测力轮对标定试验台研制及标定技术研究

摘要

测力轮对是轨道车辆动力学试验研究中的核心传感器件，其性能的优劣直接影响着被测对象的评估结果。随着我国铁路的快速发展，机车车辆制造技术大幅提升，对测力轮对的性能提出了更高的要求。测力轮对标定试验台是标定测力轮对输出特性、检测测力轮对各项性能指标的专用设备，测力轮对标定是测力轮对研究及运用中的重要环节。
　　本文的主要工作就是设计计算测力轮对标定试验台的机械结构部分，重点研究限位装置及加载装置，并对测力轮对轮轨力测量方法进行研究。
　　首先，论文利用solidworks三维设计软件对标定试验台的机械构件部分进行了设计建模，用Hypermesh前处理软件划分网格并用ANSYS进行试验台强度及模态分析计算。计算对象及主要内容包括承载底座平台、龙门架的强度计算，模态计算及螺栓连接的强度校核。研究工作表明，本文设计的试验台能够完成测力轮对垂、横、纵三向的加载，且机械结构部件符合测力轮对标定试验台的工作要求，能够满足测力轮对加载的需求。
　　其次，在测力轮对标定试验台上完成轮对的标定试验，通过垂向加载和横向加载分别求出测力轮对的垂向、横向标定系数。建立测力轮对标定试验台有限元加载模型，模拟实测标定工况对测力轮对标定，计算出垂向、横向标定系数。将仿真标定结果与实物试验标定结果进行对比分析，表明了所建立的试验台有限元加载模型可以对测力轮对进行标定。
　　另外，对测力轮对的测量方法进行分析，通过有限元仿真的方法，对同一测力轮对计算找到最佳贴片位置和组桥方式，分析轮对作用点位置变化对垂向桥和横向桥输出的影响，从而提高测试精度。在分析测力轮对基于轴测法应变测量和基于车轮应变测量两种方法的情况下，为了更好的测量轮轨接触力，本文提出了一种以轴测为基础，联合轮测法的测力轮对求解轮轨接触横向力和垂向力的方法，通过在车轴和车轮辐板表面上贴应变片对应力和载荷进行测量。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 测力轮对标定试验台的研究背景及现状

1．3 现有测力轮对标定手段及其技术状态

1．4 本论文的研究内容和方法

2 测力轮对标定试验台设计

2．1 标定试验台主体结构设计

2．1．1 龙门架概述

2．1．2 承载底座平台概述

2．1．3 测力轮对限位装置

2．2 液压加载系统

2．2．1 液压加载系统设计思路

2．2．2 垂向力加载

2．2．3 横向力加载

2．2．4 纵向力加载

2．3 信号采集及数据处理系统

2．4 本章小结

3 测力轮对标定试验台强度计算

3．1 有限元理论

3．1．1 有限元法概述

3．1．2 ANSYS简介

3．2 承载底座的静强度计算

3．2．1 承载底座的结构离散模型

3．2．2 边界条件的确定

3．2．3 ANSYS静强度分析计算

3．3 加载龙门架强度计算

3．3．1 龙门架有限元计算

3．3．2 螺栓组分析计算

3．4 模态分析

3．4．1 模态分析理论概述

3．4．2 承载底座的模态分析

3．4．3 加载龙门架的模态分析

3．5 本章小结

4 测力轮对试验台标定试验

4．1 测力轮对标定试验

4．1．1 轮对贴片位置的选择

4．1．2 测力轮对制作

4．1．3 测力轮对桥路设计

4．1．4 测力轮对强度计算

4．1．5 试验台标定试验

4．2 测力轮对有限元标定计算

4．2．1 轮轨垂直力换算

4．2．2 标定系数计算

4．3 仿真计算与实测标定系数对比

4．4 本章小结

5 测力轮对测量原理及方法研究

5．1 作用点位置对电桥输出的影响

5．1．1 作用点位置对横、垂向载荷作用输出的影响

5．1．2 作用点位置对垂向桥、横向桥输出的影响

5．2 测力轮对连续测量方法

5．2．1 基于轴测法横向力和垂向力的测量方法

5．2．2 基于车轮应变的测力轮对测量原理

5．2．3 基于轮轴扭转应力的纵向力测量

5．3 基于轮轴应变的轮轨力测量方法研究

5．3．1 测量方案

5．3．2 载荷测量系统标定

5．4 本章小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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