一种铁路车辆车钩力静态标定方法与流程

本发明涉及一种试验装置，特别是一种铁路车辆车钩力静态标定方法。

背景技术：

随着我国铁路运输的高速发展，重载货运能力的不断提升，长大重载货运列车运行时纵向力也随之增大，因此，为了评估重载货运列车在运行过程中的纵向动力学性能，保证列车安全运行，必定要通过试验测试分析车端连接装置的受力情况，特别是车钩的受力情况。

由于车钩安装位置的特殊性和运行环境的复杂性，不能直接加装测力仪器对车钩力进行测量，通常是通过在车钩表面粘贴应变片将车钩受力时产生的应变转化成电信号，通过测量电信号大小来表征车钩力的大小，但在不同的环境中，电信号与车钩力之间的对应关系往往有所区别，因此，上述方法通常无法测量得到较为准确的车钩力。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种铁路车辆车钩力静态标定方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁路车辆车钩力静态标定方法包括以下步骤：

步骤一、确定车钩上的测量点的位置；

步骤二、在测量点上设置测量件，将测量件连接到测量电路上；

步骤三、对车钩施加拉/压钩力，在拉/压钩力作用时，读取测量电路上输出的电压值，得到拉/压钩力大小与电压值大小的对应关系，即为标定系数。

本发明提供了一种车钩力的静态标定方法，在相同环境下对选定的车钩进行车钩力测量前，均通过该方法进行一次车钩力的静态标定，得到该环境下，待测车钩所受的拉/压钩力与输出电压的对应关系。从而可以在后续车钩力的实测过程中，基于该标定系数以及实测中读取的电压值，计算得到车钩所受的拉/压钩力。

作为本发明的优选方案，在步骤二中：

测量件包括测量片和补偿片，测量片用于沿拉/压钩力的作用方向设置，补偿片与测量片垂直。

通过设置补偿片，补偿环境变化对测量片的影响，使得到的标定系数能够较为准确地反应拉/压钩力与输出电压的关系。

作为本发明的优选方案，在步骤一中：

在车钩一侧设置测量点，在车钩另一侧的对应位置设置测量点。

在车钩的两侧均设置测量点，能够避免拉/压钩力的作用线偏离车钩力重心以及车钩本身可能存在的不完全均质等问题造成的车钩两侧不均等变形带来的弊端。

作为本发明的优选方案，在步骤二中：

车钩两侧位置相对应的两个测量点上的测量件被连接到同一个测量电路中，组成全桥测量电路。

作为本发明的优选方案，步骤一中：

在车钩一侧设置至少两个测量点，在车钩另一侧相对地设置至少两个测量点。

作为本发明的优选方案，步骤三中：

在车钩上先后施加至少两个大小不同的拉/压钩力，在不同大小的拉/压钩力作用下，线性拟合求取电压值和拉/压钩力的对应关系，得到标定系数；

对应关系是指拉/压钩力与电压值的比值。

作为本发明的优选方案，步骤三中：

施加的最大的拉/压钩力不小于车钩许用载荷的60％。

作为本发明的优选方案，步骤三中：

每一个拉/压钩力施加至少两次，对同一个拉/压钩力输出的电压值取平均值，作为该拉/压钩力作用下输出的电压值。

作为本发明的优选方案，步骤一结束后，以及步骤二开始前，还包括以下步骤：

打磨测量点。

通过打磨测量点，使测量点处保持平整，保证位置点下方无砂眼等缺陷，使应变片与车钩接触表面之间无杂质、空隙，有利于使测量片更加准确地反应车钩的受拉情况。

作为本发明的优选方案，步骤三结束后，还包括以下步骤：

步骤四、将标定完成的车钩安装至需要测量车钩力的铁路车辆之间，采集车钩力测量电路输出的电压时间序列数据，将电压时间序列数据乘以步骤三中得到的标定系数即可转换为车钩力时间序列数据。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种车钩力的静态标定方法，在相同环境下对选定的车钩进行车钩力测量前，均通过该方法进行一次车钩力的静态标定，得到该环境下，待测车钩所受的拉/压钩力与输出电压的对应关系。从而可以在后续车钩力的实测过程中，基于该标定系数以及实测中读取的电压值，计算得到车钩所受的拉/压钩力。通过本发明能够更加准确地计算得到车钩所受的车钩力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的铁路车辆车钩力静态标定试验台与车钩相连时的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的基体的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的车钩座的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的铁路车辆车钩力静态标定试验台与车钩相连时的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的车钩的结构示意图，以及车钩上的测量点的位置示意图。

图6是本发明实施例提供的测量片与补偿片之间的相对位置示意图。

图7是本发明实施例提供的测量电路的示意图。

图中标记：11-基体；111-容置空间；112-安装平台；113-第一支撑板；114-第二支撑板；115-转轴；12-施力件；131-第一连接件；132-第二连接件；133-转动件；14-车钩座；141-安装部；142-安装件；151-测量片；152-补偿片；153-车钩左侧测量位；154-车钩右侧测量位；21-钩头；23-舌状结构；22-钩尾；y-第一方向；x-第二方向。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本发明实施例提供了一种铁路车辆车钩力静态标定方法，这种标定方法可以在铁路车辆车钩力静态标定试验台上进行。请参阅图1-图7。这种铁路车辆车钩力静态标定试验台包括基体11、施力件12、传动组件、车钩座14和测力组件。

请参阅图1、图2及图4，基体11上形成容置空间111和安装平台112。容置空间111和安装平台112在第一方向y上排布，在本实施例中，第一方向y是指，基体11工作时的高度方向。

容置空间111中固设有第一支撑板113和第二支撑板114，第一支撑板113和第二支撑板114呈间隔地相对设置。施力件12与第一支撑板113和第二支撑板114固定相连。在本实施例中，施力件12选择为液压缸。液压缸沿第二方向x设置，即液压缸的长度方向与第二方向x保持一致。

施力件12的输出端与传动组件一端相连，传动组件另一端用于与车钩相连。

具体的，传动组件包括第一连接件131、第二连接件132和转动件133。

第一连接件131为杆状结构。第二连接件132选择为带卡扣的铁链，通过卡扣与铁链的铁扣相连，可以在第二连接件132上形成连接环。连接环与钩头21上的舌状结构23适配，在车钩的重力和舌状结构23的共同作用下，能够避免连接环与车钩在标定过程中脱离。转动件133上设有第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔，基体11上设有转轴115，第三连接孔与转轴115可转动地相连，使得转动件133可以相对于基体11转动。

在本实施例中，转动件133包括固定相连的第一转臂和第二转臂，第三连接孔设置于第一转臂和第二转臂的相交处。第一转臂上远离第二转臂的一端与第一连接件131相连，第二转臂上远离第一转臂的一端与第二连接件132相连。需要调节拉/压钩力的大小时，通过换用第一转臂和第二转臂长度之比不等的转动件133即可。

施力件12的输出端与第一连接件131一端相连，第一连接件131另一端与转动件133的第一连接孔相连。转动件133的第二连接孔与第二连接件132一端相连，第二连接件132上的连接环用于与车钩相连。

请参阅图3，车钩座14设于安装平台112上。车钩座14上设有安装部141，具体的，安装部141为凹槽结构。车钩的钩尾22可以置于安装部141中。安装部141的侧壁上设有安装孔，安装孔用于与钩尾22上的孔对应。车钩座14还包括安装件142，在本实施例中，安装件142设置为销。通过安装件142依次穿过安装孔和钩尾22上的孔，可以实现车钩与车钩座14的相连。

在本实施例中，车钩与车钩座14相连时，车钩的长度方向用于与第二方向x一致，即：车钩的长度方向用于与施力件12的方向一致。

在本实施例中，第一方向y与第二方向x互相垂直。

请参阅图5、图6及图7，测力组件包括测力件和测量电路。

测力件用于与车钩相连，并随车钩的受力发生形变。在本实施例中，测力件为双向电阻应变片。测力件包括测量片151和补偿片152，测量片151用于沿车钩的受力方向设置，补偿片152与测量片151垂直设置。

测量电路为全桥测量电路。

本发明提供的铁路车辆车钩力静态标定方法包括以下步骤：

步骤一、确定车钩上的测量点的位置；

具体的，在车钩左右两侧矩形面上靠近第二连接件132的部位选择位置点，在车钩的左侧选择1a、1b、1c三个测量点，车钩的右侧选择1d、1e、1f三个测量点，车钩左侧的测量点与车钩右侧的测量点对称布置。

进一步的，测量点1b位于测量点1a与测量点1c之间，测量点1b位于车钩左侧矩形面的四分之一长度处。测量点1a、1b、1c之间的距离设置为4cm-6cm，进一步的，本实施例中，测量点1a、1b、1c之间的间隔距离为5cm。

测量点1a位于测量点1b上靠近车钩钩头21的一侧，测量点1c位于测量点1b上远离车钩钩头21的一侧。

进一步的，测量点1e位于测量点1d与测量点1f之间，测量点1e位于车钩右侧矩形面的四分之一长度处。测量点1d、1e、1f之间的距离设置为4cm-6cm，进一步的，本实施例中，测量点1d、1e、1f之间的间隔距离为5cm。

测量点1d位于测量点1f上靠近车钩钩头21的一侧，测量点1f位于测量点1e上远离车钩钩头21的一侧。

通过上述设置，使测量点1a与车钩钩头21之间的距离等于测量点1d与车钩钩头21之间的距离；测量点1b与车钩钩头21之间的距离等于测量点1e与车钩钩头21之间的距离；测量点1c与车钩钩头21之间的距离等于测量点1f与车钩钩头21之间的距离。

选定测量点后，打磨测量点。

具体的，用打磨机将被选定的测量点的位置打磨平整，并保证测量点下方无砂眼等缺陷，之后用细砂纸将打磨点打磨光滑。将打磨点清洗干净，保证测量件与车钩接触表面之间无杂质、空隙。

步骤二、在测量点上设置测量件，将测量件连接到测量电路上；

具体的，将测量片151和补偿片152贴在位于车钩侧面中心点的测量点上，测量点1a、1d上的测量片151和补偿片152构成一组全桥测量电路，测量点1b、1e上的测量片151和补偿片152构成一组全桥测量电路，测量点1c、1f上的测量片151和补偿片152构成一组全桥测量电路，即总共构成三组测量电路，供电端施加2v直流电，测量电压值，亦即：一组测量电路包括一个车钩左侧测量位153上的测量片151和补偿片152、以及与该车钩左侧测量位153相对应的车钩右侧测量位154上的测量片151和补偿片152；

进一步的，在每个测量点处均设置测量片151和补偿片152，测量片151沿车钩的受力方向设置，补偿片152与测量片151垂直设置；

将组好的测量电路与数据采集仪连接，电源线连接至供电端，数据线连接至测量端。

步骤三、对车钩施加拉/压钩力，在拉/压钩力作用时，读取测量电路上输出的电压值，得到拉/压钩力大小与电压值大小的对应关系，即为标定系数；

具体的，该标定系数为拉/压钩力大小与电压值大小的比值。

将车钩安装在本实施例提供的铁路车辆车钩力静态标定试验台上，车钩的钩头21与第二连接件132上形成的连接环相连，车钩上远离钩头21的一端与车钩座14相连。通过施力件12依次施加f1、f2、f3、f4的稳定拉/压钩力，每一个大小的拉/压钩力均施加至少两次。在本实施例中，每一个大小的拉/压钩力都施加三次，从而可以在同一个大小的拉/压钩力作用下，读取三个输出电压值，对这三个输出电压值取平均值，作为这一大小的拉/压钩力作用下的输出电压值。

由f1到f4，拉/压钩力的大小逐渐增加，其中施加的最大载荷f4大于车钩允许承受的最大拉/压钩力的60％。车钩在实际工作中，承受的拉/压钩力可能达到其许用载荷的60％。

对于每一个测量电路，对该测量电路在四个拉/压钩力作用下输出的四个电压值与拉/压钩力的大小进行线性拟合，得到的直线的斜率k即为该测量电路的标定系数。从而可以得到车钩力测量装置的三组桥路的标定系数k1、k2、k3。

在上述步骤完成后，即实现了标定系数的确定。标定完成后，进行以下步骤：

步骤四、进行车钩力的测量。

具体的，将标定完成的车钩安装至需要测量车钩力的铁路车辆之间。采集车钩力测量桥路输出的电压时间序列数据，将测量获得数据乘以相应标定系数即可转换为车钩力时间序列数据，即f＝k×u。

其中，u为输出的电压时间序列数据，k为标定系数，f为车钩力时间序列数据。

对三个测量电路，分别以各自的标定系数为基准，求得各自的车钩力时间序列数据。

本实施例中，考虑到实际行车过程中的测试环境复杂，应变片及信号线易损坏等问题，设置了三组全桥测量电路。在实际测量过程中，若三组桥路通过对应的标定系数转化得到的车钩力大小相近或者差异较大，则最终车钩力取三个车钩力的平均值；若有两组接近，另外一组的差异较大，则取两组相近的车钩力均值作为最终的车钩力测量值。实施时，本领域技术人员可以根据经验以及需要的测量精度确定判断车钩力大小是否接近的具体标准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。