[发明专利]一种轮座轴向应力的测量方法与标定装置

说明书

本发明公开了一种轮座轴向应力的测量方法，包括以下步骤：制作标定装置；标定光纤传感器及其测量系统；建立显示值与理论应力值的对应关系；在轮座上安装光纤传感器；压装轮座并测量轮座的轴向应力。本发明通过光纤测量的方法，实现了轮对压装后的轮座表面的轴向应力及应力梯度变化情况的直接测量，避免盲目选用过盈量，为选择合理的过盈量、指定合理的压装工艺提供科学依据。本发明结束了轮轴压装工艺只能做后期评判，不能做先期预测的问题，本发明的使用可以提高轮轴产品的设计和制造水平，增加轮轴可靠性。本发明还公开了一种轮座轴向应力的标定装置。

技术领域

本发明涉及轮座应力测量技术领域，尤其涉及一种轮座轴向应力的测量方法与标定装置。

背景技术

铁道车辆的车轮与车轴之间的连接，是通过过盈配合压装而成的，轮对压装后，轮座表面的应力状态如何、轴向应力梯度呈现怎样的变化，是技术人员迫切想知道的，但由于测量手段的限制，这些问题至今仍无答案。

现有的研究中存在如下缺陷：

1)轮轴压装过盈量的选取是经验数值，虽然这些数值是经过大量试验取得的相对合理数据，但其是否为最佳值，没有得到验证。

2)轮对压装工艺的优劣只能做后期评判，不能做先期预测。

3)轮对压装工艺所要求的压装吨位范围过宽，多数情况下，为保证轮轴连接牢固，制作人员都选择较大的过盈量和较大的压装吨位，结果反而造成轮座承受的初始压应力过大，在一定程度上降低了疲劳寿命。

4)因为没有直接测量数据，所以，轮座的轴向应力和应力梯度没有定论，与轮座相关的计算结果普遍受到质疑。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种轮座轴向应力的测量方法，该方法实现了轮对压装后的轮座表面的轴向应力及应力梯度变化情况的直接测量，为选择合理的过盈量、指定合理的压装工艺提供科学依据。本发明的另一个目的在于提供一种轮座轴向应力的标定装置。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种轮座轴向应力的测量方法，包括以下步骤：

制作标定装置，标定装置包括上压模、光纤传感器、假轴和下压模，所述假轴为与轮座材质相同的圆轴结构，所述上压模的材质与被测车轮的材质相同，在所述假轴的表面沿轴向开设多条轴向贯穿的凹槽，将一条所述光纤传感器往复弯折并依次粘贴固定在多条所述凹槽底部，所述光纤传感器的直径小于所述凹槽的深度，将所述假轴横置固定于所述下压模上方，再将所述上压模贴合固定于所述假轴上方并使所述上压模覆盖多条所述凹槽，所述上压模与所述假轴为弧面贴合接触，将所述光纤传感器的引出端连接于光纤测量仪器，所述上压模覆盖的所述光纤传感器部分为有效测量段；

标定光纤传感器及其测量系统，所述上压模未施加载荷时，所述光纤传感器的所述有效测量段不受力，所述光纤测量仪器清零后输入所述有效测量段的标定位置参数；在所述上压模施加多个不同的载荷，记录所述光纤测量仪器的与多个不同载荷对应的多个显示值；根据载荷和所述上压模与所述假轴的接触面积，计算所述上压模与所述假轴接触面上的与多个不同载荷对应的多个理论应力值；建立显示值与理论应力值的对应关系，标定结束；

在轮座上安装光纤传感器，在所述轮座的表面沿轴向开设多条轴向贯穿的测量凹槽，将一条所述光纤传感器往复弯折并依次粘贴固定在多条所述测量凹槽的底部，所述光纤传感器的直径小于所述测量凹槽的深度，将所述光纤传感器的引出端连接于所述光纤测量仪器，压装前设定所述光纤传感器的测量点，所述光纤测量仪器清零后输入所述光纤传感器的测量点的标定位置参数；

压装轮座并测量轮座的轴向应力，将所述轮座与所述车轮压装配合，压装结束后，所述光纤测量仪器显示出显示值，根据上述显示值与理论应力值的对应关系，推知出轮座表面在测量点位置的轴向应力。