钢轨扣件扣压力检测装置专用夹具优化设计分析

1 钢轨W型弹条扣件介绍

    W型弹条扣件是目前国内应用最广泛的钢轨扣件之一，主要由弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座、橡胶垫板等组成，弹条的主要作用是对钢轨施力和定位。如图1所示。

    图1 W型弹条扣件

    扣件主要性能体现为对钢轨的抗拔力和扣压力，其中抗拔力的作用是将扣件固定在混凝土轨枕上，扣压力的作用是固定钢轨位置，保持钢轨不发生偏移。

2 扣件扣压力检测装置

    目前扣件扣压力的检测方式主要为实验室的独立检测与在线的螺栓扭矩检测。实验室的独立检测是针对扣件的整体检测，虽然对于扣件自身的检测比较准确，但只停留在理想环境下，不能反映扣件在实际工作中的状态。在线的螺栓扭矩检测，快速简单，但实际扣压力的作用位置在弹条上，检测螺栓扭矩不能够准确反映扣压力。想要准确快速地检测出工作中的扣件扣压力，必须设计出一套全新的检测装置。该检测装置的检测对象为扣件弹条，检测位置为弹条与钢轨的接触端，可以实现扣件扣压力的在线检测，检测结果准确、高效。利用力转移法将扣件系统作用在钢轨上的扣压力转移到检测装置上，通过传感器检测出扣件的扣压力。由于W型弹条扣件与钢轨接触时，弹条与钢轨的内壁空间比较小，而弹条的直径一般为10～15mm，并且作用力为10kN左右，要对其直接高效精确检测有一定的难度，所以需要设计一种专用夹具，通过力的传递性完成检测。

3 专用夹具设计

    夹具的现场装配体如图2所示。该夹具的主要组成部分为大支架、导向板、导向销、2个钳口、钳口连接销、钳支架、锁紧块、提升液压缸连接销。

    图2 夹具装配体

    夹具在普通状态下钳口是保持张开的，当夹具下降接触到钢轨时，由于钳口可以移动，所以导向销将沿着导向板向上移动，此时钳口将闭合夹住弹条，但并没有夹紧，需要手动向下移动锁紧销，与钳口上端的锲型扣靠紧。此时由于锁紧块的作用，使钳口无法向下移动，故达到锁紧的目的，当检测完后，液压缸卸荷，夹具不再受力，上提锁紧块，即可松开夹具。

4 夹具钳口安全强度检测

    夹具的设计虽然经历了前期的计算校核，但是为了更接近现实环境，需要用计算机辅助工程设计——CAE来仿真。其中有限元分析是CAE之中最重要的方法之一。