[发明专利]一种车轮轴间实时过盈量的测量方法和测量预警装置

说明书

本发明属于交通测量技术领域，公开了一种车轮轴间实时过盈量的测量方法，能够很好的测量行驶中的车轮和车轴的实时过盈量，首先通过对静止的车轮轴进行分析得到车轮轴静态接触应力，然后在对转动的车轮轴中的车轮和车轴进行应力、应变值以及位移量相关的微分方程、本构方程以及几何方程联立，并将静态接触应力作为边界条件代入，最后根据初始过盈量、轮轴径向位移量以及车轮径向位移量得到实时过盈量。本发明还公开了一种车轮轴间实时过盈量的测量预警装置，能够对行驶中的车轮轴进行实时监控，并在实时过盈量不符合要求时，及时进行预警，包括同轴安装在预定车轮轴上的旋转编码器、测量控制单元以及预警件。

技术领域

本发明属于交通测量技术领域，具体涉及一种车轮轴间实时过盈量的测量方法和测量预警装置。

背景技术

在列车的车轮轴设计中，车轮与车轴连接配合采用的是过盈配合。即主要利用车轮孔与车轴的尺寸差别，使在车轮孔和车轴的结合表面产生物理形变，通过该形变产生的接触应力使车轮与轴紧密结合在一起。

过盈配合会在轮与轴的接触面上产生接触应力，如果过盈量过大会导致接触应力变大，加速车轴损伤，导致车轮轴的使用寿命变短；而如果过盈量过小，在列车高速运动下，车轮与车轴上产生的离心力会使过盈量减小，导致接触应力无法满足车轮轴的紧密连接，从而引发安全事故。

目前，还没有一种完善的手段能够很好的测量行驶中的车轮和车轴的过盈量，并能实时监控。

发明内容

针对现有技术的不足，通过深入研究发现，由于车轴只受车轮的轮毂内壁的压力，车轮的轮毂内壁只受车轴的压力，因此，车轮与车轴的配合问题可以转化为组合筒模型，可以根据厚壁圆筒强度问题进行分析，当车轮与车轴的过盈配合的结合面间的最大应力小于零件不产生塑性变形所许用的最小应力时，车轴周面表面和车轮轮孔内周面表面没有发生塑性形变，连接结合面处于弹性变形状态，通过弹性理论可推导出结合面间的接触应力，且在车轮轴行驶时，车轮和车轴在车轴向受到的力相对于其他方向上的力小得多，因此可以忽略，即车轮和车轴可分别与薄圆盘和薄圆轴等效。

本发明提供一种车轮轴间实时过盈量的测量方法和测量预警装置，能够很好的测量行驶中的车轮和车轴的实时过盈量，并能实时监控。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

一种车轮轴间实时过盈量的测量方法，应用于以初始过盈量对车轮和车轴进行装配形成的车轮轴，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:使车轮轴静止，基于车轮的外径、车轴的外径以及车轴的内径得到车轮和车轴的装配面上的车轮轴静态接触应力；

步骤S2:使车轮轴转动，在车轮上设置车轮预定点及在车轴上设置车轴预定点；

步骤S3:建立与车轮轴上转动离心力及车轴预定点的三个维度方向上的应力相关的车轴弹性力学微分方程，建立与车轮轴上转动离心力及车轮预定点的三个维度方向上的应力相关的车轮弹性力学微分方程；

步骤S4：建立与车轴预定点的三个维度方向上的应力、应变值以及位移量相关的车轴弹性力学本构方程及车轴弹性力学几何方程，建立与车轮预定点的三个维度方向上的应力、应变值以及位移量相关的车轮弹性力学本构方程及车轮弹性力学几何方程；

步骤S5：基于车轮轴静态接触应力、车轮或车轴弹性力学微分方程、车轮或车轴弹性力学本构方程以及车轮或车轴弹性力学几何方程得到车轴径向位移量和车轮径向位移量，

步骤S6：根据初始过盈量、车轴径向位移量以及车轮径向位移量得到实时过盈量。

优选地，在步骤S1中，车轮轴静态接触应力p_c为：