夹疲劳性能的评价方法为：经500万次疲劳试验后弹性夹不应折断，并且永久变形不应大于0.8mm。
[0040]
本发明所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，作为优选方式，专用装置包括刚度检测弹性夹尾部定位夹、刚度检测弹性夹头部定位夹和刚度检测弹性夹支点模拟块，刚度检测弹性夹尾部定位夹接触弹性夹尾部上表面，刚度检测弹性夹头部定位夹触弹性夹头部上表面，刚度检测弹性夹尾部定位夹和刚度检测弹性夹头部定位夹限定弹性夹的水平移动自由度，刚度检测弹性夹支点模拟块支撑弹性夹底部，刚度检测弹性夹指点模拟块与刚度检测弹性夹头部定位夹之间的距离与实际滑床台中弹性夹支点距离弹性夹顶端的距离相等。
[0041]
本发明所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，作为优选方式，永久变形专用测量装置包括疲劳检测弹性夹尾部定位夹、疲劳检测弹性夹支点模拟块和加载头，疲劳检测弹性夹尾部定位夹接触弹性夹尾部上表面，疲劳检测弹性夹支点模拟块支撑弹性夹底部，用于模拟实际滑床台中弹性夹支点，加载头设置于弹性夹头部上表面。
[0042]
本发明有益效果如下：
[0043]
本方法充分考虑铁路的运营环境对待检测装置的影响，区别于常规基于机械产品的检测评估方法，对道岔用弹性夹以刚度、疲劳性能2方面的性能进行测试和评价，可为铁路实际运营条件下辊轮装置的长期安全服役提供重要保证，为道岔用辊轮装置的质量控制、服役性能以及道岔实际运营安全提供重要保证。
附图说明
[0044]
图1为一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法示意图；
[0045]
图2为一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法专用装置示意图；
[0046]
图3为一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法永久变形专用测量装置示意图。
[0047]
附图标记：
[0048]
1、专用装置；11、刚度检测弹性夹尾部定位夹；12、刚度检测弹性夹头部定位夹；13、刚度检测弹性夹支点模拟块；2、永久变形专用测量装置；21、疲劳检测弹性夹尾部定位夹；22、疲劳检测弹性夹支点模拟块；23、加载头。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0050]
实施例1
[0051]
如图1所示，一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，包括以下步骤：
[0052]
s1、对弹性夹进行刚度检测，合格则进行步骤s2，否则进行步骤s3；
[0053]
s2、对弹性夹进行疲劳性能检测，合格则进行步骤s4，否则进行步骤s3；
[0054]
s3、将弹性夹判定为不合格品，并进行步骤s5；
[0055]
s4、将弹性夹判定为合格品；
[0056]
s5、输出弹性夹服役状态。
[0057]
步骤s1中刚度检测具体包括：
[0058]
s11、将被测弹性夹安装在专用装置1上，弹性夹尾部和头部与专用装置1轻微接触；
[0059]
s12、运行试验机，缓慢加载至d0+1mm，速率10mm/min；
[0060]
s13、记录相关的载荷与位移曲线；
[0061]
s14、计算弹性夹刚度公式如下：
[0062][0063]
其中，f0为理论扣压力，d0为设计弹程，k为弹性夹刚度，f1、f2分别为d0、2mm对应的荷载。
[0064]
步骤s2中疲劳性能检测具体包括：
[0065]
s21、弹性夹装入永久变形专用测量装置2中，标记面向下；
[0066]
s22、用高度尺测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位的初始高度，记为h；
[0067]
s23、把弹性夹放入疲劳试验专用装置1，标记面向下；
[0068]
s24、通过疲劳试验机对弹性夹加载至设计弹程，在此位移基础上施加-0.9mm～+0.5mm动态位移；
[0069]
s25、重复步骤s24的荷载循环500万次，加载频率4～16hz；
[0070]
s26、疲劳试验结束后取出弹性夹，重新装入弹性夹永久变形专用测量装置2中，标记面向下，再次测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位高度，记为h'；
[0071]
s27、计算弹性夹的永久变形公式为：δh＝h-h'。
[0072]
如图2所示，专用装置1包括刚度检测弹性夹尾部定位夹11、刚度检测弹性夹头部定位夹12和刚度检测弹性夹支点模拟块13，刚度检测弹性夹尾部定位夹11接触弹性夹尾部上表面，刚度检测弹性夹头部定位夹12触弹性夹头部上表面，刚度检测弹性夹尾部定位夹11和刚度检测弹性夹头部定位夹12限定弹性夹的水平移动自由度，刚度检测弹性夹支点模拟块13支撑弹性夹底部，刚度检测弹性夹指点模拟块与刚度检测弹性夹头部定位夹12之间的距离与实际滑床台中弹性夹支点距离弹性夹顶端的距离相等。
[0073]
如图3所示，永久变形专用测量装置2包括疲劳检测弹性夹尾部定位夹21、疲劳检测弹性夹支点模拟块22和加载头23，疲劳检测弹性夹尾部定位夹21接触弹性夹尾部上表面，疲劳检测弹性夹支点模拟块22支撑弹性夹底部，用于模拟实际滑床台中弹性夹支点，加载头23设置于弹性夹头部上表面。
[0074]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、对所述弹性夹进行刚度检测，合格则进行步骤s2，否则进行步骤s3；s2、对所述弹性夹进行疲劳性能检测，合格则进行步骤s4，否则进行步骤s3；s3、将弹性夹判定为不合格品，并进行步骤s5；s4、将弹性夹判定为合格品；s5、输出弹性夹服役状态；所述步骤s1中刚度检测具体包括：s11、将被测弹性夹安装在专用装置(1)上，弹性夹尾部和头部与专用装置(1)轻微接触；s12、运行试验机，缓慢加载至d0+1mm，速率10mm/min；s13、记录相关的载荷与位移曲线；s14、计算弹性夹刚度公式如下：其中，f0为理论扣压力，d0为设计弹程，k为弹性夹刚度，f1、f2分别为d0、2mm对应的荷载。2.根据权利要求1所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，其特征在于：所述步骤s2中疲劳性能检测具体包括：s21、弹性夹装入永久变形专用测量装置(2)中，标记面向下；s22、用高度尺测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位的初始高度，记为h；s23、把弹性夹放入疲劳试验专用装置(1)，标记面向下；s24、通过疲劳试验机对弹性夹加载至设计弹程，在此位移基础上施加-0.9mm～+0.5mm动态位移；s25、重复步骤s24的荷载循环500万次，加载频率4～16hz；s26、疲劳试验结束后取出弹性夹，重新装入弹性夹永久变形专用测量装置(2)中，标记面向下，再次测量弹性夹距头部端面12mm处中心部位高度，记为h'；s27、计算弹性夹的永久变形公式为：δh＝h-h'。3.根据权利要求1所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，其特征在于：所述专用装置(1)包括刚度检测弹性夹尾部定位夹(11)、刚度检测弹性夹头部定位夹(12)和刚度检测弹性夹支点模拟块(13)，所述刚度检测弹性夹尾部定位夹(11)接触弹性夹尾部上表面，所述刚度检测弹性夹头部定位夹(12)触弹性夹头部上表面，所述刚度检测弹性夹尾部定位夹(11)和所述刚度检测弹性夹头部定位夹(12)限定所述弹性夹的水平移动自由度，所述刚度检测弹性夹支点模拟块(13)支撑弹性夹底部，所述刚度检测弹性夹指点模拟块与所述刚度检测弹性夹头部定位夹(12)之间的距离与实际滑床台中弹性夹支点距离弹性夹顶端的距离相等。4.根据权利要求2所述的一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，其特征在于：所述永久变形专用测量装置(2)包括疲劳检测弹性夹尾部定位夹(21)、疲劳检测弹性夹支点模拟块(22)和加载头(23)，所述疲劳检测弹性夹尾部定位夹(21)接触弹性夹尾部上表面，所述疲劳检测弹性夹支点模拟块(22)支撑弹性夹底部，用于模拟实际滑床台中弹性夹支点，所述加载头(23)设置于弹性夹头部上表面。
技术总结本发明公开了一种道岔弹性夹服役状态的评估检测方法，对道岔用弹性夹以刚度、疲劳性能2方面的性能进行测试和评价，可为铁路实际运营条件下辊轮装置的长期安全服役提供重要保证，为道岔用辊轮装置的质量控制、服役性能以及道岔实际运营安全提供重要保证。以及道岔实际运营安全提供重要保证。以及道岔实际运营安全提供重要保证。
技术研发人员：王璞 王猛 王树国 肖俊恒 李彦山 赵振华 李伟 杨东升 葛晶 司道林 张立军 樊小平 钱坤 高原 王钟苑 杨亮 赵磊 徐旸
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日：2022.07.08
技术公布日：2022/11/1
