[發(fā)明專利]一種起重機輪壓測試裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611229893.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106777737B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志斌;張華民;錢明佺;葛藤;殷春浩
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01L1/12;G01L5/00
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務(wù)所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

1.一種起重機輪壓測試方法，其特征在于：該方法使用起重機輪壓測試裝置進行測試，所述的起重機輪壓測試裝置包括探頭，所述的探頭為磁應(yīng)力傳感器，所述的磁應(yīng)力傳感器包括磁化線圈電流以及用于提取被測點磁特性各向異性效應(yīng)的電信號的異方性輸出線圈；該起重機輪壓測試裝置還設(shè)有振蕩電路，所述的振蕩電路通過放大電路與磁化線圈電流連接；所述的異方性輸出線圈通過放大電路接入電橋整流電路，磁化線圈電流也與電橋整流電路電性連接，所述的電橋整流電路和信號采集與處理電路連接；信號采集與處理電路另一端還與一數(shù)據(jù)采集模塊通信連接，數(shù)據(jù)采集模塊再與計算機系統(tǒng)通信連接；

起重機輪壓測試方法具體步驟如下：

(1)通過計算得到當(dāng)起重臂與軌道平行有最大的輪壓，根據(jù)所確定的最大輪壓與起重臂位置的關(guān)系建立起重機整體有限元模型；通過經(jīng)典理論和有限元分析計算，得到輪壓分布規(guī)律：起重機各輪的輪壓分布不同，驅(qū)動輪組的各輪的輪壓接近相同，從動輪組各輪的輪壓近似相同；重心靠近哪個輪組，其輪壓較大，隨著起吊重量的增大，距起重臂近的輪組的輪壓越來越大，而較遠輪組的輪壓越來越小；

(2)建立基于彈塑性接觸理論的應(yīng)變—輪壓模型：

首先確定應(yīng)變測量點位置；

其次建立輪軌彈塑性接觸分析模型；有限元模型取鋼軌長0.5m，取1/2鋼軌建模；取1/12車輪建模，有限元模型采用ANSYS實體單元SOLID45，共劃分8483個單元和9995個節(jié)點；約束軌道Y向位移，在對稱面施加對稱約束；在輪輞對稱面上施加垂向力；車輪踏面選用CONTA174單元模擬接觸面，鋼軌選用TARGE170單元模擬目標(biāo)面，接觸算法選用擴展拉格朗日算法；分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上分別距軌道頂面34mm和65mm；軌道的材料模型采用雙線性隨動強化模型，屈服應(yīng)力為460MPa，泊松比0.28，彈性模量210GPa，切向模量21GPa，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見下式：

式中：Ee-彈性模量，ε–應(yīng)變，Ep-切向模量，εp-塑性應(yīng)變，σs–屈服應(yīng)力

分別計算各輪壓下A、B點Y向應(yīng)變，繪制軌道A點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道A點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：

Y＝0.49-0.022X+0.00000086X²???(式二)

式中：Y為輪壓，單位：噸；X－A點Y向應(yīng)變，單位：με；

繪制軌道B點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道B點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：

Y＝-0.0051-0.043X+0.00000017X²??????(式三)

式中：Y為輪壓，單位：噸；X－B點Y向應(yīng)變，單位：με；

Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系見下式：

σ＝Eε?????(式四)

式中：σ為Y向應(yīng)力，MPa；E為彈性模，210GPa；ε為Y向應(yīng)變，με；

(3)基于Y向應(yīng)變-輪壓模型和Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)；

(4)應(yīng)用計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)測量起重機輪壓，包括以下步驟：

分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上，分別距軌道頂面34mm和65mm；

清理打磨軌道A、B點區(qū)域；

在A、B兩測量點分別標(biāo)定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位；

標(biāo)定：根據(jù)鋼軌材料參數(shù)，確定鋼軌內(nèi)無應(yīng)力時的標(biāo)定系數(shù)，完成標(biāo)定；

現(xiàn)場測量起重機輪壓：根據(jù)設(shè)定的測試工況，起吊重量，起重臂與軌道平行，起重臂有最大伸長幅度，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方，利用起重機輪壓測試裝置采集相應(yīng)的應(yīng)力值，傳輸給計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)計算出相應(yīng)的輪壓值，并在屏幕上顯示具體輪壓值，記錄且顯示輪壓-時間曲線；當(dāng)探頭與A點相連，應(yīng)用式二中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值；當(dāng)探頭與B點相連，應(yīng)用式三中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機輪壓測試方法，其特征在于：該裝置還設(shè)有殼體，所述的振蕩電路、放大電路、電橋整流電路、信號采集與處理電路和數(shù)據(jù)采集模塊均設(shè)在殼體內(nèi)；在殼體上還設(shè)有頻率選擇開關(guān)和電流調(diào)節(jié)開關(guān)，所述的電流調(diào)節(jié)開關(guān)與電橋整流電路連接；所述的頻率選擇開關(guān)與振蕩電路連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的起重機輪壓測試方法，其特征在于：所述的頻率選擇開關(guān)分為兩檔，其中1檔為0Hz－100Hz，2檔為100Hz－2000Hz；所述的電流調(diào)節(jié)開關(guān)的調(diào)節(jié)范圍是0A－1A。