列车车轮扫掠力检测实验台的设计与研究

论文摘要

随着列车行车速度的提高,列车车轮与轨道之间作用力的监测值呈现变小趋势。针对这一现象,研究中采用实验验证分析的方法,建立轮扫掠力检测实验台的缩尺比例模型,设计并制造出轮扫掠力检测实验台装置,在实验台上进行轮扫掠力数据的采集与分析。论文主要研究内容如下:1.介绍课题研究的背景,分析了轮轨接触问题的发展现状与存在的问题,阐明了实验研究的可行性与必要性。2.建立轮扫掠力检测实验台的缩尺比例模型,确定实验台功能并对提供轮扫掠力的弹射方法进行论证计算。3.完成了轮扫掠力检测实验台的机械结构设计与工艺分析研究,对实验台装置的主要零部件进行了设计与研究。4.进行高速轮扫掠力检测实验台的信号采集电路设计,对传感器的组桥电路、信号处理电路及A/D采样电路进行严密的设计论证,并在Multisim中对电路进行仿真分析,论证其功能要求。5.完成了高速轮扫掠力检测实验台的信号采集软件设计,采用LabVIEW软件以及研华数据采集卡实现设计功能。6.进行信号采集系统的集成实验。在轮扫掠力检测实验台上粘贴电阻应变式传感器,使用采集电路板采集实验台数据,并对现场数据进行分析与处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 列车轮扫掠力作用的概念与检测方法
• 1.1.1 列车轮扫掠力作用的概念
• 1.1.2 列车轮扫掠力作用检测的手段与方法
• 1.2 国内外列车轮扫掠力检测的发展现状
• 1.2.1 国内技术的发展现状
• 1.2.2 国外技术的发展现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 车轮扫掠力检测实验台模型与弹射方案论证
• 2.1 车轮扫掠力检测实验台模型
• 2.1.1 建立实验台模型的必要性与目的
• 2.1.2 实验台模型设计
• 2.1.3 缩尺比例模型的建立
• 2.2 弹射方案的设计与论证
• 2.2.1 高速气缸、气缸与滑轮组合的弹射方案
• 2.2.2 弹簧与滑轮组合弹射方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 实验台装置的结构设计与工艺研究
• 3.1 实验台装置整体结构
• 3.2 实验小车的设计
• 3.2.1 实验台导轨滑块的选型设计
• 3.2.2 力调节装置的设计
• 3.2.3 加载轮机构的设计
• 3.3 弹射系统的设计
• 3.4 刹车装置设计
• 3.5 安装架结构设计
• 3.6 应变式传感器的设计与贴片工艺研究
• 3.6.1 应变式传感器的弹性体的设计
• 3.6.2 应变片的选型与粘贴工艺研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 车轮扫掠力检测实验台硬件电路设计
• 4.1 检测实验台硬件电路框图
• 4.2 应变式传感器的测量电路设计
• 4.2.1 传感器电桥电路设计
• 4.2.2 电桥调平衡设计
• 4.2.3 传感器补偿电路设计
• 4.3 传感器后续处理电路设计
• 4.3.1 信号放大电路设计
• 4.3.2 V/I转化电路
• 4.3.3 I/V电路设计
• 4.3.4 低通滤波电路设计
• 4.3.5 A/D转化模块选择
• 4.4 供电电源设计
• 4.5 实验板电路原理图
• 4.6 本章小结
• 第五章 车轮扫掠力检测实验台软件系统设计
• 5.1 软件系统设计的支持环境
• 5.2 虚拟仪器开发环境——LabVIEW
• 5.2.1 LabVIEW简介
• 5.2.2 利用 LabVIEW创建虚拟仪器的方法
• 5.3 LabVIEW中使用研华采集板卡的方法
• 5.3.1 采集板卡的安装
• 5.3.2 硬件的设置说明
• 5.3.3 数据采集卡函数在 LabVIEW中的使用
• 5.4 车轮扫掠力检测系统的软件功能划分
• 5.5 系统功能的实现
• 5.5.1 板卡的初始化设置
• 5.5.2 数据采集板卡采集启动与停止控制的实现
• 5.5.3 数据缓存与显示的实现
• 5.5.4 数据保存方式设计
• 5.5.5 数据读取与数据处理程序设计
• 5.5.6 采集软件系统的实现
• 5.6 本章小结
• 第六章 车轮扫掠力检测实验与采集结果分析
• 6.1 实验方案设计
• 6.1.1 实验台总体原理方案
• 6.1.2 实验台线路搭建
• 6.1.3 实验方案与采集实验的过程
• 6.2 实验台数据的采集
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果