《不打孔式剪力感測器》是中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所、中鐵科學技術開發公司於2015年9月25日申請的發明專利。該專利的公布號為：CN105172838A，專利公布日：2015年12月23日，發明人：柴雪松、馮毅傑、凌烈鵬、李旭偉、田德柱、李家林、謝錦妹、於國丞、薛峰、李健超。
《不打孔式剪力感測器》涉及不打孔式剪力感測器，所述不打孔式剪力感測器測力支撐座及應變片；所述測力支撐座的測力面中部為測力板，環繞所述測力板，在所述測力面上開設測力感應凸齒，所述應變片與所述測力板貼上固定；通過所述測力感應凸齒，將待檢測表面的剪力向內傳導至所述測力板區域，使所述應變片變形，獲取當前待檢測表面的剪力值。從而解決了2015年前不打孔式剪力感測器實施難度大、測量精度低的問題。
2017年12月11日，《不打孔式剪力感測器》被國家知識產權局公布為第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《不打孔式剪力感測器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：不打孔式剪力感測器
- 公布號：CN105172838A
- 授權日 ：2015年12月23日
- 申請號：2015106241311
- 申請日：2015年9月25日
- 申請人：中國鐵道科學研究院鐵道建築研究所、中鐵科學技術開發公司
- 地址：北京市海淀區西直門外大柳樹路2號二區303幢
- 發明人：柴雪松、馮毅傑、凌烈鵬、李旭偉、田德柱、李家林、謝錦妹、於國丞、薛峰、李健超
- Int. Cl.：B61K9/08(2006.01)I
- 專利代理機構：北京市金棟律師事務所
- 代理人：朱玲
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
軌道的施工及後期使用過程中對軌道的受力狀態進行監測，以達到對列車的運行狀態和軌道結構狀態進行監測。從而需要在鋼軌的兩側施加“剪力感測器”對使用軌道的狀態進行檢測，2015年前的“剪力感測器”之一為“不打孔式”，其在使用過程中，需貼上安裝於待檢測軌道的兩側，對稱的測力點需壓固於待檢測軌道兩側，但該種檢測方法，在實施過程中，一方面，該感測器固定端部為球面結構，需要輔助的安裝器件較為複雜，安裝操作要求高；另外，該感測器利用頂栓將其擠壓在被測物體上，感測器的測力爪嵌入到被測物體，由於頂栓為球面結構，且測力爪為一圈多個單獨的凸齒，當受力方向與感測器中心軸不一致或各個凸齒尺寸有偏差時，易導致測力爪受力不均，影響測試效果，因此，測量精度低，測量數據的準確性下降，無法保證連續的有效檢測，從而，提高了測量成本。
發明內容
專利目的
《不打孔式剪力感測器》的目的是解決2015年前不打孔式剪力感測器實施難度大、測量精度低的問題。
技術方案
《不打孔式剪力感測器》的技術方案是，測力支撐座及應變片；所述測力支撐座的測力面中部為內凹測力板，環繞所述測力板，在所述測力面上開設測力感應凸齒，所述應變片與所述測力板固定；通過所述測力感應凸齒，將待檢測表面的剪力向內傳導至所述測力板區域，使所述應變片變形，獲取當前待檢測表面的剪力值。
在一種優選的實施方式中，所述測力支撐座的外側為支撐爪，所述支撐爪沿所述測力板的徑向分布。
在一種優選的實施方式中，所述支撐爪的數量為4個、3個、6個或8個。
在一種優選的實施方式中，所述支撐爪上開設安裝通孔。
在一種優選的實施方式中，所述測力感應凸齒的凸起形狀為三角形。
在一種優選的實施方式中，以環繞所述測力板為中心，在所述測力面上呈多同心環形分布。
在一種優選的實施方式中，在所述測力板的內側為應變片安裝腔，所述應變片設定於所述安裝腔中，與所述測力板的內側固定連線。
在一種優選的實施方式中，所述應變片沿45°或/135°設定。
在一種優選的實施方式中，所述安裝腔的縱截面為圓形。
在一種優選的實施方式中，還包括電纜接頭，所述安裝腔的開口處，開設與所述電纜接頭匹配的內螺紋或外螺紋，使所述電纜接頭固定與所述開口處。
改善效果
《不打孔式剪力感測器》的特點及優點是：通過在測力側立面周圍均布測力爪，使測力爪在測力時，可嵌入固定區域表面，有效避免了感測器在測力過程中，由於中心軸不一致或各個凸齒尺寸有偏差所造成的測力爪受力不均，影響測試效果的情況產生。因此，提高了測量精度，降低了測量成本。
附圖說明
圖1為《不打孔式剪力感測器》一種實施方式中，不打孔式剪力感測器的內部結構示意圖；
圖2為圖1中，”A”向的結構示意圖；
圖3為《不打孔式剪力感測器》一種實施方式中，不打孔式剪力感測器的安裝示意圖。
技術領域
《不打孔式剪力感測器》涉及軌道的檢測技術領域，套用於軌道的安全檢測過程中，尤其涉及不打孔式剪力感測器。
權利要求
1.不打孔式剪力感測器，其特徵在於，包括測力支撐座及應變片；所述測力支撐座的測力面中部為內凹測力板，環繞所述測力板，在所述測力面上開設測力感應凸齒，所述應變片與所述測力板固定；通過所述測力感應凸齒，將待檢測表面的剪力向內傳導至所述測力板區域，使所述應變片變形，獲取當前待檢測表面的剪力值。
2.如權利要求1所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述測力支撐座的外側為支撐爪，所述支撐爪沿所述測力板的徑向分布。
3.如權利要求2所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述支撐爪的數量為4個、3個、6個或8個。
4.如權利要求2所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述支撐爪上開設安裝通孔。
5.如權利要求1或4所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述測力感應凸齒的凸起形狀為三角形。
6.如權利要求5所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述測力感應凸齒，以環繞所述測力板為中心，在所述測力面上呈多同心環形分布。
7.如權利要求6所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，在所述測力板的內側為應變片安裝腔，所述應變片設定於所述安裝腔中，與所述測力板的內側固定連線。
8.如權利要求7所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述應變片沿45°或/135°設定。
9.如權利要求6或8所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，所述安裝腔的縱截面為圓形。
10.如權利要求9所述的不打孔式剪力感測器，其特徵在於，還包括，電纜接頭，所述安裝腔的開口處，開設與所述電纜接頭匹配的內螺紋或外螺紋，使所述電纜接頭固定與所述開口處。
實施方式
對於《不打孔式剪力感測器》的不打孔式剪力感測器的特徵、效果和所要達到的技術目的有更加清楚和全面的了解，下面結合說明書附圖和具體實施方式做進一步詳細說明。
如圖1所示，《不打孔式剪力感測器》的一種實施方式中的不打孔式剪力感測器，包括，金屬測力支撐座10的一側為圓形測力面11，該測力面11的中部為一體成型或單獨連線的測力板20。環繞測力板20區域在測力面11上開設多條測力感應凸齒12，該測力感應凸齒12可為多個同心環凸齒，或螺旋形凸齒，當為同心環凸齒時，其同心環間距為，1～2毫米；當為螺旋形凸齒時，其螺距為，1～2毫米。為保證較好的剪力測量精度，上述測力板20處的厚度優選為：1～2毫米。應變片30通過粘接、焊接或螺栓連線等方式固定於測力板20上，為保證較好的測量精度，應變片30沿測力板20區域的45°或/135°設定。應變片測量系統或測量電路32與應變片30連線，通過外部引線，將測量數據向外傳輸。《不打孔式剪力感測器》中的不打孔式剪力感測器在使用時，先將測力支撐座10的測力面11中的測力感應凸齒12部分，固定於待檢測鐵軌40的待檢測表面41上（圖中虛線標識的部分），當待檢測鐵軌40的待檢測表面發生剪力變形時，測力感應凸齒12將待檢測表面41所產生的剪力變形，向內傳導至測力板20區域內，使應變片30變形，通過對應變片30數據的讀取獲取當前待檢測表面41的剪力值。為保證較好的測量，使測力感應凸齒12更易固定與待檢測軌道表面，上述測力感應凸齒的硬度為HRC38-50。
《不打孔式剪力感測器》的一種實施方式中，為使不打孔式剪力感測器更好的固定於待檢測表面41表面，如圖2所示，在測力支撐座10的測力面11圍繞測力板20的外側，一體成型或單獨連線支撐爪13。支撐爪13沿測力板20的徑向均勻分布，其數量可以為2、4或6、8等複數，也可根據測量需要，設定為3或5等單數。圖示中的支撐爪13的數量為4個，4個支持爪沿測力板20的徑向90°分布。為便於測力面11的安裝，並更有利於測力感應凸齒12，對待檢測表面41的剪力變形的感應，在支撐爪13上開設直徑為：12毫米的安裝通孔14。從而，可通過螺釘或螺栓等緊固件，穿過安裝通孔14將測力支撐座10安裝於待檢測鐵軌40的待檢測表面41上。為了檢測更為靈敏，當測力支撐座10的材料選用碳鋼等耐磨耐受性較好的材料時，如：40CrMoNiA，測力感應凸齒12的凸起形狀可優選為三角形。
如圖1所示，為使《不打孔式剪力感測器》中的不打孔式剪力感測器具有整體性，並避免外部因素對應變片在測量時的干擾，在該發明的一種是實施方式中，在測力板20的內側開設應變片安裝腔31，安裝腔31的縱截面為圓形。應變片30及應變片測量系統或測量電路32，從安裝腔31裝入，設定於安裝腔中，與測力板20的內側固定連線。同時，為便於密封，在該發明的一種是實施方式中，安裝腔31的開口處，開設與電纜接頭33匹配的內螺紋或外螺紋，從而使外接電纜接頭33固定與開口處。從而實現有效密封。
如圖3所示，為使《不打孔式剪力感測器》的不打孔式剪力感測器的安裝於被測物體90上，且不需要被測物體90上進行鑽孔，因此，通過外部頂栓擠壓住該發明的不打孔式剪力感測80的安裝通孔，通過控制外部頂栓的扭矩來提高對該發明的不打孔式剪力感測器固定，由於安裝通孔位置與被測物體之間擠壓面較大，從而保證了測力面與被測物體之間的同步變形。
以上所述，僅為《不打孔式剪力感測器》的具體實施例，但不能以此限定該發明實施的範圍，即大凡依該發明申請專利範圍及說明書內容所作的等同變化與修飾，皆應仍屬該發明專利涵蓋的範圍內。
榮譽表彰
2017年12月11日，《不打孔式剪力感測器》被國家知識產權局公布為第十九屆中國專利優秀獎。
