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列车车轮直径在轨动态检测技术研究

作　者: 马龙深
导　师: 姜涛
学　校: 长春理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 列车轮对直径测量激光位移传感器数据采集
分类号: U270.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 4次
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内容摘要

列车轮对作为列车的行走部件,列车车轮直径和同轴轮对直径差都是轮对的重要参数,它们的状态直接关系到列车的行车安全,发达国家相继完成了列车轮对综合参数动态检测系统研究,而我国依然停留在手工检测的时代,不仅检测效率低,周期长,而且受人为因素影响大,随着高速铁路的飞速发展,现有的检测方法根本无法与之相匹配,因此,研究新型的列车车轮直径在轨、动态、非接触、高效高精度的检测系统迫在眉睫。本文设计了利用两个2D激光位移传感器相互配合实现了对列车车轮直径的在轨动态检测方法,设计激光位移传感器的装夹平台,利用转台与升降器结构配合,共同实现了激光位移传感器的安装和精确定位,采用减震装置与升降器的悬臂梁机构使激光位移传感器不直接于铁轨路基接触,最大程度减小列车通过时产生的震动对测量结果的影响。论述激光位移传感器数据采集的软硬件设计与转台、升降器步进电机控制的软硬件,利用LabWindows/CVI设计了人机交互界面,完成管理人员对系统参数的设定与测量结果的查看、储存与查询。建立模型,应用MATLAB对模型进行仿真；对机械系统与光学系统的误差进行分析,验证测量方法能够达到列车车轮直径测量精度要求。整个系统是集光、机、电等多学科交叉知识一体的综合检测系统,运用传感器技术、信号测试技术、数字信号处理等技术,实现了对运行的列车车轮直径的测量,不仅满足了列车车轮直径尺寸精度的要求,而且缩短了测量所需要的时间,提高了效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 课题研究的目的及意义  8
  1.2 国内外列车车轮轮对几何参数检测研究现状  8-12
    1.2.1 静态检测  8-10
    1.2.2 动态检测  10-12
  1.3 国内外技术现状  12-14
    1.3.1 国外技术现状  12-14
    1.3.2 国内技术现状  14
  1.4 本文的主要研究内容  14
  1.5 本章小结  14-16
第二章列车轮对结构分析  16-26
  2.1 轮对的作用、组成及分类  16-17
    2.1.1 轮对的作用及组成  16-17
    2.1.2 轮对的分类  17
  2.2 列车轮对踏面结构  17-19
  2.3 轮缘踏面外形的主要技术参数  19-21
    2.3.1 轮缘厚度  19-20
    2.3.2 轮缘高度  20
    2.3.3 轮缘综合值  20-21
    2.3.4 列车车轮直径  21
  2.4 常见列乍车轮故障  21-25
    2.4.1 轮缘故障  21-22
    2.4.2 踏面故障  22-24
    2.4.3 轮辋厚度减少  24
    2.4.4 车轮裂纹  24-25
    2.4.5 轮毂松弛  25
  2.5 本章小结  25-26
第三章测量原理与机械结构设计  26-37
  3.1 测量系统组成  26
  3.2 测量原理  26-28
  3.3 参数的确定  28-32
    3.3.1 系统技术要求  28
    3.3.2 激光位移传感器的选用  28-29
    3.3.3 激光位移传感器个部分尺寸的介绍  29-30
    3.3.4 激光位移传感器的安装角度的计算  30-32
  3.4 机械结构设计  32-36
    3.4.1 专用卡具设计总体方案的确定  33-34
    3.4.2 激光位移传感器装夹转台的设计  34-35
    3.4.3 转台减震器的结构设计  35
    3.4.4 触发装置控制部件设计  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章控制系统设计  37-47
  4.1 运动控制系统设计  37-40
    4.1.1 运动控制系统硬件设计  37-39
    4.1.2 运动控制系统软件设计  39-40
  4.2 数据采集系统设计  40-43
    4.2.1 数据采集硬件设计  40-42
    4.2.2 数据采集系统软件设计  42-43
  4.3 人机交互界面的设计  43-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章系统建模仿真与误差分析  47-52
  5.1 模型的建立与仿真  47-49
    5.1.1 模型的建立  47-48
    5.1.2 利用MATLAB对数据进行仿真  48-49
  5.2 误差分析  49-51
    5.2.1 机械系统的误差分析  49-50
    5.2.2 光学系统误差分析  50
    5.2.3 速度传感器精度引起的误差分析  50-51
  5.3 本章小结  51-52
第六章总结与展望  52-54
  6.1 总结  52
  6.2 展望  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-56

列车车轮直径在轨动态检测技术研究

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