CN101982363A - 基于传感器的辐条式测力轮对 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于传感器的辐条式测力轮对，基于传感器的辐条式测力轮对由测力轮、连接轴、传感器、夹紧装置等部分组成。测力轮采用等厚轮辐辐条式结构，可提高测量灵敏度。本发明克服了传统测力轮对表面粘贴应变片方式所带来的缺陷，只需将传感器在精密车间加工出来后，利用夹紧装置将其紧固于测力轮辐条上即可。利用压力法及剪力法分别对测力轮承受的垂向力及横向力进行实时动态测量。安装、拆卸便捷，易于维修与更换，测量精度大大提高，避免了公知测力轮对制作难度大、维护维修困难、制作成本高的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于传感器的辐条式测力轮对。
背景技术
机车车辆和轨道之间动态轮轨力作用的研究是合理设计机车车辆及轨道结构部件的重要依据，轮轨力可使机车车辆在轨道上安全运行，也可能会引起不健康的车辆脱轨、车轮严重磨损以及车轮振动等。为了进一步掌握轮轨之间的相互作用力关系，国内外专家做了大量研究，其中利用测力轮对进行实时动态测量轮轨力是一种直接、可靠的方法。
目前用来进行测试的测力轮对分为轴测法和轮测法，轴测法是在连接轴上某个敏感区域粘贴应变片并按一定的连接方法组成测试桥路对轮轨之间作用的垂向力和横向力进行测量。轮测法是在轮对辐板上粘贴应变片并按一定的连接方法组成测试桥路对轮轨之间作用的垂向力和横向力进行测量。不难看出，目前无论是哪一种测力轮对均采用的是粘贴应变片组桥方法，此种方法要求粘贴应变片位置及角度必须非常精确，而且由于一个测力轮对桥路是由许多应变片组成，如果某一个应变片粘贴位置存在偏差或发生损坏都会影响到整个测试桥路，甚至个别应变片损坏后可能会导致整个测力轮对的不可用，因此使的这种测力轮对制作工艺上难度较大，后期维护较困难，制作及维护成本较高。由于公知的测力轮对横向力及垂向力测量分别利用压力法及弯矩法，测试精度不高。
本发明人根据多年从事传感器研究方面的经验，为解决公知的测力轮对所存在缺陷，从结构和测试原理上做出根本性的改变，最终发明了一种基于传感器的辐条式测力轮对。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服公知的测力轮对所存在的缺陷，本发明从结构和测试原理上做出根本性的改变，提供一种制作简单、维护方便、节约成本、测试精度高的基于传感器的辐条式测力轮对。
为此，本发明提出的基于传感器的辐条式测力轮对由测力轮、连接轴、传感器、夹紧装置等部分组成，无需在测力轮对表面粘贴应变片，利用夹紧装置将传感器紧固于测力轮辐条上即可，安装、拆卸便捷，易于维修与更换。
本发明的特点及优点是：
本发明基于传感器的辐条式测力轮对无需在轮对上粘贴应变片，利用夹紧装置将在精密车间加工出的高精度传感器紧固于测力轮辐条上，利用压力法及剪力法分别对垂向力及横向力进行测量，大大提高了测力轮对的测量精度。使用过程中，如某一个传感器发生损坏可松开夹紧装置，更换一个新的传感器即可，维护维修方便；如测力轮磨耗超出限定值不能继续使用，可将测力轮上所有传感器拆下，并安装于重新加工的测力轮辐条上即可，可明显节约经济成本和制作周期。
附图说明
图1是本发明的基于传感器的辐条式测力轮对前视图
图2是本发明的基于传感器的辐条式测力轮对左视图
图3是本发明的测力轮等轴测视图
图4是本发明的传感器安装等轴测视图
图5是本发明的传感器安装前视图
图6是本发明的传感器A前视图
图7是本发明的传感器A等轴测视图
具体实施方式
为了对本发明基于传感器的辐条式测力轮对所具有的特征阐述的更加清楚，下面结合附图以及实施例做进一步详细说明。
图1和图2是基于传感器的辐条式测力轮对前视图和左视图，轮辐安装传感器式测力轮对由测力轮、连接轴、传感器、夹紧装置等部分组成，与铁路用标准轮对具有相同的安装方式、轮廓尺寸以及外形，以实现互换。
图3是测力轮等轴测视图，测力轮与钢轨接触的踏面部分以及与连接轴配合的内孔部分均采用标准车轮的尺寸及形状，轮辐部分采用等厚的12个辐条式结构，辐条截面为矩形。测力轮的制造先采用铸造的方式形成一个毛坯，毛坯必须预留10mm～20mm的加工余量，然后再根据图纸采用机械加工的方式加工踏面、内孔以及辐条等，辐条侧面加工时应具有较好的平面度和粗糙度以保证传感器安装的要求。
图4是传感器安装在辐条上的局部视图，测力轮制造完成后安装传感器，本实施例中所采用附着式传感器由完全相同的传感器A及传感器B两部分组成，传感器A及传感器B两部分对正位置后，用夹紧装置将传其夹紧，使传感器A及传感器B的受力爪嵌入测力轮辐条侧面，测力轮在受到横向及垂向力作用时辐条侧面发生应变，传感器感应辐条侧面处发生的应变，进而对垂向力及横向力进行测量。在整个安装过程中必须注意传感器的位置不能发生改变。
图6和图7是传感器A的前视图及等轴测视图，传感器A由工作面、受力爪、应变片及基座等组成，传感器A及传感器B经过接线后组成一个完整的附着式传感器，此种传感器具有双向测力功能，可同时实现垂向力及横向力的测量。
基于传感器的辐条式测力轮对传感器安装完成后，安装封板以密封测力轮对，保护传感器。
以上所述仅为本发明的实施例，但不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依照本发明申请专利范围及说明书内容所做的等同变化及修饰，皆属于本发明专利所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种基于传感器的辐条式测力轮对，其特征在于：所述基于传感器的辐条式测力轮对由测力轮、连接轴、传感器、夹紧装置等组成。利用辐条式结构以及剪力法测量横向力，大大提高了测量精度。利用夹紧装置将传感器紧固于测力轮辐条上，安装、拆卸便捷，易于维修与更换。
2.如权利要求1所述的基于传感器的辐条式测力轮对，其特征在于：所述测力轮对采用压力法测量垂向力，剪力法测量横向力。
3.如权利要求1所述的基于传感器的辐条式测力轮对，其特征在于：所述测力轮为等厚轮辐辐条式结构。
4.如权利要求1所述的基于传感器的辐条式测力轮对，其特征在于：所述传感器为附着式传感器，其成对安装于辐条上，且可同时输出垂向和横向应变信号。
5.如权利要求1所述的基于传感器的辐条式测力轮对，其特征在于：所述夹紧装置用来将传感器紧固于辐条上，使传感器感应辐条处发生的应变来测量轮对所受到的垂向力及横向力。
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