阅读说明：本技术 测力构架的纵向菱形载荷测试结构及其制作方法 (Longitudinal diamond load test structure of force measurement framework and manufacturing method thereof ) 是由 金新灿 王斌杰 王文静 于 2018-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种测力构架的纵向菱形载荷测试结构及其制作方法,针对H型/U型转向架构架的受力特性,通过在构架横梁靠近与侧梁连接处的横梁外侧面粘贴应变片,并组成全桥电路,直接测试得到构架整体的纵向菱形载荷。本发明在细致计算的基础上使得构架整体的纵向菱形力系具有较大的响应水平,同时使其它力系产生的干扰响应比测试响应大约低两个数量级,以确保各力系的解耦精度。转向架测力构架的提出既保证了测试精度,又使测得的载荷与结构应变之间呈现较好的准静态关系。(Aiming at the stress characteristic of an H-shaped/U-shaped bogie frame, strain gauges are adhered to the outer side faces of cross beams of the frame cross beams close to the joints with side beams to form a full-bridge circuit, and the longitudinal diamond load of the whole frame is directly obtained through testing. The invention enables the longitudinal diamond-shaped force system of the whole framework to have larger response level on the basis of detailed calculation, and simultaneously enables the interference response generated by other force systems to be about two orders of magnitude lower than the test response so as to ensure the decoupling precision of each force system. The bogie force measuring framework ensures the test precision and enables the measured load and the structural strain to present a better quasi-static relation.)

测力构架的纵向菱形载荷测试结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及对轨道车辆的测力构架的纵向菱形载荷力系进行测试的结构与方法。

背景技术

在现有技术中，只有针对三大件式转向架纵向菱形载荷的测试方法，即将转向架交叉杆制作成测力传感器，直接测试交叉杆在实际运用条件下的载荷-时间历程。对于轨道客车广泛应用的H型转向架和U型转向架，由于转向架结构不同，目前尚无针对此类型转向架纵向菱形载荷的测试结构和方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种测力构架的纵向菱形载荷测试结构及其制作方法，填补现有技术的空白。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种测力构架的纵向菱形载荷测试结构，该测力构架具有两根侧梁与两根横梁，其特征在于：

每根横梁的两端外侧面靠近侧梁的区域都有高分离度载荷识别点区域，并称第一根横梁的两端分别具有第一区域与第二区域，称第二根横梁的两端分别具有第三区域与第四区域，其中，第一区域与第三区域靠近同一根侧梁，第二区域与第四区域均靠近另一根侧梁；

在每个高分离度载荷识别点区域上粘贴有至少一个应变片；并称：第一区域上的应变片为第一应变片，第二区域上的应变片为第二应变片，第三区域上的应变片为第三应变片，第四区域上的应变片为第四应变片；一个第一应变片、一个第二应变片、一个第三应变片以及一个第四应变片组成一个全桥电路结构；

该全桥电路结构中，第一应变片与第二应变片组成邻臂，第三应变片与第四应变片组成邻臂，第一应变片与第三应变片组成对臂，第二应变片与第四应变片组成对臂。

所述的测力构架的纵向菱形载荷测试结构，其中：所述第一区域-第四区域均不超过横梁上最靠近侧梁的设备安装座。

所述的测力构架的纵向菱形载荷测试结构，其中：布置有至少一组备用全桥电路结构。

一种测力构架的纵向菱形载荷测试结构的制作方法，该测力构架具有两根侧梁与两根横梁，其特征在于，该制作方法包括如下步骤：

(1)在每根横梁的两端外侧面靠近侧梁的区域都定义有高分离度载荷识别点区域，并称第一根横梁的两端分别具有第一区域与第二区域，称第二根横梁的两端分别具有第三区域与第四区域，其中，第一区域与第三区域靠近同一根侧梁，第二区域与第四区域均靠近另一根侧梁；

(2)在每个高分离度载荷识别点区域上粘贴多个应变片；并称：第一区域上的应变片为第一应变片，第二区域上的应变片为第二应变片，第三区域上的应变片为第三应变片，第四区域上的应变片为第四应变片；用任意一个第一应变片、任意一个第二应变片、任意一个第三应变片以及任意一个第四应变片都能够组成一组全桥电路结构；

每个全桥电路结构中，第一应变片与第二应变片组成邻臂，第三应变片与第四应变片组成邻臂，第一应变片与第三应变片组成对臂，第二应变片与第四应变片组成对臂；

(3)将贴有应变片的构架结构在多通道加载测力构架标定试验台上进行静态标定，并逐一地对每个全桥电路结构进行解耦计算，寻找到相互解耦精度最高的一组或几组组桥结构，或者寻找到能够满足解耦精度要求的一组或几组组桥结构；

(4)根据最终确定的组桥结构，完成测力构架的制作。

所述的测力构架的纵向菱形载荷测试结构的制作方法，其中：所述第一区域-第四区域均不超过横梁上最靠近侧梁的设备安装座。

所述的测力构架的纵向菱形载荷测试结构的制作方法，其中：步骤(4)中，在测力构架的每个角布置有至少一组备用组桥结构。

本发明针对H型/U型转向架构架的受力特性，在构架横梁靠近与侧梁连接处的横梁外侧面粘贴应变片，并组成全桥电路，直接测试得到构架整体的纵向菱形载荷。本发明在细致计算的基础上使得构架整体的纵向菱形力系具有较大的响应水平，同时使其它力系产生的干扰响应比测试响应大约低两个数量级，以确保各力系的解耦精度。转向架测力构架的提出既保证了测试精度，又使测得的载荷与结构应变之间呈现较好的准静态关系。

附图说明

图1是209P型客车测力构架的俯视示意图；

图1A是209P型客车测力构架的纵向菱形载荷测试结构的桥路结构图；

图2、图3是209P型客车测力构架纵向菱形载荷测试结构的应变片粘贴区域。

图4是CW-2000型地铁测力构架的俯视示意图；

图4A是CW-2000型地铁测力构架的纵向菱形载荷测试结构的桥路结构图；

图5、图6是CW-2000型地铁测力构架纵向菱形载荷测试结构的应变片粘贴区域。

附图标记说明：1-第一应变片；2-第二应变片；3-第三应变片；4-第四应变片；Q1-一位角；Q2-二位角；Q3-三位角；Q4-四位角；51-一系弹簧帽筒；71、72-横梁；73、74-侧梁；S1-第一区域、S2-第二区域、S3-第三区域、S4-第四区域；K-设备安装座；a-对称线。

具体实施方式

结合附图，介绍转向架测力构架的制作方法如下：

(1)采用有限元方法建立转臂式测力构架的有限元模型，对构架结构施加模拟载荷，针对垂向载荷力系在构架上设计应变组桥方式，确定测力构架高分离度载荷识别点区域。

该步骤(1)中，寻找构架上高分离度载荷识别点区域的具体过程与步骤，并不属于本发明所要求保护的范围之内，也不会影响公众使用本发明来进行载荷测试，因此，本发明不予赘述。

如图1所示的典型的转臂式测力构架(以209P型客车测力构架为例)，具有两根横梁71、72和两根侧梁73、74，两根侧梁73、74的两端构成该测力构架的四角，该四角分别命名为一位角Q1、二位角Q2、三位角Q3与四位角Q4。

本发明可以确定的是：每根横梁71、72的两端外侧面(远离构架中心线a的一侧，下同)靠近侧梁73、74的区域都有高分离度载荷识别点区域，在此为了说明方便，称第一根横梁71的两端分别具有第一区域S1与第二区域S2，称第二根横梁72的两端分别具有第三区域S3与第四区域S4，其中，第一区域S1与第三区域S3靠近同一根侧梁73，第二区域S2与第四区域S4均靠近另一根侧梁74。

更具体来说，如图2、图3所示，所述第一区域S1-第四区域S4均不超过横梁71、72上最靠近侧梁73、74的设备安装座K。

(2)在每个高分离度载荷识别点区域上粘贴多个应变片；称：第一区域S1上的应变片为第一应变片1，第二区域S2上的应变片为第二应变片2，第三区域S3上的应变片为第三应变片3，第四区域S4上的应变片为第四应变片4；由于第一应变片1、第二应变片2、第三应变片3以及第四应变片4均有多个，因此用任意一个第一应变片1、任意一个第二应变片2、任意一个第三应变片3以及任意一个第四应变片4都能够组成一组全桥电路结构；如图1A所示，每个全桥电路结构中，第一应变片1与第二应变片2组成邻臂，第三应变片3与第四应变片4组成邻臂，第一应变片1与第三应变片3组成对臂，第二应变片2与第四应变片4组成对臂；

(3)将贴有应变片的构架结构在多通道加载测力构架专用标定试验台上进行静态标定，并逐一地对每个全桥电路结构进行解耦计算，寻找到相互解耦精度最高的一组或几组组桥结构，或者寻找到能够满足解耦精度要求的一组或几组组桥结构；

其中，所谓解耦精度，是指全桥电路输出对于被测试力系的响应能力大小，以及其他干扰力系(如横向载荷力系)对被测试力系在全桥电路上的影响能力。解耦精度高表示全桥电路对被测试力系响应高，同时受干扰力系影响小。

(4)根据最终确定的组桥结构，完成测力构架的制作；即，清除多余应变片，并且，有需要的话，在确定好的应变片粘贴位置重新粘贴应变片；若有需要的话，会布置至少一组备用组桥结构。

请再参阅图4、图4A、图5、图6，是本发明应用于CW-2000拖车测力构架(另一种典型的测力构架)时，所采用的结构与方法均与前一实施例相同，在此不予赘述。

因此，可以认为，本发明提供的测力构架的纵向菱形载荷测试结构及其制作方法，可以应用于任何转臂式测力构架上。