[发明专利]一种起重机轮压测试装置与方法

说明书

一种起重机轮压测试装置：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。本发明还公开了一种起重机轮压测试方法。本发明不需表面处理；可非接触测量；测量效率高；结果是绝对值；测量方法简便；无耗材；测量成本低；测量精度高；能实现起重机车轮分布的测量。

技术领域

本发明涉及一种轮压测试装置，特别是一种起重机轮压测试装置，本发明还涉及利用该装置进行轮压测试的方法。

背景技术

起重机轮压是起重机械设计中的关键重要参数，一般是指一个车轮对地面或轨面的垂直压力。轮压的最大值不仅影响到起重机的机构设计，如车轮大小和数量等，还会影响到起重机的桥架、门架结构的设计和基础承压能力的设计。

传统起重机设计中，轮压依据设计手册根据起重机自重、跨度、起吊重量等根据静力平衡方程计算出来的；但由于此问题实际是一个超静定问题，因此必须进行必要的简化，而且轮压的分配还与结构的刚度有关，所以按照传统的方法计算的轮压值精确度较低。

文献《起重机最大轮压的测定方法》（傅燕鸣，徐大伟等《机械设计与研究》1993（01）：46-48）中提出一种最大载荷支点测量法测量轮压。最大载荷支点测量法是根据起重机重心确定最大载荷的支点，用千斤顶将承受最大载荷的支腿抬起，使车轮脱离轨道接触，测出千斤顶前端静态应变值，然后使起重机满载作离地全速上升和上升制动、全速下降和下降制动等动作，测出几组压力最大值的数据。最后，计算支撑腿的最大载荷，再平均分给车轮而得出最大轮压值。最大载荷支点测量法简单方便，测定结果较理论计算更为精确可靠，但该方法中确定重心位置可能存在误差，不能保证全部车轮都与轨道脱离接触，而且车轮与轨道脱离接触后重心位置会发生变化，只能获取轮压的平均值，不能够进行动态和实时测量。

授权公告号CN 104034469B的发明专利公开了一种起重机最大轮压测定方法。该方法首先在轨道两侧粘贴应变片，然后测量起重机空载匀速通过测量点的应变，从而获得轮压与应变的标定系数；最后测量各工况测量点的应变值，然后根据线性公式把应变值换算成轮压值。该方法通过应变值来间接获得轮压值，操作方便。但该方法需要测量起重机空载匀速通过测量点的应变，从而获得轮压与应变的标定系数，由于振动，轨道不平等原因此时测量的空载应变往往不准确且难以辨识；而且该方法通过一个线性经验公式把应变转换为轮压，但由于轮轨接触过程中不可避免要发生塑形变形，因此应变与轮压的关系往往不是线性的，随着起重机重量和载荷的增大，此方法测量的准确度将越来越低。

研究最大轮压问题必须研究和解决轮轨接触问题，而该问题在理论和实验测试方面都具有较高难度。轮轨滚动接触基本理论研究包括轮轨蠕滑率/力理论和轮轨三维弹塑性滚动接触。目前有多种轮轨接触模型，Cater的二维滚动接触模型，Vermeulen-Johnson在Cater研究的基础上建立的无自旋三维滚动接触模型，Kaller 基于边界元、弹性力学余能变分原理和数学规划法建立了三维弹性体非Hertz线性滚动接触模型和Kaller简化模型并且编制了数值计算程序CONTACT；CONTACT基于的理论叫做“完全理论”，是目前研究三维弹性体非Hertz滚动接触问题最完善的理论。沈－Hedrick-Elkins小自旋三维滚动接触模型。上述的滚动接触模型多基于Hertz接触条件，只考虑线弹性接触问题，简化了滚动接触，对于接触斑曲率半径和接触物体几何特征尺寸处于同量级的情况、弹塑性和大变形滚动接触等问题有待发展新的接触理论模型来考虑这些因素。