[发明专利]一种起重机轮压测试装置与方法

权利要求书

1.一种起重机轮压测试方法，其特征在于：该方法使用起重机轮压测试装置进行测试，所述的起重机轮压测试装置包括探头，所述的探头为磁应力传感器，所述的磁应力传感器包括磁化线圈电流以及用于提取被测点磁特性各向异性效应的电信号的异方性输出线圈；该起重机轮压测试装置还设有振荡电路，所述的振荡电路通过放大电路与磁化线圈电流连接；所述的异方性输出线圈通过放大电路接入电桥整流电路，磁化线圈电流也与电桥整流电路电性连接，所述的电桥整流电路和信号采集与处理电路连接；信号采集与处理电路另一端还与一数据采集模块通信连接，数据采集模块再与计算机系统通信连接；

起重机轮压测试方法具体步骤如下：

(1)通过计算得到当起重臂与轨道平行有最大的轮压，根据所确定的最大轮压与起重臂位置的关系建立起重机整体有限元模型；通过经典理论和有限元分析计算，得到轮压分布规律：起重机各轮的轮压分布不同，驱动轮组的各轮的轮压接近相同，从动轮组各轮的轮压近似相同；重心靠近哪个轮组，其轮压较大，随着起吊重量的增大，距起重臂近的轮组的轮压越来越大，而较远轮组的轮压越来越小；

(2)建立基于弹塑性接触理论的应变—轮压模型：

首先确定应变测量点位置；

其次建立轮轨弹塑性接触分析模型；有限元模型取钢轨长0.5m，取1/2钢轨建模；取1/12车轮建模，有限元模型采用ANSYS实体单元SOLID45，共划分8483个单元和9995个节点；约束轨道Y向位移，在对称面施加对称约束；在轮辋对称面上施加垂向力；车轮踏面选用CONTA174单元模拟接触面，钢轨选用TARGE170单元模拟目标面，接触算法选用扩展拉格朗日算法；分别在轨道上取A、B二点作为应变测量点，其中A、B点都在轨道上分别距轨道顶面34mm和65mm；轨道的材料模型采用双线性随动强化模型，屈服应力为460MPa，泊松比0.28，弹性模量210GPa，切向模量21GPa，应力应变关系见下式：

式中：Ee-弹性模量，ε–应变，Ep-切向模量，εp-塑性应变，σs–屈服应力

分别计算各轮压下A、B点Y向应变，绘制轨道A点Y向应变-轮压曲线；轨道A点的Y向应变与轮压基本成线性，Y向应变与轮压的模型见下式：

Y＝0.49-0.022X+0.00000086X²   (式二)

式中：Y为轮压，单位：吨；X－A点Y向应变，单位：με；

绘制轨道B点Y向应变-轮压曲线；轨道B点的Y向应变与轮压基本成线性，Y向应变与轮压的模型见下式：

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

式中：Y为轮压，单位：吨；X－B点Y向应变，单位：με；

Y向应力与应变关系见下式：

σ＝Eε     (式四)

式中：σ为Y向应力，MPa；E为弹性模，210GPa；ε为Y向应变，με；

(3)基于Y向应变-轮压模型和Y向应力与应变关系建立计算机动态信号测试分析系统；

(4)应用计算机动态信号测试分析系统测量起重机轮压，包括以下步骤：

分别在轨道上取A、B二点作为应变测量点，其中A、B点都在轨道上，分别距轨道顶面34mm和65mm；

清理打磨轨道A、B点区域；

在A、B两测量点分别标定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位；

标定：根据钢轨材料参数，确定钢轨内无应力时的标定系数，完成标定；

现场测量起重机轮压：根据设定的测试工况，起吊重量，起重臂与轨道平行，起重臂有最大伸长幅度，起重机车轮以动/静压在测量点正上方，利用起重机轮压测试装置采集相应的应力值，传输给计算机动态信号测试分析系统计算出相应的轮压值，并在屏幕上显示具体轮压值，记录且显示轮压-时间曲线；当探头与A点相连，应用式二中Y向应变-轮压模型计算相应的轮压值；当探头与B点相连，应用式三中Y向应变-轮压模型计算相应的轮压值。

2.根据权利要求1所述的起重机轮压测试方法，其特征在于：该装置还设有壳体，所述的振荡电路、放大电路、电桥整流电路、信号采集与处理电路和数据采集模块均设在壳体内；在壳体上还设有频率选择开关和电流调节开关，所述的电流调节开关与电桥整流电路连接；所述的频率选择开关与振荡电路连接。

3.根据权利要求2所述的起重机轮压测试方法，其特征在于：所述的频率选择开关分为两档，其中1档为0Hz－100Hz，2档为100Hz－2000Hz；所述的电流调节开关的调节范围是0A－1A。