一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统和方法与流程

本发明涉及高速动车组转向架，特别涉及一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统和方法。

背景技术：

1、构架作为转向架关键承载部件之一，对车辆的运营安全有重要影响。近期，轨道交通行业对轨道车辆轻量化的要求越来越高，而构架的重量占转向架的比重较大，因此构架的轻量化设计成为各主机厂的研究重点。为了保证轻量化构架线上运行的安全性以及风险可控，需要对构架关键部位应力进行实时监测。目前构架应力实时监测手段仍然以粘贴电阻应变片方式为主，可对表面应力进行实时监测，但对于钢制特殊封闭腔结构和新型碳纤维构架内部的高应力点无法实现实时监测，在振动载荷的激励下，会出现无法预测的内部开裂失效型式。

技术实现思路

1、本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统和方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

3、一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统，包括：

4、在构架外部需监测应力圆弧区域固定的电阻应变片；所述电阻应变片用来将构架表面应力大小反馈到上位机系统中；

5、在构架内部需监测应力区域下方的构架箱型腔内固定的光纤；在构架外力板的低应力区设置的小圆孔；所述光纤穿过所述小圆孔与光纤应力应变传感器连接；所述光纤及所述光纤应力应变传感器，用来将构架内部的应力值反馈到所述上位机系统中。

6、在上述技术方案中，多个测点的所述光纤分别穿过所述小圆孔与所述光纤应力应变传感器连接。

7、在上述技术方案中，所述电阻应变片粘贴固定在所述构架外部需监测应力圆弧区域。

8、在上述技术方案中，所述光纤焊接固定在构架内部需监测应力区域下方的构架箱型腔内。

9、一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测方法，该实时监测方法适用的实时监测系统包括：

10、在构架外部需监测应力圆弧区域固定的电阻应变片；所述电阻应变片用来将构架表面应力大小反馈到上位机系统中；

11、在构架内部需监测应力区域下方的构架箱型腔内固定的光纤；在构架外力板的低应力区设置的小圆孔；所述光纤穿过所述小圆孔与光纤应力应变传感器连接；所述光纤及所述光纤应力应变传感器，用来将构架内部的应力值反馈到所述上位机系统中；

12、该实时监测方法包括以下步骤：

13、步骤i：通过所述电阻应变片将构架表面应力大小反馈到上位机系统中；

14、步骤ii：通过光纤及所述光纤应力应变传感器，将构架内部的应力值反馈到所述上位机系统中；

15、步骤iii：所述上位机系统对所述电阻应变片的信号和所述光纤应力应变传感器的信号进行应力值计算和处理，得到构架内、外部关键部位实时应力值。

16、在上述技术方案中，在步骤iii之后还包括步骤：步骤iv：将应力值与预警值和报警值进行对比，在显示应力值时同步进行监控报警。

17、在上述技术方案中，步骤iv具体为：

18、超出应力报警值的应力监测值在报警栏中显示、发出报警提示音并在数据采集记录中特殊标记；

19、超出应力预警值且小于应力报警值的应力监测值在预警栏中显示、发出预警提示音并在数据采集记录中特殊标记；

20、小于应力预警值的应力监测值在正常应力栏中显示。

21、在上述技术方案中，在步骤i之前还设有步骤：在上位机系统中对构架使用材料进行应力预警值和应力报警值设定。

22、本发明具有以下有益效果：

23、本发明的普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统和方法，能够实时监测构架内、外部关键部位应力值，充分保障构架线路测试的安全性，并时刻呈现构架的应力状态水平，对工程技术人员后续产品优化提供有力支撑。此外，用于应力测试的光纤还可提前预置在构架封闭腔内部，仅需预留小孔径即可将测试信号传递出来，操作上更符合工程实际。

技术特征：

1.一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统，其特征在于，多个测点的所述光纤(6)分别穿过所述小圆孔(5)与所述光纤应力应变传感器连接。

3.根据权利要求1所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统，其特征在于，所述电阻应变片(2)粘贴固定在所述构架外部需监测应力圆弧区域(1)。

4.根据权利要求1所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统，其特征在于，所述光纤(6)焊接固定在构架内部需监测应力区域(4)下方的构架箱型腔(3)内。

5.一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测方法，其特征在于，在步骤iii之后还包括步骤：

7.根据权利要求6所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测方法，其特征在于，步骤iv具体为：

8.根据权利要求5所述的普适性转向架构架关键部位应力实时监测方法，其特征在于，在步骤i之前还设有步骤：在上位机系统中对构架使用材料进行应力预警值和应力报警值设定。

技术总结
本发明涉及一种普适性转向架构架关键部位应力实时监测系统和方法，该实时监测系统包括：在构架外部需监测应力圆弧区域固定的电阻应变片；电阻应变片用来将构架表面应力大小反馈到上位机系统中；在构架内部需监测应力区域下方的构架箱型腔内固定的光纤；在构架外力板的低应力区设置的小圆孔；光纤穿过小圆孔与光纤应力应变传感器连接；光纤及光纤应力应变传感器，用来将构架内部的应力值反馈到上位机系统中。本发明能实时监测构架内、外部关键部位应力值，保障构架线路测试的安全性，呈现构架的应力状态水平，对工程技术人员后续产品优化提供有力支撑。光纤预置在构架封闭腔内部，仅需小孔径圆孔即可将测试信号传递出来，操作上更符合工程实际。

技术研发人员：李洪强
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15