基于虚拟仪器的制动性能试验台测力滚轮测试系统设计

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1、国内图书分类号：TP311密级：公开国际图书分类号：004西南交通大学研究生学位论文基于虚拟仪器的制动性能试验台测力滚轮测试系统设计年级二〇一五级姓名王安吉申请学位级别工学硕士专业精密仪器及机械指导老师张兵副研究员二零一八年五月ClassifiedIndex:TP311U.D.C:004SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDESIGNOFTESTBEDROLLINGWHEELMEASUREMENTSYSTEMONVIRTUALINSTRUMENTGrade:2015Candidate:WangAnjiAcademicDegreeApp

2、liedfor:MasterofEngineeringSpeciality:PrecisionInstrumentandMachinerySupervisor:AssociateProf.ZhangBingMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要轮轨力测量是一切轮轨关系研究的前提和基础，如何精确地测得轮轨力对于后续研究显得尤为重要。通过轮轨力的观测与分析能够对列车行进过程中出现的异常情况做出诊断和预测，保障铁路运行的安全性。本研究设计了一套基于虚拟仪器开发平台的轮轨力测量与分析系统，可以实现轮轨力的连续采集，并提供多种信号分析方法。本文主要进行了以下工作：1.确定了一套测

3、力滚轮轮轨力的连续测量方法。研究了测力滚轮垂向力、横向力组桥方法及输出原理，基于傅里叶级数理论分析了常用测量电桥组桥方式的测量原理及输出信号成分。根据实际轮对尺寸建立ANSYS三维模型，仿真分析垂向载荷工况与横向载荷工况下应力应变的分布，确定应变敏感位置。分析垂向、横向载荷单独作用下径向应变随半径的变化情况，以及贴片孔内应变敏感位置，贴片打孔位置、孔径大小对应变测量的影响，最终确定垂向力与横向力测量电桥的贴片位置。制定了现场贴片、划线、走线、组桥的方案，并根据现场经验及仿真分析提出几点贴片、组桥的注意事项及建议。2.硬件系统的安装设计计算。本系统采用东华测试DH5908J动态应变测试设备

4、作为数据采集硬件系统，以工业计算机为硬件平台。制定了采集设备安装方案，对安装位置、安装件自身强度、紧固件强度进行校核计算，确认方案的可行性与安全性。最后考虑极端工况的发生，并以此情况进行校核计算，确认安装方案的安全性。3.设计并开发了一套基于LabVIEW的测力滚轮测试软件系统。系统采用结构化的软件开发方式，把系统划分为模块，通过开发各个模块来实现一个功能全面的测量分析系统。系统由用户登录模块、数据采集模块、数据分析模块组成。数据采集模块包括多通道采集、无线设备通信、数据存储、数据预览、设备参数设置等功能；数据处理模块提供了数据回放功能，可实现数据时域、频域上的多种分析方法；用户登录系统

5、包括用户登录管理、用户信息管理、用户权限管理等。系统设计完成后通过制动试验台试验和构造仿真数据对测力滚轮测试系统各个模块的功能进行验证，证明了系统功能的实用性与系统的可靠性。关键词：轮轨力；测力滚轮；强度校核；LabVIEW；数据采集与分析西南交通大学硕士研究生学位论文第I页AbstractThewheel-railforcemeasurementisthebasisforthestudyofthewheelrailrelation,Howtomeasurewheel-railforceaccuratelyisparticularlyimportantforfurtherresearch

6、.Therecordandanalysisofwheel-railforcecandiagnoseandpredicttheabnormalsituationintheprocessoftrainrunningandensurethesecurityoftherailroadrunning.Inthisstudy,asystemofwheel-railforcemeasurementandanalysisbasedonvirtualinstrumentdevelopmentplatformisdesigned,whichcanrealizethecontinuousacquisition

7、ofwheel-railforceandprovideavarietyofsignalanalysismethods.Thefollowingworkshavebeencarriedout:1.Asetofrollingwheelschemeforwheel-railforceisdetermined.TheverticalforceandlateralforceelectricalbridgemethodofInstrumente