CN107314838B - 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对 - Google Patents

一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对 Download PDF

Info

Publication number
CN107314838B
CN107314838B CN201710494624.7A CN201710494624A CN107314838B CN 107314838 B CN107314838 B CN 107314838B CN 201710494624 A CN201710494624 A CN 201710494624A CN 107314838 B CN107314838 B CN 107314838B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bridge
strain
axle
measuring
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710494624.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107314838A (zh
Inventor
艾兴乔
张永胜
庞会文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Original Assignee
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd filed Critical CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority to CN201710494624.7A priority Critical patent/CN107314838B/zh
Publication of CN107314838A publication Critical patent/CN107314838A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107314838B publication Critical patent/CN107314838B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225—Measuring circuits therefor
    • G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对，涉及测量电桥连接结构，其特征是轮轨横向力测量电桥由间隔90度的两个应变电桥组成，每个电桥由8个间隔45度的应变片组成；轮轨垂向力测量电桥由间隔45度两个应变电桥组成，每个电桥由内侧间隔90度的4个应变片及外侧间隔90度的4个应变片共同组成；测量车轴弯矩的测量电桥布置于4个车轴的圆弧过渡处，每个贴片位置由间隔90°的两个应变电桥组成，每组电桥的应变片布置方式及组桥方式相同，同一位置左右布置两个应变片与间隔180度的另外2个应变片组成一个全桥；车轴扭矩测量电桥由处于轴中心线±45°和±135°上布置的4个应变片组成测量全桥。能够直接的测得轮轴准确的载荷数据，能够得到连续的载荷数据，数据覆盖面大，实现轮轴载荷谱同步、宽范围综合测试。

Description

一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对
技术领域
本发明涉及轨道车辆动力学领域的一种检测设备，特别是涉及一种轮轴载荷谱检测的新型测力轮对。
背景技术
轮轨之间相互作用是影响轨道车辆运行安全性、舒适性的重要因素，而轮轴载荷谱能直接反映出轮轨相互作用关系，轮轴载荷谱测试也是车辆轮轨关系检测领域的一项复杂的综合性测量。
目前，为了研究轨道车辆的载荷谱，通常采用加速度反演来推导得出，然后将载荷谱加载到试验台上，这种方法存在数据量大、换算复杂、误差难以控制的问题。而在动力学试验领域，通常采用普通测力轮对进行垂向轮轨力、横向轮轨力的测试，最后得到车辆脱轨系数、轮重减载等性能指标，这种动力学测力轮对测试的轮轨力比较简单，测试范围较窄，无法实现综合检测。
发明内容
针对以上问题，本发明公开了一种用于测量轮轴载荷谱用的测力轮对，通过在车轮辐板及车轴布置相应应变片组成特定电桥来检测车辆运行过程中车轮辐板及车轴受到的应力载荷谱，本测力轮对将应用于轨道车辆动力学综合性能检测，系统评估车辆在运行过程中的安全性、舒适性。
为实现上述发明目的，本发明提供一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对，涉及测量电桥连接结构，包括布置于测力轮对辐板内测的轮轨横向力测量电桥；布置于测力轮对辐板内外侧的垂向力测量电桥；布置于车轴上轴端沿车轴方向的车轴弯矩测量电桥；布置于车轮内侧轴上的车轴扭矩测量电桥，其特征在于：所述的轮轨横向力测量电桥由间隔90度的两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同，每个电桥由8个间隔45度的应变片组成；所述的轮轨垂向力测量电桥由间隔45度两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同，每个电桥由内侧间隔90度的4个应变片及外侧间隔90度的4个应变片共同组成；所述的测量车轴弯矩的测量电桥布置于4个车轴的圆弧过渡处，每个贴片位置由间隔90°的两个应变电桥组成，每组电桥的应变片布置方式及组桥方式相同，同一位置左右布置两个应变片与间隔180度的另外2个应变片组成一个全桥；所述的车轴扭矩测量电桥由处于轴中心线±45°和±135°上布置的4个应变片组成测量全桥。
所述的车轴扭矩测量电桥设置于两侧距离车轮50mm内轴上。
本发明的主要优点：
1、通过在轮对辐板和车轴上布置测量电桥，能够直接的测得轮轴准确的载荷数据。
2、采用连续测量电桥的布置和算法，能够得到连续的载荷数据，数据覆盖面大。
3、对轮轨垂向力、横向力、车轴弯矩、扭矩进行同时测试，实现轮轴载荷谱同步、宽范围综合测试。
附图说明
图1是本发明横向力测量电桥布置及组桥方式示意图；
图2是本发明垂向力测量电桥布置及组桥方式示意图；
图3是本发明车轴弯矩测量电桥布置及组桥方式示意图；
图4是本发明车轴扭矩测量电桥布置及组桥方式示意图。
具体实施方式
参阅图1，所述的轮轨横向力测量电桥布置于轮对的辐板内侧。由间隔90度两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同。每个电桥由8个间隔45度的应变片组成。轮对表面固定位置的应变是周期为2π的函数，周期函数可通过傅里叶级数展开用正余弦函数的级数来表示。通过仿真及谐波分析，可寻找高次谐波(3次以上)远远小于基波的位置，这样桥路的输出近似为正余弦函数。根据电桥原理桥路1的输出为：
ΔUL1
——横向力测量电桥1输出；
K——电阻应变片的灵敏系数；
U0——电阻应变片供电电压；
ε1、ε2......ε8——横向桥路1应变片的输出；
间隔90度桥路1’的输出为：
ΔUL1’——横向力测量1’电桥输出；
K——电阻应变片的灵敏系数；
U0——电阻应变片供电电压；
ε1'、ε2'......ε8'——横向桥路1’应变片的输出；
而所述的两个桥路横向力测量电桥输出近似为正余弦函数，相位差为90度，通过正余弦函数平方和开根号,两组电桥组合输出U为：
可以消除角度的影响得到连续的轮轨力载荷测试数据。
参阅图2，所述的轮轨垂向力测量电桥布置于轮对内外侧。由间隔45度两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同。每个电桥由内侧间隔90度的4个应变片及外侧间隔90度的4个应变片共同组成。
根据仿真及谐波分析选取高次谐波(3次以上)远远小于基波的位置进行应变片布置，所述的垂向力测量电桥输出为：
ΔUV1——垂向力测量1电桥输出；
K——电阻应变片的灵敏系数；
U0——电阻应变片供电电压；
ε1、ε2......ε8——垂向桥路1应变片的输出；
间隔45度的垂向桥路输出为：
ΔUV1’——垂向力测量1电桥输出；
K——电阻应变片的灵敏系数；
U0——电阻应变片供电电压；
ε1'、ε2'......ε8'——垂向桥路1’应变片的输出；
两组电桥输出为三角波，通过三角波的特性，可知间隔45度的两个三角波绝对值相加后可消除角度的影响，得到连续的轮轨垂向力载荷测试数据。
参阅图3，所述的布置于车轴的轴端沿车轴方向测量车轴弯矩的测量电桥由4个位于车轴的圆弧过渡处的贴片位置(A、B、C、D)组成。贴片位置(A、B、C、D的选取是因为车轴受弯矩的作用下，在圆弧过渡处产生应力集中。每个贴片截面由间隔90°的两组弯矩测量电桥组成。每组电桥的应变片布置方式及组桥方式相同，见贴片位置A的应变片布置方式。同一位置左右布置两个应变片与间隔180度的另外2个应变片组成一个全桥。根据谐波分析，车轴上应变的组桥输出近似为正余弦函数，其原理同横向力测量电桥，间隔90度布置可通过两组桥的输出消除角度的影响，得到车轴弯矩载荷数据的连续的测试量值。
参阅图4，所述的车轴扭矩测量电桥布置于在两侧车轮内侧距离车轮50mm内轴上，由处于轴中心线±45°和±135°上布置的4个应变片组成测量全桥。桥路输出为：
ΔUT1——车轴扭矩测量电桥输出；
K——电阻应变片的灵敏系数；
U0——电阻应变片供电电压；
ε1、ε2......ε4——车轴扭矩测量应变片的输出。
各个桥路输出系数及不同桥路之间的串扰系数，需在标定试验台上通过标定获得。垂向力及弯矩标定过程为：垂向力标定的最大加载值应达到静轮重的200％，特殊情况下最大加载值不应小于静轮重的120％；采用逐级加载方式进行标定，标定载荷分级均匀分布，按25％，50％，75％及100％施加标定力；加载轮轨接触点应位于滚动圆上，在每个标定角度位置上应重复标定至少3次；垂向力测量电桥的标定参数为：主输出系数、串扰系数；在标定垂向力的同时标定弯矩测量电桥。弯矩测量电桥的标定参数为：输出系数、串扰系数。
横向力标定过程为：横向力标定的最大加载值应达到静轮重的100％，特殊情况下，由于试验台加载能力以及防止对车轮等部位损伤，最大加载值不不小于静轮重的80％；横向力标定时应使轮对架空，两侧车轮均不受任何外力作用，，标定力的作用点位于滚动圆半径位置，在每个标定角度位置上应重复加载标定至少3次；采用逐级加载方式进行标定，标定载荷分级应均匀分布，按25％，50％，75％及100％施加，在每一载荷级稍作保持，再读出输出值。测量电桥的标定参数为：主输出系数、串扰系数。
在施加扭矩测量电桥标定时，应首先对测力轮对施加静轮重的垂向载荷，在轮对的一侧施加纵向力。纵向力的最大加载值通常应达到静轮重的30％，但在轮轨粘着状态不佳或出于保护车轮踏面免受损伤的考虑，最大加载值不应小于名义静轮重的10％；采用逐级加载方式进行标定，标定载荷分级应均匀分布，按25％，50％，75％及100％施加纵向力，在每一载荷级稍作保持，再读出输出值；扭矩测量电桥的标定参数为：输出系数、串扰系数。

Claims (2)

1.一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对，涉及测量电桥连接结构，包括布置于测力轮对辐板内测的轮轨横向力测量电桥；布置于测力轮对辐板内外侧的垂向力测量电桥；布置于车轴上轴端沿车轴方向的车轴弯矩测量电桥；布置于车轮内侧轴上的车轴扭矩测量电桥，其特征在于：所述的轮轨横向力测量电桥由间隔90度的两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同，每个电桥由8个间隔45度的应变片组成，两个轮轨横向力测量电桥输出波形为为正余弦函数，相位差为90度；所述的轮轨垂向力测量电桥由间隔45度两个应变电桥组成，两个桥路的布置及组桥方式相同，每个电桥由内侧间隔90度的4个应变片及外侧间隔90度的4个应变片共同组成，所述的两个轮轨垂向力测量电桥输出波形为三角波；所述的测量车轴弯矩的测量电桥布置于4个车轴的圆弧过渡处，每个贴片位置由间隔90°的两个应变电桥组成，每组电桥的应变片布置方式及组桥方式相同，同一位置左右布置两个应变片与间隔180度的另外2个应变片组成一个全桥；所述的车轴扭矩测量电桥由处于轴中心线±45°和±135°上布置的4个应变片组成测量全桥。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对，其特征在于：所述的车轴扭矩测量电桥设置于两侧距离车轮50mm内轴上。
CN201710494624.7A 2017-06-26 2017-06-26 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对 Active CN107314838B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710494624.7A CN107314838B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710494624.7A CN107314838B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107314838A CN107314838A (zh) 2017-11-03
CN107314838B true CN107314838B (zh) 2024-05-07

Family

ID=60180901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710494624.7A Active CN107314838B (zh) 2017-06-26 2017-06-26 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107314838B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108627293A (zh) * 2018-05-07 2018-10-09 重庆三叶花科技有限公司 用于中轴力矩检测装置的形变桥结构
CN109282925A (zh) * 2018-08-28 2019-01-29 中车长春轨道客车股份有限公司 一种基于测力轮对的轮轨力连续测量方法
CN109764986B (zh) * 2019-01-08 2020-11-27 哈尔滨工业大学（深圳） 一种基于超声横波相位谱的钢构件平面应力检测方法
CN110220625B (zh) * 2019-05-30 2021-07-30 南开大学 一种谐波减速器柔轮输出力矩的测量方法
CN110920930B (zh) * 2019-12-04 2022-09-13 中国直升机设计研究所 一种直升机平尾载荷标定方法
CN112945436B (zh) * 2021-03-18 2022-12-13 中南大学 一种列车横向轮轨力测量装置及测量方法
CN113532518A (zh) * 2021-06-30 2021-10-22 武汉理工大学 基于光纤光栅的多参数同步测量的方法及装置
CN114486302B (zh) * 2021-12-31 2024-02-23 大秦铁路股份有限公司科学技术研究所 考虑纵向加载附加弯矩的车钩力测量方法及系统
CN115092196B (zh) * 2022-07-18 2024-01-26 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 用于自动驾驶轨道车辆的拖车转向架及自动驾驶轨道车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102116691A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 中国铁道科学研究院机车车辆研究所 一种测力轮对的连续测量方法及装置
CN102721491A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 西南交通大学 一种测力轮对连续测量方法
CN207066642U (zh) * 2017-06-26 2018-03-02 中车长春轨道客车股份有限公司 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102116691A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 中国铁道科学研究院机车车辆研究所 一种测力轮对的连续测量方法及装置
CN102721491A (zh) * 2012-06-20 2012-10-10 西南交通大学 一种测力轮对连续测量方法
CN207066642U (zh) * 2017-06-26 2018-03-02 中车长春轨道客车股份有限公司 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对

Also Published As

Publication number Publication date
CN107314838A (zh) 2017-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107314838B (zh) 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对
Rahimov et al. Measuring scheme for determination of loads acting on the side frame of the bogie from a wheelset
US3718040A (en) Method and apparatus for evaluating railroad track structure and car performance
Cheli et al. Design and testing of an innovative measurement device for tyre–road contact forces
CN108491594B (zh) 一种基于轨侧布置应变片采集数据反求车轮与钢轨间作用力的方法
CN111964927B (zh) 轮轨力轨旁监测方法及系统
CN207066642U (zh) 一种用于测量轮轴载荷谱的测力轮对
EP2180303A2 (en) System of measuring the power effects between vehicle wheel and rail in driving railway vehicle and method of measuring the power effects
US20130338942A1 (en) Method and system for estimating the forces and torques generated by the contact of a tire with the road in an instrumented wheel
Matsumoto et al. Creep force characteristics between rail and wheel on scaled model
Gomez et al. Method for the reduction of measurement errors associated to the wheel rotation in railway dynamometric wheelsets
CN108168668A (zh) 集装箱车辆空重混装智能检测装置
CN210014864U (zh) 一种用于铁道车辆超偏载检测的钢轨轨头式应力传感器
CN206311189U (zh) 一种铁道车辆超偏载检测装置
Bojko et al. Analysis of brake testing methods in vehicle safety
CN106441532A (zh) 一种铁道车辆超偏载检测装置及方法
CN103592066B (zh) 用于转向桥轴头力的测量方法及标定装置
CN112665882B (zh) 一种环道加速加载试验装置轮轨力实时监测方法
CN110987269B (zh) 一种测力轮对应变片位置确定方法及系统
CN2304111Y (zh) 轨道衡用的剪力型称重轨
JP6944847B2 (ja) 車軸による横圧測定方法
CN112414528A (zh) 一种窄条弹性板式动态称重方法及系统
Boronenko et al. Develop a new approach measuring the wheel/rail interaction loads
CN105651441A (zh) 轨枕支反力测试方法
CN110608821A (zh) 转臂式测力构架的垂向载荷力系测试结构及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant