本發明專利技術可適用于轉子外圓輪廓檢測技術領域，提供了一種車輪外圓輪廓在線檢測方法。通過在車輪外圓徑向合理布置三個非接觸位移傳感器，再通過檢測位移傳感器端面與車輪外圓輪廓之間間距變化的信號，利用誤差分離技術，可計算得到車輪外圓輪廓參數，進而可分析計算車輪外圓表面的圓度誤差和磨損程度。此外，所提供的在線檢測方法不僅能夠消除車輪主軸回轉誤差產生檢測精度的影響，也能夠在線分析計算車輪主軸回轉誤差變化情況，為分析判斷車輪主軸的工作情況提供依據。在線檢測車輪的外圓輪廓系統，很好地實現對車輪外圓表面的圓度誤差、磨損程度和車輪主軸的工作情況在線檢測，具有良好的測量精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術可適用于轉子外圓輪廓檢測，特別是涉及列車車輪不圓度在線測量方法。
技術介紹
1、列車車輪作為軌道車輛至關重要的部件之一，既要保證車輛的運行和導向，又要作為車體與軌道之間的承接部件，承載來自車輛的載荷，并將其力傳遞至軌道。車輪不圓是指發生在車輪踏面上的一種磨耗現象，發生在車輪踏面磨耗的形式有多種，帶有孤立的踏面擦傷與帶有不規則波長的多邊形磨耗都屬于車輪不圓度磨耗。當這種不圓度磨耗產生且得不到及時控制，會對地鐵的運行安全構成嚴重威脅，不僅會加速車輪磨耗的惡化，而且會嚴重影響乘客乘車舒適度。
2、目前車輪不圓度測量方法主要分為?2?種：接觸式測量和非接觸式測量。?早期的輪對測量工具，如?aar?手指型測量儀、第四種檢查器、輪徑卡尺丹麥綠林工程公司于?20世紀?80?年代研制了?miniprof?便攜式輪廓曲線檢測儀。沈鋼研發的便攜式鐵路車輪不圓度裝置通過編碼器的轉角值和測量轉臂長度計算出車輪的圓度。但接觸式圓度測量一般都需要進行抬輪的前期工作，極大影響了檢測效率。非接觸式主要通過光學傳感器、加速度傳感器、聲學檢測手段進行測量,?奧地利?nextsense?公司研發的calipri?輪廓測量儀器，可以測量車輪輪廓、車輪直徑、輪緣厚度、車輪缺陷。?美國?loran?公司?20?世紀90?年代研制的車輪自動檢測系統?awis，進行連續圖像采集與處理，可以實現車輪直徑、輪緣厚度、踏面磨損的測量。目前，很多學者基于中點弦測法進行車載式對車輪圓度檢測。非接觸檢測手段雖然在效率上有很大提高，但在準確度上會存在較大誤差。
3、綜上所述，車輪不圓度動態監測方法多種多樣，根據各種監測方法的優缺點，動態車載式監測方法具有明顯的優勢，?但是操作困難且易受到車輛運行中噪聲及車體振動的影響。目前，能夠實際應用的車載式車輪不圓度監測系統還沒有。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種外圓輪廓在線檢測方法。通過合理在車輪外圓徑向布置的三個非接觸位移傳感器，利用誤差分離技術，通過檢測三個非接觸位移傳感器端面與車輪外圓輪廓之間的間距變化的信號，可計算得到車輪外圓輪廓參數，進而可分析計算車輪外圓表面的圓度誤差和磨損程度。此外，所提供的在線檢測方法能夠消除車輪主軸回轉誤差對檢測精度產生的影響，還能夠在線分析計算車輪主軸回轉誤差變化情況，為分析判斷車輪主軸的工作情況提供依據。在線檢測車輪的外圓輪廓系統，很好地實現對車輪外圓表面的圓度誤差、磨損程度以及車輪主軸工作情況的在線檢測，具有良好的測量精度。
2、步驟一、合理安裝系統，計算位移傳感器輸出信號。
3、位移傳感器安裝座（4）安裝在主軸的支撐箱體上，位移傳感器安裝座（4）的圓弧面半徑和車輪（1）外圓同心。位移傳感器c（5）、位移傳感器b（6）、位移傳感器a（7）固定安裝在安裝座（4）上，三個位移傳感器同在一個垂直車輪軸（3）的平面內，傳感器的中心線都垂直車輪（1）的外圓面，相交于車輪軸（3）的中心線。位移傳感器c（5）和位移傳感器b（6）之間的夾角為，位移傳感器b（6）和位移傳感器a（7）之間的夾角為。
4、調整三個位移傳感器端面與車輪（1）的外圓面之間的間隙在三個位移傳感器的線性范圍內。位移傳感器c（5）、位移傳感器b（6）、位移傳感器a（7）端面與車輪外圓表面之間的間隙變化分別由三個位移傳感器的輸出信號c(θ)、b(θ)和a(θ)給出，其中，θ為車輪旋轉的角度，即θ＝
ωt，
ω為車輪旋轉角速度，
t旋轉時間。
5、……………………………………………(1)
6、………………………………(2)
7、……………(3)
8、式中，r(θ)為車輪（1）外圓輪廓圓度誤差，?x(θ)、y(θ)?為車輪軸（3）回轉誤差在x和y軸方向上的分量。
9、步驟二、計算組合信號s(θ)。
10、合理安裝檢測系統后，選取傳感器之間的安裝夾角α和β，取放大器a（8）的增益為1，放大器b（9）增益為a＝-sin(α+β)/sinβ、放大器c（10）增益為b＝sinα/sinβ，經加法器（11）后，可得到加權信號s(θ)
11、…………(4)
12、步驟三、對連續信號?s(θ)進行采樣。
13、a/d卡（12）的采樣步長由編碼器（14）脈沖控制。同步帶輪a（15）與車輪軸（3）固連，同步帶輪b（17）與編碼器（14）轉軸固連，通過同步帶（16）保證編碼器（14）轉軸與車輪軸（3）具有相同轉速。
14、編碼器（14）選為分辨率2r（r為正整數），以保證計算機對車輪旋轉一周均勻采集n=?2r個數據。
15、通過采樣獲得s(θ)的離散信號s(
k)，
k＝1，2，…，n，
k為采樣點序號。
16、…………………………………(5)
17、式中，
p、
q為整數，且
p?=(n/2p)
?α，
q?=(n/2p)β。
18、在對s(θ)信號進行采樣的同時，計算機（13）通過a/d采集卡（12）在編碼器（14）的觸發下對位移傳感器a（7）和位移傳感器b（6）的輸出信號均勻采集同樣的n?=?2r個數據，即：a(
k)和b(
k)，?
k＝1，2，…，n。
19、步驟四、求取車輪（1）外圓輪廓圓度誤差序列r(
k)和車輪軸回轉誤差x(
k)、y(k)。
20、對（5）進行dft變換，并整理得
21、n=1,2,...,?n…………………(6)
22、對（6）進行idft變換，可得到車輪外圓輪廓圓度誤差序列
23、………………………………(7)
24、將（7）式代入（1）式和（2）式，得
25、……………………………………………(8)
26、y(k)=[b(k)-r(k+p)-x(k)\cos {\alpha }]/\sin {\alpha }……………………………………(9)
27、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術提供了一種外圓輪廓在線檢測方法。不但能夠可實現列車車輪外圓表面的圓度誤差和磨損程度在線檢測，消除車輪主軸回轉誤差產生檢測精度的影響，還能夠在線分析計算得到車輪主軸回轉誤差變化情況，為分析判斷車輪主軸的工作情況提供依據。
本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種車輪外圓輪廓在線檢測方法，系統包括車輪（1）、支承軸承（2）、車輪軸（3）、位移傳感器安裝座（4）、位移傳感器C（5）、位移傳感器B（6）、位移傳感器A（7）、放大器A（8）、放大器B（9）、放大器C（10）、加法器（11）、A/D卡（12）、計算機（13）、編碼器（14）、同步帶輪A（15）、同步帶（16）、同步帶輪B（17）。
2.如權利要求?1?所述的一種車輪外圓輪廓在線檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種車輪外圓輪廓在線檢測方法，系統包括車輪（1）、支承軸承（2）、車輪軸（3）、位移傳感器安裝座（4）、位移傳感器c（5）、位移傳感器b（6）、位移傳感器a（7）、放大器a（8）、放大器b（9）、放大器c（10）、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：母德強，司蘇美，唐海亮，蒼鵬，王震，李曉東，趙世彧，司澤凱，王帥，汪成農，
申請(專利權)人：長春工業大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。