CN105092268A - 基于转向架悬挂参数测试台测量系统 - Google Patents

基于转向架悬挂参数测试台测量系统 Download PDF

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CN105092268A
CN105092268A CN201510459522.2A CN201510459522A CN105092268A CN 105092268 A CN105092268 A CN 105092268A CN 201510459522 A CN201510459522 A CN 201510459522A CN 105092268 A CN105092268 A CN 105092268A
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王军
李小牛
端黎明
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Abstract

本发明涉及一种基于转向架悬挂参数测试台测量系统,该系统包括三维力测量模块、三维位移测量模块、数据处理模块,所述三维力测量模块包括分别安装于下部运动平台和转向架轮对之间以及上部运动平台和转向架摇枕之间的三维力压力传感器,所述三维位移测量模块包括用于对轮对构架之间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相对位移变化进行测量的位移传感器、所述数据处理模块用于对三维力压力传感器和位移传感器采集的数据进行实时通讯、记录、处理分析和存储。本发明的测量系统通过测量转向架各部件之间的三维作用力和三维位移,来计算转向架悬挂系统静态参数和动态参数,分析机车的力学性能,为车辆性能优化提供参数依据。

Description

基于转向架悬挂参数测试台测量系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于转向架悬挂参数测试台测量系统,尤其是涉及一种包括转向 架悬挂系统静态参数和动态参数测试的试验装置。
背景技术
[0002] 近几年,我国铁路行业急速发展,轨道列车速度不断提高,相应地对轨道车辆动力 学性能的要求也越来越高。同时为了能够研究并优化转向架的动力学参数、降低研发生产 成本,国内的各机车车辆厂迫切希望能够对试制出来的转向架进行参数测试,以保证装车 后转向架各项性能参数达到设计要求,车辆的动力学性能也达到最优。检测轨道车辆转向 架悬挂特性参数的测定有如下重要性:1.检验机车车辆的实测参数是否达到设计值的要 求,并可以据此找出车辆在设计、制造、生产过程中的不当之处;2.确定实际生产的机车车 辆所能达到的动力学性能,以此准确的判断机车可以适应的运行条件;3.可以作为机车车 辆性能分析优化的依据。转向架悬挂特性试验台的开发对轨道车辆转向架产品的研发设 计、生产制造、运营维护、动力学性能的研究具有重大意义,并且能对运行环境的指定以及 质量控制产生积极效果,有利于缩短产品开发周期。
[0003] 但是目前的检测设备价格昂贵、使用维护成本偏高、设备关键部件故障后的维修 周期长;并且多为单一项目检测设备,检测效率高,适用于批量产品出厂检测,而对于具有 科研和开发性质的工程实验室来说,往往需要功能多样,并能够对产品相关参数进行全面 检测的设备。
发明内容
[0004] 为了克服以上现有技术的不足,本发明提出一种基于转向架悬挂参数测试台测量 系统,通过测量转向架各部件之间的三维作用力和三维位移,来计算转向架悬挂系统静态 参数和动态参数,用以分析机车的力学性能。
[0005] 本发明的技术方案是:一种基于转向架悬挂参数测试台测量系统,该系统包括三 维力测量模块、三维位移测量模块、数据处理模块,所述三维力测量模块包括分别安装于下 部运动平台和转向架轮对之间以及上部运动平台和转向架摇枕之间的三维力压力传感器, 所述三维位移测量模块包括用于对轮对构架之间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相 对位移变化进行测量的位移传感器、所述数据处理模块用于对三维力压力传感器和位移传 感器采集的数据进行实时通讯、记录、处理分析和存储。所述的三维位移测量模块包括垂直 相对位移测量单元和水平相对位移测量单元,水平相对位移测量单元包括轮对构架水平测 量单元和轮对摇枕水平测量单元。所述垂直相对位移测量单元包括对轮对构架垂直测量单 元和构架摇枕垂直测量单元,所述轮对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元分别 测量的垂直位移为垂直相对位移测量。所述轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单 元均有两个,分别设置在轮的两边。
[0006] 上述三维力压力传感器或位移传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方 向电容单元组和Y方向电容单元组,所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电 容单元模块,所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构,每个 条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极,所述电容单元模块包括由两 个以上宽度a。长度b。的条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka。长度 b。的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应 电极宽度相同,驱动电极的长度大于感应电极长度,驱动电极长度两端分别预留左差位S 左和右差位δ右,b0驱=b0感+ δ右+ δ左,其中,b0驱为条状电容单元的驱动电极长度,b0感为条 状电容单元的感应电极长度,所述差位Ss= δ φ,且2如·^,其中d。为条状电容单 元介质厚度,G为弹性介质的抗剪模量,τ_为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以 上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线,相邻两条状电容单元之间设有电 极间距a δ。所述平行板面积S = M (aQ+2a δ+ka。) bQ/2,其中,M为条状电容单元数量,b。为条 状电容单元的长度,a。条状电容单元的宽度,所述条状电容单元的宽度=_$,其中,d。 为介质厚度,E为弹性介质的杨氏模量,G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单元 组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过并联或者独立方式连接到控制单元。所 述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组与控制单元之间分别设有中间变换器,中间 变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
[0007] 本发明的有益效果是:本发明的测量系统通过测量转向架各部件之间的三维作用 力和三维位移,来计算转向架悬挂系统静态参数和动态参数,分析机车的力学性能,实现机 车实测参数是否达到设计值的功能,为车辆性能优化提供参数依据。另外,本发明传感器不 仅可以测量三维作用力,而且可以测量三维位移,并且通过设置预留差位、设置两组宽度为 a。和Ka。的条状电容单元等方法有效解决三维力间相互影响,使法向与切向转换都达到较 高的线性、精度与灵敏度。
附图说明
[0008] 图1是本发明的具体实施方式的条状电容单元及其坐标系。
[0009] 图2是本发明的具体实施方式的条状电容单元示意图。
[0010] 图3是本发明的具体实施方式的条状电容单元右向偏移示意图。
[0011] 图4是本发明的具体实施方式的条状电容单元左向偏移示意图。
[0012] 图5是本发明的具体实施方式的宽度为a。和ka。的电容对受力偏移图。
[0013] 图6是本发明的具体实施方式的平行板三维力压力传感器结构图。
[0014] 图7是本发明的具体实施方式的单元电容对的信号示意图。
[0015] 图8为本发明具体实施方式的测量系统的结构图;
[0016] 图9为本发明具体实施方式垂向相对位移量测量示意图。
[0017] 其中,1摇枕,2下部六自由度平台,3纵向动作器,4垂向动作器,5横向动作器,6 构架,7三维测力平台,8轮对,9 一系悬挂,10二系悬挂。
具体实施方式
[0018] 下面对照附图,通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0019] 由于弹性悬挂装置的影响,轨道车辆运行中振动形式变得复杂,车辆有六个独立 的振动形式,即伸缩、横摆、浮沉、侧滚、点头和摇头。其中伸缩为沿X轴方向的直线运动;横 摆为沿y轴的直线运动;浮沉为沿Z轴的直线运动;侧滚为绕X轴的回转运动;点头为绕y 轴的回转运动;摇头为绕z轴的回转运动。
[0020] 转向架悬挂特性的测试方法具体为将待测转向架的几个部件固定在试验台上, 通过液压激励源施加作用力于转向架的其他部件,强制转向架的非固定部件相对于固定 部件发生位置变化,测量试验过程中施加的作用力及在该作用力下部件之间产生的相对位 移变化量。
[0021] 具体的测试方法为:使用锁紧装置将构架固定,在下部六自由度运动平台上对轮 对施加作用力,并通过每个车轮下方的三维位移测量模块和三维力测量模块,测取每个车 轮受到的三向作用力及其相对于构架的位移。这种测试方法考虑到了车辆实际运行中的各 种受力状况,而且可以在测试过程中直观地观察到转向架实际运行中的运动状态和各部件 之间相互作用的机理。下部六自由度运动平台包括横向作动器、纵向作动器和垂向作动器, 三向作动器施加作用力于转向架的各个部件,实现六自由度运动,摇枕设置在构架上侧,三 维测力平台下端固定在下部六自由度运动平台上。
[0022] 三维位移测量模块能够对轮对构架之间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相 对位移变化进行精确测量。测量一系三向相对位移量是以转向架构架为测量基准,测量二 系三向相对位移量也是以转向架构架为测量基准,三个方向的位移传感器采集到的数据即 三向相对位移量。如图2,为垂向相对位移量测量示意图,一系悬挂两端分别连接至轮对和 架构,二系悬挂分别连接至架构和摇枕,垂向的位移量是一系悬挂的位移量和二系悬挂的 位移量之和。
[0023] 具体的,本发明的测量系统包括三维力测量模块、三维位移测量模块、数据处理模 块,所述三维力测量模块包括分别安装于下部运动平台和转向架轮对之间以及上部运动平 台和转向架摇枕之间的三维力压力传感器,所述三维位移测量模块包括用于对轮对构架之 间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相对位移变化进行测量的位移传感器、所述数据处 理模块用于对三维力压力传感器和位移传感器采集的数据进行实时通讯、记录、处理分析 和存储。
[0024] 所述的三维位移测量模块包括垂直相对位移测量单元和水平相对位移测量单元, 水平相对位移测量单元包括轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元。
[0025] 所述垂直相对位移测量单元包括对轮对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量 单元,所述轮对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元分别测量的垂直位移为垂直 相对位移测量。
[0026] 所述轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元均有两个,分别设置在轮的 两边,通过构架水平测量单元左右两边的改变量计算水平位移。
[0027] 以上所述三维力压力传感器和位移传感器在本发明中只需一个传感器就能够测 量出三维位移和三维作用力,本发明的传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方 向电容单元组和Y方向电容单元组,所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电 容单元模块,所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构,每个 条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述电容单元模块包括由两个 以上宽度a。长度b。条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka。长度b。 条状电容单元组成的第二条状电容单元组。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极 宽度相同,驱动电极的长度大于感应电极长度,驱动电极长度两端分别预留左差位和 右差位δ右,b 0驱=b0感+δ右+ δ左,其中,b0驱为条状电容单元的驱动电极长度,b0感为条状 电容单元的感应电极长度。所述差位S左=,且0'/|:^^^^,其中(1。为介质厚度,( ; 为弹性介质的抗剪模量,τ_为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单 元、与条状电容单元一一对应连接的引线,相邻两条状电容单元之间设有电极间距a5。所 述平行板面积S = 其中,M为条状电容单元数量,b。为条状电容单元的 长度,a。条状电容单元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电 容单元引线通过并联或者独立连接到控制单元。所述条状电容单元的宽度% = ¾¾其中, d。为介质厚度,E为弹性介质的杨氏模量,G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单 元组和第二条状电容单元组与控制单元之间设有中间变换器,中间变换器用于设置电压对 电容或频率对电容的传输系数。
[0028] 1、条状电容单元的转换特性
[0029] (1)激励信号和坐标系
[0030] 将条状电容单元置于图1所示的直角坐标系中,极板平面长度b。、宽度a。、介质厚 度d。。三维激励施加于电容极板的外表面,产生的接触式作用力具有Fx、Fy和Fz三个方向 分量,Fx和Fy的作用方向沿X轴和Y轴,Fz的作用方向沿OZ轴即S:方向,法向和切向应 力均为一种应力张量,从电极的引线间即可输出电容响应;法向应力σ n= Fn/A,其中A = a。·13。为极板法向受力面,Fn = Fz为法向分量;两侧表面上产生成对的切向应力τ x= Fx/ Α,τ y= Fy/A〇
[0031] 根据弹性力学中的虎克定律,σ JP τ x,Ty都将使弹性体产生相应的变形。其中,
Figure CN105092268AD00071
[0032]
[0033]
[0034]
[0035] 式中,E为弹性介质的杨氏模量(单位:GN/m2),G为弹性介质的抗剪模量(单位: GN/m2),δ n为弹性介质的法向位移(单位:μ m),而δ X和δ y为电容器上下两极板的相 对错位(单位:μπι),其正负号由坐标轴指向决定。
[0036] (2)电容公式及其输入输出特性
[0037] 矩形平行板电容器的初始电容为:
[0038]
Figure CN105092268AD00072
[0039] 式中,ε。真空介质电常数为8.85PF/m,ε r= 2. 5为电介质的相对介电常数。dQ 受ση的激励产生相对变形ε η= δ n/d。= σ n/E,代入⑷得到输入输出特性
[0040]
Figure CN105092268AD00081
[0041] (3)法向应力作用下的线性度和灵敏度
[0042] a、法向线性度
[0043] 在(5)式中分母中,故Cn= f(Fn)的关系是非线性的,因转换量程中的最大 值〇 n_与介质弹性常数E相比,ε n是个很小的量,即分母中ε n〈〈l,将(5)按级数展开并 略去二次方以上的高阶无穷小,(5)式可简化为:
[0044]
Figure CN105092268AD00082
(Oy
[0045] 可见在匕与F n的转换特性中的法向线性度的最大相对误差接近于零。
[0046] b、灵敏度
[0047] 按法向灵敏度的定义Sn =
[0048] 按(6)式可得线性灵敏度,
Figure CN105092268AD00083
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] Sn2® Fn而变,Fn愈大,Sn2愈大,在整个转换特性上呈轻微非线性。
[0053] (4)切向应力τ JP τ y激励下的电容变化
[0054] 切向应力τ JP τ ¥并不改变极板的几何尺寸参数b。和a。,对介质厚度d。也不产 生影响。然而^和τ y改变了条状电容单元的空间结构,正向面对的上下极板之间发生了 错位偏移。现以OX方向为例,极板在T x作用下的错位偏移δ x。
[0055] 在图2中当τ 零时,a。上=a。下是正对的,基板之间有效截面Ατ = a。·13。;在图 3中,在τχ右向的作用下,上极板相对于下极板产生了向右的错位偏移δ χ,从而使上下极 板之间在计算电容时的有效面积Ατ= (a(j-5x) ·13。;图4中,当τ 左向时,错位偏移δ χ 则向左,而Ατ= (a。-δ x) *b。,^在左向和右向时,有效面积的减少量相同,由此产生的电 容为:
[0056]
Figure CN105092268AD00084
[0057] 根据剪切虎克定律
[0058]
Figure CN105092268AD00085
[0059] 将(10)代入(9)可得
[0060]
Figure CN105092268AD00086
[0061] (11)式即为切应力下的输入一输出特性,(^与τ x呈线性关系。
[0062] 而其灵敏度
[0063]
Figure CN105092268AD00091
(丨 2 丨
[0064] 公式(9)-(12)类似的分析同样适用与τ ¥与C Ty的特性与技术指标,只不过式中 条状电容单元的长边b。应设置于OX轴方向,而其短边a。则在OY方向。
[0065] 2、接触式平行板电容设计
[0066] (1)平行板电容的平面设计
[0067] 设定的原始指标法向最大接触应力〇 _xS 200Kpa,如果法向受力A为正方形 10\10臟2,则最大法向力?2_为〇_ :!^ = 2(^。切向最大接触应力丁_为701^,切向应 力的受力分布面均为IOX l〇mm2,则最大切向力分量Fxmx= F y_= τ _· A = 7N。
[0068] 图3和图4所不的条状电容单兀结构性变化,只说明电容输出与切向应力± τ χ输 入的关系,电容增量都是负的,因此这种初始电容结构不适宜作为对± τ χ得到增减电容的 响应。为此本发明对条状电容单元上下极板的初始结构进行调整,宽度为a。和ka。的条状 电容单元构成一对电容单元对(<^与C R),具体如图5所示。
[0069] 图5中,电容单元Q和(^电极尺寸bQ、d。均相同,宽度一个为a。,一个为ka。,其中 k为常数,优选大于1的整数。当τχ=〇时,C ^=Ctp Cr= kC。,在此基础上如在Fx激励下 产生S x的错误偏移,将会形成如图3或4所示的偏移效果。
Figure CN105092268AD00092
[0070]
[0071]
[0072] (^和Cr电容单元对在同一个τ廣产生δ JP AC τ的响应。Sx = d0^,
[0073] 由此,公式(11)可修改为
[0074]
Figure CN105092268AD00093
[0075] 式中,Cto = 为切应力为零时的初始电容,上式即为切应力输入输出特 性,Ctx与F x是线性关系,而其灵敏度Stx = U。
[0076] 参见图6的电极平面布置,在一个10X IOmm2的基板中心作十字分隔,形成四个象 限,右上第一象限I、左上第二象限II、左下第三象限III、右下第四象限IV,其中I、111象限 为对τ χ做出响应的电容单元组合,而II、IV象限为对τ y做出响应的电容单元组合。外围 线为IOX IOmm2的PCB板四根边缘线,影线部分表示失蜡铸造工艺的外模截面。将感应电 极在下层PCB基板上的位置作为参照,则驱动电极在上层PCB基板上的布置应以PCB基板 边缘线为基准。图中四个虚线方框为感应电极在下极板上的基准,置他们与几何基准线差 距均为 δ。(〇. Imm)。
[0077] 电容单元模块采用梳齿结构,电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成 的梳齿状结构,每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。由公式 (12)a。愈小,切向应力响应的灵敏度越大,故单个电容单元均为长条状。设每根条状电容单 元宽为a。,两条状电容之间的槽宽为a;;,则每根条状电容单元的节距为kao+atf^a;;。为了 充分利用方形基板的平面空间,1〇^。+&。+2&5)13。/2~1方形基板面积,M为条状电容数量, 则有MGiafafSaJ = 20mm,式中,槽宽&5不宜过大,否则不利于使用基板上的有效平面空 间,也不宜过小,要受到失蜡铸造工艺的约束。为使法向灵敏度S n和切向灵敏度S τ相等, 按公式(7)和(12),令a。· G = d。· Ε,当d。= 0· 1mm,k = L 5时,从而可以求出Μ。
[0078] 为了实现^和τ y切向响应之间不相互产生影响,条状电容单元的驱动电极长 度两端预留差位S。,因此b«^= b。;^+2· δ。,其中在两端长度预留差位理论上应保证 .¾之dfl . ^,其计算值为IiTs X =g=2.9x l(T8m=l〇-2um « Ium,故在工艺上应保 证b0驱一b0底彡0.01mm。这样在计算法向电容输出响应时,保证τχ和τ ¥不对法向电容响 应产生任何影响。
[0079] 为了实现^和τ y不对法向电容响应产生任何影响,宽度为a。和ka。的条状电容 单元构成一对电容单元对与C r)进行公示推算消除相互之间的影响。保证^在I、111 象限电容单元产生对τχ的电容响应,而在II、IV象限电容单元则产生对τ y的电容响应,以 保证四个象限中的电容单元在TdP τ ¥切向激励下能产生两组差动电容对。
[0080] (2)法向应力和切向力的计算
[0081] 设图5中宽度为a。的条状电容单元在受到切向力τ χ,产生一个切向位移dx后的 输出电容值为C1,宽度为ka。的条状电容单元在受到切向力τ x,产生一个切向位移dx后的 输出电容值为C2,则有:
Figure CN105092268AD00101
[0093] 上式中,无论是法向激励Fn或切向激励Fy均不对0 ^产生影响。即自动消除了 σ n 和^对τ x的总输出的耦合或干扰,因为凡是在信号包含相减的运算中,等量和同符号的 电容变化都自动消除。而FjPF3^ σ n的干扰可通过上层电极在b。方向增加几何长度2 δ。 消除。同理可以求出FTy。
[0094] (4)主要材料选择及其特性参数
[0095] 梳齿状平行板电容器的结构剖面图类似于图8所示的三明治结构,图8中1为上 PCB基板,2为下PCB基板,3为驱动电极,4为感应电极,5为弹性介质。极板距d。= 0. 1mm, 上下基板内侧空间除铜箱电极外,均为用失蜡铸造法充填的PDMS(聚二甲基硅氧烷)超 弹绝缘介质。其机械和物理特性参数为杨氏模量E = 6. 2MPa,而其抗剪弹性模量为G = 4. IMPa,介质极化时相对介电常数ε γ = 2. 5。由于介质的E和G远小于铜的弹性模量E铜 =103GPa,故电容器内部介质在应力状态下的变形远大于极板的变形。
[0096] (5)电极引线设计
[0097] 无论是驱动电极或感应电极都需备有引出线,考虑各个驱动电极在信号电平上都 是接地的,故四组驱动电极只需共用同一个引出线。而四个第一条状电容单元组和第二条 状电容单元组的感应电极则需用各自独立的引出线,于是整个电容组件共有至少5个管脚 从平面封装的侧面引出,四个感应电极是指X方向宽度为a。的感应电极和宽度为ka。的感 应电极,以及Y方向宽度为a。的感应电极和宽度为ka。的感应电极,以便整个组件顶部与底 部外表面能方便地与测量对象接触。本发明在新材料和新工艺的支撑下,完成了一种新型 三维力敏感电容组合的设计,在IOX IOmm2的受力面上,无论是法向或切向,都可向介质较 均匀的传递应力。文中四个单元电容呈两对组合分布。在空间力与传感器表面的接触中外 力只有1个,电容响应却有4个,整个电极板都对求Fn做出贡献,同时将两对电容组合组成 系统,又可获得FdP F y的信息,从而完整描述一个三维力。
[0098] 无论是运动平台施加给轮对还是上平台施加给转向架摇枕某个方向的作用力,都 是通过车轮下方的三维力测量模块,测取每个车轮承受的该方向的载荷F 1,同时通过三维 位移测量模块测得摇枕与轮对在该方向上产生的相对位移变化量A Z1,得出转向架悬挂综 合静态刚度的数学计算公式:= (i = 1,2,3, 4),式中,K1为悬挂某方向的综合静态 刚度,i为四个轴箱。
[0099] 动态测试时,所测的动刚度也是各系悬挂所受的动载荷与悬挂形变位移的函数关 系。由于转向架各系悬挂主要使用阻尼器、钢簧及橡胶关节等非线性弹性元件实现减振功 能,因此阻尼力(或阻滞力)、恢复力以及其它非线性因素对动载荷的影响不能忽略。动态 刚度的数学计算公式为:
[0100] HiwX11 (t) +CzilX11 (t) +KxilX11 (t) = Fxil (t),(i = 1,2, 3, 4) (1)
[0101] muX2j (t) +Cz2jX2j (t) +Kx2jX2j (t) = Fx2j (t),(j = 1,2) (2)
[0102] 式中,X11 (t)为一系四个悬挂的动态变形;X2j (t)为二系两个悬挂的动态变形;Czil 为一系悬挂阻尼系数;Cz2j为二系悬挂阻尼系数;Kxil为一系悬挂动态刚度;Kx2j为二系悬挂 动态刚度;t时间变量;m w为一系悬挂上的弹簧质量;mu为二系悬挂上的弹簧质量;Fxii为一 系悬挂在各个方向上所受的动态载荷;F X2]为二系悬挂在各个方向上所受的动态载荷。
[0103] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式 的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改 进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。本发 明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1. 一种基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,该系统包括三维力测量模 块、三维位移测量模块、数据处理模块,所述三维力测量模块包括分别安装于下部运动平台 和转向架轮对之间以及上部运动平台和转向架摇枕之间的三维力压力传感器,所述三维位 移测量模块包括用于对轮对构架之间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相对位移变化 进行测量的位移传感器、所述数据处理模块用于对三维力压力传感器和位移传感器采集的 数据进行实时通讯、记录、处理分析和存储。
2. 根据权利要求1所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述的 三维位移测量模块包括垂直相对位移测量单元和水平相对位移测量单元,水平相对位移测 量单元包括轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元。
3. 根据权利要求2所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述垂 直相对位移测量单元包括对轮对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元,所述轮对 构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元分别测量的垂直位移为垂直相对位移测量。
4. 根据权利要求2所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述轮 对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元均有两个,分别设置在轮的两边。
5. 根据权利要求1所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述三 维力压力传感器或位移传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方向电容单元组和 Y方向电容单元组,所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块,所述 电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构,每个条状电容单元包括 上极板的驱动电极和下极板的感应电极,所述电容单元模块包括由两个以上宽度a。长度 b。的条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka。长度b。的条状电容单元 组成的第二条状电容单元组。
6. 根据权利要求5所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述每 个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同,驱动电极的长度大于感应电极长度,驱 动电极长度两端分别预留左差位S左和右差位5右,b0驱=b0感+5右+ 5左,其中,b0驱为条 状电容单元的驱动电极长度,为条状电容单元的感应电极长度,所述差位,且 _6;| 其中d。为条状电容单元介质厚度,G为弹性介质的抗剪模量,t_为最大应 力值。
7. 根据权利要求5所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述梳 齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线,相邻两条状 电容单元之间设有电极间距a5。
8. 根据权利要求5所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述平 行板面积S=M(a(]+2a5 +ka。) 13。/2,其中,M为条状电容单元数量,b。为条状电容单元的长度, a。条状电容单元的宽度,所述条状电容单元的宽度=$,其中,d。为介质厚度,E为弹 性介质的杨氏模量,G为弹性介质的抗剪模量。
9. 根据权利要求5所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述第 一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过并联或者独立方式连 接到控制单元。
10.根据权利要求5所述的基于转向架悬挂参数测试台测量系统,其特征在于,所述第 一条状电容单元组和第二条状电容单元组与控制单元之间分别设有中间变换器,中间变换 器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
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