轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，尤其是涉及一種包括轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng) 靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，我國(guó)鐵路行業(yè)急速發(fā)展，軌道列車(chē)速度不斷提高，相應(yīng)地對(duì)軌道車(chē)輛動(dòng)力 學(xué)性能的要求也越來(lái)越高。同時(shí)為了能夠研究并優(yōu)化轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、降低研發(fā)生產(chǎn) 成本，國(guó)內(nèi)的各機(jī)車(chē)車(chē)輛廠迫切希望能夠?qū)υ囍瞥鰜?lái)的轉(zhuǎn)向架進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，以保證裝車(chē) 后轉(zhuǎn)向架各項(xiàng)性能參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能也達(dá)到最優(yōu)。檢測(cè)軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向 架懸掛特性參數(shù)的測(cè)定有如下重要性：1.檢驗(yàn)機(jī)車(chē)車(chē)輛的實(shí)測(cè)參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)值的要 求，并可以據(jù)此找出車(chē)輛在設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)過(guò)程中的不當(dāng)之處；2.確定實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)車(chē)車(chē) 輛所能達(dá)到的動(dòng)力學(xué)性能，以此準(zhǔn)確的判斷機(jī)車(chē)可以適應(yīng)的運(yùn)行條件；3.可以作為機(jī)車(chē)車(chē) 輛性能分析優(yōu)化的依據(jù)。轉(zhuǎn)向架懸掛特性試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)對(duì)軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品的研發(fā)設(shè) 計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、動(dòng)力學(xué)性能的研究具有重大意義，并且能對(duì)運(yùn)行環(huán)境的指定以及 質(zhì)量控制產(chǎn)生積極效果，有利于縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
[0003] 但是目前的檢測(cè)設(shè)備價(jià)格昂貴、使用維護(hù)成本偏高、設(shè)備關(guān)鍵部件故障后的維修 周期長(zhǎng)；并且多為單一項(xiàng)目檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)效率高，適用于批量產(chǎn)品出廠檢測(cè)，而對(duì)于具有 科研和開(kāi)發(fā)性質(zhì)的工程實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，往往需要功能多樣，并能夠?qū)Ξa(chǎn)品相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全面 檢測(cè)的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò) 測(cè)量轉(zhuǎn)向架各部件之間的三維作用力和三維位移，來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài) 參數(shù)，用以分析機(jī)車(chē)的力學(xué)性能。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三維力測(cè)量模 塊、三維位移測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，所述三維力測(cè)量模塊包括分別安裝于下部運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 和轉(zhuǎn)向架輪對(duì)之間以及上部運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和轉(zhuǎn)向架搖枕之間的三維力壓力傳感器，所述三維位 移測(cè)量模塊包括用于對(duì)輪對(duì)構(gòu)架之間、構(gòu)架搖枕之間、輪對(duì)搖枕之間產(chǎn)生的相對(duì)位移變化 進(jìn)行測(cè)量的位移傳感器、所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)三維力壓力傳感器和位移傳感器采集的 數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊、記錄、處理分析和存儲(chǔ)，所述位移傳感器或者三維力壓力傳感器包括控 制單元、與控制單元分別連接的圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組，所述圓環(huán)電容單元組 用于測(cè)切向力和法向力的大小，所述條狀電容單元組用于測(cè)量切向力的方向，所述條狀電 容單元組設(shè)置在圓環(huán)電容單元組外基板的四角，圓環(huán)電容單元組包括兩對(duì)以上圓環(huán)電容單 元對(duì)，所述圓環(huán)電容單元對(duì)包括兩個(gè)圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動(dòng) 電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包 括兩個(gè)以上相互形成差動(dòng)的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀電容單 元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極 板的感應(yīng)電極。所述的三維位移測(cè)量模塊包括垂直相對(duì)位移測(cè)量單元和水平相對(duì)位移測(cè)量 單元，水平相對(duì)位移測(cè)量單元包括輪對(duì)構(gòu)架水平測(cè)量單元和輪對(duì)搖枕水平測(cè)量單元。所述 垂直相對(duì)位移測(cè)量單元包括對(duì)輪對(duì)構(gòu)架垂直測(cè)量單元和構(gòu)架搖枕垂直測(cè)量單元，所述輪 對(duì)構(gòu)架垂直測(cè)量單元和構(gòu)架搖枕垂直測(cè)量單元分別測(cè)量的垂直位移為垂直相對(duì)位移測(cè)量。 所述輪對(duì)構(gòu)架水平測(cè)量單元和輪對(duì)搖枕水平測(cè)量單元均有兩個(gè)，分別設(shè)置在輪的兩邊。
[0006] 所述每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極正對(duì)且形狀相同，所述每個(gè)條狀電 容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度大于感應(yīng)電極長(zhǎng) 度，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位S^和右差位S^沘。^=Ws+S右 + ^，其中b_為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，bg為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度，所述
彈性介質(zhì)的抗剪模量，T_為最大應(yīng)力值，所述同心圓環(huán)電容單元的寬度r0和條狀電容單 元的寬度a。相等；條狀電容單元電極間距a5 #和圓環(huán)電容單元電極間距a5 0相等，所述條
介質(zhì)的抗剪模量。所述兩組相互形成差動(dòng)的電容單元模塊的條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感 應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯(cuò)位偏移，錯(cuò)位偏移大小相同、方向相反。所述圓環(huán)電容單元組
行板的長(zhǎng)度，a5 #為相鄰兩條狀電容單元之間的電極間距，a。條狀電容單元的寬度。所述圓 環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動(dòng)電極通過(guò)一個(gè)引出線與控制單元連接，所述圓環(huán)電 容單元組的每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨(dú)引線與控制單元連接，所述X方向差動(dòng)電容 單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組的電容單元模塊感應(yīng)電極分別通過(guò)一根引出線與控制單 元連接。所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與控制單元之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換 器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電容的傳輸系數(shù)。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)向架各部件之間的三維作用 力和三維位移，來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向架懸掛系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，分析機(jī)車(chē)的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)機(jī) 車(chē)實(shí)測(cè)參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)值的功能，為車(chē)輛性能優(yōu)化提供參數(shù)依據(jù)。另外，本發(fā)明傳感器不 僅可以測(cè)量三維作用力，而且可以測(cè)量三維位移，并且通過(guò)差動(dòng)等方法有效解決三維力相 互影響，從而使法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的同心圓環(huán)偏移錯(cuò)位面積分析圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的為外同心圓環(huán)錯(cuò)位對(duì)外徑圓分析圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板電容的平面設(shè)計(jì)圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)電極的結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平板電容板的直角坐標(biāo)系。
[0013] 圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的兩組圓環(huán)電容組結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元的初始錯(cuò)位圖。
[0015]圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元受力后偏移圖。
[0016]圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對(duì)的信號(hào)差動(dòng)示意圖。
[0017]圖10為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖11為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】垂向相對(duì)位移量測(cè)量示意圖。
[0019] 其中，1搖枕，2下部六自由度平臺(tái)，3縱向動(dòng)作器，4垂向動(dòng)作器，5橫向動(dòng)作器，6 構(gòu)架，7三維測(cè)力平臺(tái)，8輪對(duì)，9 一系懸掛，10二系懸掛。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0021] 由于彈性懸掛裝置的影響，軌道車(chē)輛運(yùn)行中振動(dòng)形式變得復(fù)雜，車(chē)輛有六個(gè)獨(dú)立 的振動(dòng)形式，即伸縮、橫擺、浮沉、側(cè)滾、點(diǎn)頭和搖頭。其中伸縮為沿X軸方向的直線運(yùn)動(dòng)；橫 擺為沿y軸的直線運(yùn)動(dòng)；浮沉為沿z軸的直線運(yùn)動(dòng)；側(cè)滾為繞X軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；點(diǎn)頭為繞y 軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；搖頭為繞z軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0022] 轉(zhuǎn)向架懸掛特性的測(cè)試方法具體為將待測(cè)轉(zhuǎn)向架的幾個(gè)部件固定在試驗(yàn)臺(tái)上， 通過(guò)液壓激勵(lì)源施加作用力于轉(zhuǎn)向架的其他部件，強(qiáng)制轉(zhuǎn)向架的非固定