專利名稱：軌道衡用的剪力型稱重軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種軌道衡用稱重軌，尤其是一種剪力型稱重軌。
1964年第一臺連掛式不停車，不摘鉤動態(tài)稱量軌道衡在美國誕生，它是新型鐵路貨車稱重系統(tǒng)的一個典型代表。它是由4只傳感器和一個剛性很好的秤臺，以及電氣系統(tǒng)三部分組成，秤臺和傳感器的安裝需要一個深的鋼筋水泥基坑，秤臺的兩端各需25米長安裝引軌的水泥整體道床，30年來隨著科學技術(shù)的進步，尤其是傳感器技術(shù)，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的突飛猛進，這些新技術(shù)被逐步引用動態(tài)軌道衡上面來，使現(xiàn)代的動態(tài)軌道衡技術(shù)更加完善，計量的自動化程度和計量的準確度都有很大提高，車輛過衡速度也加快，計量結(jié)果可以由計算機終端即時顯示和打印記錄，并統(tǒng)計成用戶所需的各種報表，大大有利于企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)營管理科學化，秤體結(jié)構(gòu)也大有改進，從原來的笨重厚實逐步改成現(xiàn)在的輕薄而剛強，加上采用低外型傳感器，使安裝條件也有新改變，原來需要深基坑改為目前的淺基坑或無基坑，等等，但是，從結(jié)構(gòu)原理來說，還都是源于30年前那臺軌道衡，沒有新的突破，這種稱重系統(tǒng)的致命弱點是秤臺與兩端線路隔斷，不連續(xù)；土建費用高，一般為設備費用的一倍以上；安裝周期長，線路需要停運4-6周時間，影響運輸和生產(chǎn)。
為了克服現(xiàn)有動態(tài)稱量軌道衡的上述三方面的缺點，早在60年代就有人開始研究鐵路車輛另一類的稱重系統(tǒng)，即通過測量普通鋼軌或稍加改造的鋼軌在車輛通過時的變型量來稱重的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以消除上述三方面的缺點，辦法是在該稱重系統(tǒng)中，有一相對比較短的稱重軌，其兩端由軌枕支撐，并用魚尾板與相鄰的路軌連接成整體，稱重軌上裝貼一組應變片，(有兩種貼法，一種是貼在軌底；另一種是貼在軌腰；)并將它們聯(lián)結(jié)成惠斯頓橋電路，當車輪通過時，稱重軌下?lián)献冃?，電橋即輸出一個與載荷大小成比例的電信號，將這些信號分別檢測出來，加以轉(zhuǎn)換，即可求得車輛的重量。上述基本原理看來很簡單，可是實現(xiàn)起來有許多問題，其中有理論問題，也有工藝問題。歸根結(jié)底，關(guān)鍵還是沒有吃透鋼軌變形的機理，它的規(guī)律，所以沒有抓準稱重軌的最佳長度和應變片的貼片位置。由于理論問題沒有徹底解決，這種稱重系統(tǒng)達不到稱重的一般技術(shù)要求，因此，一直發(fā)展不起來，而讓傳感器型的動態(tài)稱量軌道衡在鐵路稱重系統(tǒng)中長期獨領(lǐng)風騷。
在本人申請的發(fā)明名稱為《一種軌道衡用的稱重軌》，申請?zhí)枮?5216574．0的實用新型申請，采用了新的鋼軌變形稱重理論，通過測量正應變，解決目前存在的問題。但是，由于采用正應變測量，存在二個主要弱點，一是支距長，達1625mm，所以重車通過時撓度大，不安全；二是測量段較短，僅356mm，采樣次數(shù)相對較少；限制了車速的提高和計量結(jié)果的準確度，另外，這種彎曲型稱重軌橋臂阻值小，靈敏系數(shù)低。
本實用新型的目的是提供一種支距小、剛度好、測量段長，能有效克服彎曲型稱重軌以上弱點的剪力型稱重軌。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種軌道衡用稱重軌，具有兩根與鐵道相連接的稱重軌。稱重軌懸空段L的距離為600mm至1200mm，電阻應變片距離懸空段支點兩端的距離為m，m值為50～100mm，兩根鋼軌各裝對稱的四組電阻應變片，位于鋼軌軌腰的中性軸上，每端距支點m的處各設置一對45°的雙斜應變片，二應變片相交90℃。
本實用新型具有性能良好、工作穩(wěn)定、可靠性高及維護簡便的優(yōu)點，支距短、剛度好、測量段較長，并且由于它的橋臂阻值大，所以，它的靈敏度高。


如下圖1為本實用新型的軌道衡用剪力型稱重軌的原理圖；圖2為本實用新型的軌道衡用剪力型稱重軌使用示意圖；圖3為本實用新型的軌道衡用剪力型稱重軌的應力片安裝示意圖。
現(xiàn)對照附圖，說明本實用新型的最佳實施例。
對照圖1，稱重軌支承于AB上，支距為1。C、D分別為位于中性層，距支承m處兩截面上的點，P為輪重。在P的作用下，A端的支反力Ra為Ra=1-x1p-----(1)]]>式中x為P作用點對A的水平距離。
當輪重P的位置x變化時，在C和D所在截面受到的剪力Qc和Qd亦隨之變化。
在C所在截面上

見圖1(c)從式(2)、(3)中可得當x＜m時，Qc-Qd=0}(4)x＞1-m時，Qc-Qd=0當m＜x＜1-m時，Qc-Qd=p(5)從式(4)、(5)可以看出，當被稱的輪重位于C、D所在截面之間時，兩截面上的剪力合成為一常數(shù)，其值為輪重p；而在其它位置(包括A、B支承點之外)，剪力合成為零。
若在C、D處分別設置感受剪力變形的敏感元件，只要車輪在C、D之間的任一位置，敏感元件的輸出信號絕對值之和就能表達出輪重的大小。
根據(jù)上述原理，本實用新型提供了一種軌道衡用稱重軌即剪力型稱重軌(1、2)，稱重軌(1、2)由枕木(3)支承，懸空段1的距離為600mm至1200mm，電阻應變片(4)距離懸空段1兩端的支點距離為m，m值為50～100mm，兩稱重軌(1、2)各裝對稱的四組電組應變片(4)，位于鋼軌軌腰的中性軸的C、D處，每處設一對45°的雙斜應變片，在鋼軌的另一側(cè)以相反方向設置雙斜應變片。
每根稱重軌上的四個電阻應變片連成一惠斯頓電橋，二根軌上電阻應變片構(gòu)成的惠斯頓電橋并聯(lián)，供儀器測量。
與彎曲型稱重軌相比，主要技術(shù)參數(shù)比較如下

總而言之，剪力型稱重軌在技術(shù)性能上遠比彎曲型稱重軌為優(yōu)越。
根據(jù)需要，在二根長鋼軌上還可以貼多組應變片，構(gòu)成多個測量單元，以便實現(xiàn)多次軸計量式轉(zhuǎn)向架計量，整車計量等不同的計量要求。
權(quán)利要求1.一種軌道衡用的剪力型稱重軌，其特征在于，具有兩根與鐵道相連接的稱重軌，稱重軌懸空段L的距離為600mm至1200mm，電阻應變片距離懸空段兩端交點的距離為m，m值為50～100mm，兩根鋼軌各裝對稱的四組電阻應變片，位于鋼軌軌腰的中性軸上，為一對45°的雙斜應變片，二應變片相交90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軌道衡用剪力型稱重軌，其中每根稱重軌上的四個電阻應變片連成一惠斯頓電橋，二根軌上電阻應變片構(gòu)成的惠斯頓電橋并聯(lián)。
專利摘要本實用新型提供了一種軌道衡用剪力型稱重軌,四組電阻應變片距離稱重軌支點兩端的距離為50～100mm,懸空段的距離為600mm至1200mm,電阻應變片位于鋼軌軌腰二中性軸上,每組為一對45°的雙斜應變片。本實用新型具有性能良好,工作穩(wěn)定、支距短、測量段長的特點,并且橋臂阻值大,靈敏度高。
文檔編號G01G19/02GK2304111SQ97219118
公開日1999年1月13日 申請日期1997年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月28日
發(fā)明者潘子锜 申請人:潘子锜