[發明專利]一種輪座軸向應力的測量方法與標定裝置

有效

• 申請號: 201810224115.7
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108458821B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 李亞波;陳一萍;楊凱;楊國建;劉德剛
• 申請（專利權）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種輪座軸向應力的測量方法，包括以下步驟：制作標定裝置；標定光纖傳感器及其測量系統；建立顯示值與理論應力值的對應關系；在輪座上安裝光纖傳感器；壓裝輪座并測量輪座的軸向應力。本發明通過光纖測量的方法，實現了輪對壓裝后的輪座表面的軸向應力及應力梯度變化情況的直接測量，避免盲目選用過盈量，為選擇合理的過盈量、指定合理的壓裝工藝提供科學依據。本發明結束了輪軸壓裝工藝只能做后期評判，不能做先期預測的問題，本發明的使用可以提高輪軸產品的設計和制造水平，增加輪軸可靠性。本發明還公開了一種輪座軸向應力的標定裝置。

技術領域

本發明涉及輪座應力測量技術領域，尤其涉及一種輪座軸向應力的測量方法與標定裝置。

背景技術

鐵道車輛的車輪與車軸之間的連接，是通過過盈配合壓裝而成的，輪對壓裝后，輪座表面的應力狀態如何、軸向應力梯度呈現怎樣的變化，是技術人員迫切想知道的，但由于測量手段的限制，這些問題至今仍無答案。

現有的研究中存在如下缺陷：

1)輪軸壓裝過盈量的選取是經驗數值，雖然這些數值是經過大量試驗取得的相對合理數據，但其是否為最佳值，沒有得到驗證。

2)輪對壓裝工藝的優劣只能做后期評判，不能做先期預測。

3)輪對壓裝工藝所要求的壓裝噸位范圍過寬，多數情況下，為保證輪軸連接牢固，制作人員都選擇較大的過盈量和較大的壓裝噸位，結果反而造成輪座承受的初始壓應力過大，在一定程度上降低了疲勞壽命。

4)因為沒有直接測量數據，所以，輪座的軸向應力和應力梯度沒有定論，與輪座相關的計算結果普遍受到質疑。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種輪座軸向應力的測量方法，該方法實現了輪對壓裝后的輪座表面的軸向應力及應力梯度變化情況的直接測量，為選擇合理的過盈量、指定合理的壓裝工藝提供科學依據。本發明的另一個目的在于提供一種輪座軸向應力的標定裝置。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種輪座軸向應力的測量方法，包括以下步驟：

制作標定裝置，標定裝置包括上壓模、光纖傳感器、假軸和下壓模，所述假軸為與輪座材質相同的圓軸結構，所述上壓模的材質與被測車輪的材質相同，在所述假軸的表面沿軸向開設多條軸向貫穿的凹槽，將一條所述光纖傳感器往復彎折并依次粘貼固定在多條所述凹槽底部，所述光纖傳感器的直徑小于所述凹槽的深度，將所述假軸橫置固定于所述下壓模上方，再將所述上壓模貼合固定于所述假軸上方并使所述上壓模覆蓋多條所述凹槽，所述上壓模與所述假軸為弧面貼合接觸，將所述光纖傳感器的引出端連接于光纖測量儀器，所述上壓模覆蓋的所述光纖傳感器部分為有效測量段；

標定光纖傳感器及其測量系統，所述上壓模未施加載荷時，所述光纖傳感器的所述有效測量段不受力，所述光纖測量儀器清零后輸入所述有效測量段的標定位置參數；在所述上壓模施加多個不同的載荷，記錄所述光纖測量儀器的與多個不同載荷對應的多個顯示值；根據載荷和所述上壓模與所述假軸的接觸面積，計算所述上壓模與所述假軸接觸面上的與多個不同載荷對應的多個理論應力值；建立顯示值與理論應力值的對應關系，標定結束；

在輪座上安裝光纖傳感器，在所述輪座的表面沿軸向開設多條軸向貫穿的測量凹槽，將一條所述光纖傳感器往復彎折并依次粘貼固定在多條所述測量凹槽的底部，所述光纖傳感器的直徑小于所述測量凹槽的深度，將所述光纖傳感器的引出端連接于所述光纖測量儀器，壓裝前設定所述光纖傳感器的測量點，所述光纖測量儀器清零后輸入所述光纖傳感器的測量點的標定位置參數；

壓裝輪座并測量輪座的軸向應力，將所述輪座與所述車輪壓裝配合，壓裝結束后，所述光纖測量儀器顯示出顯示值，根據上述顯示值與理論應力值的對應關系，推知出輪座表面在測量點位置的軸向應力。