连续测量轮轨力的测力轮对技术.docVIP

连续测量轮轨力的测力轮对技术 第29卷第3期西南交通大学Vd.29N..3 1994年6月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONG-UNIVERSITY2une1994 )一7 连续测量轮轨力的测力轮对技术 【摘要】 【美蕾调】 【分粪号】 陈成元史炎 U,7 车支介绍丁用标准的机车车辆轮对作为力传感器来连续锺I量轮轨相互作用力的稠力 轮对技术.并作者研制的i曼I力轮对为倒.介绍了选择最佳贴片位置的方法,电矫设 计的—般畴c更4及试验结果处理等技术. 连续涮量I虚空l涮力轮对;轮轨力——’———.—一●.———一 U260.1lO348.2 用铁路机车车辆的轮对作为力传感器来测量轮轨间的相互作用力的方法,是所有轮轨力 测量方法中测量精度最高的方法.在评估铁路机车车辆的动力学性能及轮轨磨耗时,在脱轨等 颁域的试验研究中,任何方法都取代不了测力轮对.连续测量轮轨力的测力轮对,其测量轮轨 力的信号不随轮对转动而变化,只与轮孰力的大小成正比.实现这种测量的关键技术是要在偌 大的车轮辐板上拽到合适的应变片粘贴位置,在这样的位置上贴片组成电桥来测量横向力(或 垂向力)时,不敏藏垂向力(或横向力),而且在恒载荷的作用下,电桥的输出与轮对转角的关系 妥便于进行处理以实现连续测量.在测力轮对贴片位置及组桥方法的选择时,要考虑的基本问 题是: (1)电桥输出的灵敏度和线性度 (2)交叉干扰 垂向力(或横向力)在(垂向力)电桥中的输出这种交叉干扰必须消除. (3)载荷作用位置的影响 垂向力作用于踏面上的横向位置不同时,其产生的弯距?)也不同,应该消除该弯矩 对垂向和横向力测鼋造成的误差. (4)输出的波动 在恒载荷的作用下,该载荷的测量信号随轮对转角的变化即波动应尽可能减小. (5)离心力和温度等的影响 对热力场梯度,离心力和环境温度造成的测量误差应加以补偿或消除. (6)尽可能选用标准的机车车辆轮对,以解决轮对的供应和加工问题,这样还可以消除由 于用非标轮对作测力轮对时所产生的动力作用上的差异 要解决好上述问题应从辐板上横向力和垂向力作用下其所受的应力状态着手. 本文于1993年l0月18日收到. 264西南变通大学第29卷 1辐板的受力分析及贴片位置的选择 横向力使辐板在轴向受剪并使其产生较大的弯曲变形.垂向力主要使辐板产生压应变, 且大的压应变值分布在轮轨接触点与轮觳之问的一较小的扇区内.由于载荷与轮毂中心线的 偏离,垂衄力还产生一十较小的夸矩. 有效的测量横向力(或垂向力)的电桥应根据在它的作用下辐板的变形特征来设计.要设 计出这样的电桥,还应对辐板在横向力和垂向力作用下的变形进行定量分析,实践表明,这是 选择合理玷片位置最为有效的手段. 在.S形辐板的l∞.车辆轮对上,对辐板在横向力和垂向力作用下的应变进行了测试.图 1为测试辐板应变的贴片位置示意图.在辐板的一十断面上.治径向以10mm的问隔,于辐板 的两边对称地贴有d5个应变片.图2所示是辐板内外储第5,19,14十应变片,分别在垂向力 圉1辐糠应变潮试时的布片示相 洼 一 12OkN,横向力L一81.5kN的作用下, 其测得的应变与轮对转有的关系.图2清楚 地显示t.S形辐板的应变分布是比较复杂 的.因此,用人工的方法很难选择好的贴片位 置.测试中采用了模拟计算的方法来选择最 佳的贴片位置.在计算时,将内外侧辐板各十 半径上的应变进行组合.对于给定的电桥,可 找到这样的玷片位置,既可以得到高的输 出灵敏度,理想的输出波形,又能将交叉干 扰,载荷作用位置的影响等误差减到最小. 轮对特冉’.)轮对转角() 图2应变分布涮试的部分结果 l——外恻第t4片.工土81.5廿=0;5——外佣第t4片?工0?=挖OkNi 2——内佣第5片.L:81.5tN,=0f6——外佣第19片,=81-5kN,=0 3——内侧第5片.工一0,V=1舯k卜i;7——内侧第19片,一0,F一]20k卜i; 4——外佣第5片.工=81.5tN.V=018——内侧第l9片?L:81.5|?=0. 第3期陈成无等t连续疆I量轮轨力的洲力轮对技术’265 2在”S”型辐板上横向力和垂向力连续测量的实现 2.1横向力的连攘测量 根据应变分布的测试数据,按模拟计算的结果,选用的电桥结构和布片方式如图3所示. 应变片贴在图1所示的辐板内侧的第19个应变片所处的半径上.图3中的应变片之所以肩并 肩地排列,是因为A,B两个电桥输出的波形要有9O的相位差的结果.在图3中1～8片组成A 桥,1,～8r片组成B桥. 图4为电桥的标定结果.标定载荷为;横向力L=81.5kN.垂向力V=】20kN.图中 √—￡,血和B三蠢曲线表示单独在横向力作用下的标定结果F_爵,和脚二条曲 线则表示单独在垂向力作用下的标定结果. 凹 曼 蛇对