转向架悬挂参数测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种转向架悬挂参数测试系统，尤其是涉及一种包括转向架悬挂系统 静态参数和动态参数测试的试验装置。
【背景技术】
[0002] 近几年，我国铁路行业急速发展，轨道列车速度不断提高，相应地对轨道车辆动力 学性能的要求也越来越高。同时为了能够研究并优化转向架的动力学参数、降低研发生产 成本，国内的各机车车辆厂迫切希望能够对试制出来的转向架进行参数测试，以保证装车 后转向架各项性能参数达到设计要求，车辆的动力学性能也达到最优。检测轨道车辆转向 架悬挂特性参数的测定有如下重要性：1.检验机车车辆的实测参数是否达到设计值的要 求，并可以据此找出车辆在设计、制造、生产过程中的不当之处；2.确定实际生产的机车车 辆所能达到的动力学性能，以此准确的判断机车可以适应的运行条件；3.可以作为机车车 辆性能分析优化的依据。转向架悬挂特性试验台的开发对轨道车辆转向架产品的研发设 计、生产制造、运营维护、动力学性能的研究具有重大意义，并且能对运行环境的指定以及 质量控制产生积极效果，有利于缩短产品开发周期。
[0003] 但是目前的检测设备价格昂贵、使用维护成本偏高、设备关键部件故障后的维修 周期长；并且多为单一项目检测设备，检测效率高，适用于批量产品出厂检测，而对于具有 科研和开发性质的工程实验室来说，往往需要功能多样，并能够对产品相关参数进行全面 检测的设备。
【发明内容】
[0004] 为了克服以上现有技术的不足，本发明提出一种转向架悬挂参数测试系统，通过 测量转向架各部件之间的三维作用力和三维位移，来计算转向架悬挂系统静态参数和动态 参数，用以分析机车的力学性能。
[0005] 本发明的技术方案是：一种转向架悬挂参数测试系统，该系统包括三维力测量模 块、三维位移测量模块、数据处理模块，所述三维力测量模块包括分别安装于下部运动平台 和转向架轮对之间以及上部运动平台和转向架摇枕之间的三维力压力传感器，所述三维位 移测量模块包括用于对轮对构架之间、构架摇枕之间、轮对摇枕之间产生的相对位移变化 进行测量的位移传感器、所述数据处理模块用于对三维力压力传感器和位移传感器采集的 数据进行实时通讯、记录、处理分析和存储，所述位移传感器或者三维力压力传感器包括控 制单元、与控制单元分别连接的圆环电容单元组和条状电容单元组，所述圆环电容单元组 用于测切向力和法向力的大小，所述条状电容单元组用于测量切向力的方向，所述条状电 容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单 元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动 电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包 括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单 元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极 板的感应电极。所述的三维位移测量模块包括垂直相对位移测量单元和水平相对位移测量 单元，水平相对位移测量单元包括轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元。所述 垂直相对位移测量单元包括对轮对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元，所述轮 对构架垂直测量单元和构架摇枕垂直测量单元分别测量的垂直位移为垂直相对位移测量。 所述轮对构架水平测量单元和轮对摇枕水平测量单元均有两个，分别设置在轮的两边。
[0006] 所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个条状电 容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电极长 度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位S^和右差位S^沘。^=Ws+S右 + ^，其中b_为条状电容单元的驱动电极长度，bg为条状电容单元的感应电极长度，所述
弹性介质的抗剪模量，T_为最大应力值，所述同心圆环电容单元的宽度r0和条状电容单 元的宽度a。相等；条状电容单元电极间距a5 #和圆环电容单元电极间距a5 0相等，所述条
介质的抗剪模量。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电容单元的驱动电极和感 应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相反。所述圆环电容单元组
行板的长度，a5 #为相邻两条状电容单元之间的电极间距，a。条状电容单元的宽度。所述圆 环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与控制单元连接，所述圆环电 容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引线与控制单元连接，所述X方向差动电容 单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元模块感应电极分别通过一根引出线与控制单 元连接。所述圆环电容单元、电容单元模块与控制单元之间分别设有中间变换器，中间变换 器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
[0007] 本发明的有益效果是：本发明的测量系统通过测量转向架各部件之间的三维作用 力和三维位移，来计算转向架悬挂系统静态参数和动态参数，分析机车的力学性能，实现机 车实测参数是否达到设计值的功能，为车辆性能优化提供参数依据。另外，本发明传感器不 仅可以测量三维作用力，而且可以测量三维位移，并且通过差动等方法有效解决三维力相 互影响，从而使法向与切向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的【具体实施方式】的同心圆环偏移错位面积分析图。
[0009] 图2是本发明的【具体实施方式】的为外同心圆环错位对外径圆分析图。
[0010] 图3是本发明的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。
[0011] 图4是本发明的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。
[0012] 图5是本发明的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。
[0013] 图6是本发明的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。
[0014]图7是本发明的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。
[0015]图8是本发明的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。
[0016]图9是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0017]图10为本发明【具体实施方式】的测量系统的结构图；
[0018] 图11为本发明【具体实施方式】垂向相对位移量测量示意图。
[0019] 其中，1摇枕，2下部六自由度平台，3纵向动作器，4垂向动作器，5横向动作器，6 构架，7三维测力平台，8轮对，9 一系悬挂，10二系悬挂。
【具体实施方式】
[0020] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0021] 由于弹性悬挂装置的影响，轨道车辆运行中振动形式变得复杂，车辆有六个独立 的振动形式，即伸缩、横摆、浮沉、侧滚、点头和摇头。其中伸缩为沿X轴方向的直线运动；横 摆为沿y轴的直线运动；浮沉为沿z轴的直线运动；侧滚为绕X轴的回转运动；点头为绕y 轴的回转运动；摇头为绕z轴的回转运动。
[0022] 转向架悬挂特性的测试方法具体为将待测转向架的几个部件固定在试验台上， 通过液压激励源施加作用力于转向架的其他部件，强制转向架的非固定