一种用于车轮的测力装置、测力系统和测量车轮力的方法制造方法及图纸

一种测力装置、测力系统和测力方法，涉及车轮力测量领域。装置包括第一测力组件和第二测力组件。第一测力组件包括由多个第一检测器间隔设置构成的第一线性检测组，第二测力组件包括多个第二检测器间隔设置构成的第二线性检测组。第一线性检测组和第二线性检测组二者的设置方向相垂直。当车轮垂向力保持恒定，第一线性检测组和第二线性检测组的输出分别为以车轮的旋转周期为周期的正弦、余弦信号。其能对车轮力进行实时精确监控，保证车轮持续稳定、安全地运行。测力系统和测力方法基于测力装置进一步提升对车轮力的监控效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车轮的测力装置、测力系统和测量车轮力的方法
本专利技术涉及车轮力测量领域，具体而言，涉及一种用于车轮的测力装置、测力系统和测量车轮力的方法。
技术介绍
车轮行进时所受到的力是车辆安全性重要指标，对于车轮力的监测以及监测的准确度直接关系到车辆的运行安全，特别是对于轨道列车等运行精度要求高、载客量大的特殊运载工具而言，安全保障直接关系到乘客的生命财产安全，高精度、实时地监控车轮力变化变得尤其重要。以轨道列车为例，对铁道车辆的脱轨安全性进行有效的监测和评价是确保车辆安全运行的关键所在，而其车轮力（轮轨力）作为计算脱轨安全性指标的参数，准确、便捷的测量显得尤为重要。但我国轮轨力测量经常采用简化的间断测力轮对方法，并不能满足连续实时精确监控的需求，而且在测试轮轨力时，需在轮轴打孔，使得车轮的正常使用受到了影响。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种用于车轮的测力装置，其能够对车轮力进行实时、精确监控，并且不会对车轮造成额外的损伤，有助于保证车轮持续稳定、安全地运行。本专利技术的第二个目的在于提供一种用于车轮的测力系统，其能够对车轮力进行实时、精确监控，并且不会对车轮造成额外的损伤，能够在车辆运行的过程中对车轮的受力进行实时跟踪，有助于保证车辆持续稳定、安全地运行。本专利技术的第三个目的在于提供用于测量车轮力的方法，其能够方便的对车轮的车轮力进行监控。本专利技术的实施例是这样实现的：一种用于车轮的测力装置，其包括：第一测力组件和第二测力组件。第一测力组件包括用于沿车轮的径向设置并由多个第一检测器间隔设置构成的第一线性检测组，第二测力组件包括用于沿车轮的径向设置并由多个第二检测器间隔设置构成的第二线性检测组。第一线性检测组和第二线性检测组二者的设置方向相垂直。其中，当车轮的垂向力保持恒定时，第一线性检测组和第二线性检测组的输出分别为以车轮的旋转周期为周期的正弦、余弦信号。进一步地，第一线性检测组和第二线性检测组均为多个，多个第一线性检测组和多个第二线性检测组均分别沿车轮的多条半径线设置。多个第一线性检测组沿第一直径线呈对称分布，多个第二线性检测组沿第二直径线呈对称分布，第一直径线同第二直径线相垂直。进一步地，多个第一线性检测组中的一部分沿第三直径线呈对称分布，剩余部分沿第四直径线呈对称分布，第三直径线和第四直径线沿第一直径线对称设置。多个第二线性检测组中的一部分沿第五直径线呈对称分布，剩余部分沿第六直径线呈对称分布，第五直径线和第六直径线沿第二直径线对称设置。进一步地，对称分布于第三直径线两侧的多个第一线性检测组之间分别为均匀间隔设置，对称分布于第四直径线两侧的多个第一线性检测组之间也分别为均匀间隔设置。对称分布于第五直径线两侧的多个第二线性检测组之间分别为均匀间隔设置，对称分布于第六直径线两侧的多个第二线性检测组之间也分别为均匀间隔设置。进一步地，对沿第三直径线对称的第一线性检测组而言，位于第三直径线同一侧的相邻第一线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°。对沿第四直径线对称的第一线性检测组而言，位于第四直径线同一侧的相邻第一线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°。对沿第五直径线对称的第二线性检测组而言，位于第五直径线同一侧的相邻第二线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°。对沿第六直径线对称的第二线性检测组而言，位于第六直径线同一侧的相邻第二线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°。进一步地，对沿第三直径线对称的第一线性检测组而言，位于第三直径线两侧的第一线性检测组均为5个，且一侧最中间的第一线性检测组同另一侧最中间的第一线性检测组位于同一直线。对沿第四直径线对称的第一线性检测组而言，位于第四直径线两侧的第一线性检测组均为5个，且一侧最中间的第一线性检测组同另一侧最中间的第一线性检测组位于同一直线。对沿第五直径线对称的第二线性检测组而言，位于第五直径线两侧的第二线性检测组均为5个，且一侧最中间的第二线性检测组同另一侧最中间的第二线性检测组位于同一直线。对沿第六直径线对称的第二线性检测组而言，位于第六直径线两侧的第二线性检测组均为5个，且一侧最中间的第二线性检测组同另一侧最中间的第二线性检测组位于同一直线。进一步地，第三直径线和第四直径线之间的夹角为60°，第五直径线和第六直径线之间的夹角也为60°。进一步地，每个第一线性检测组所具有的第一检测器的数量和每个第二线性检测组所具有的第二检测器的数量相同。第一检测器和第二检测器均位于多个同心圆的圆周上，多个同心圆的圆心位于车轮的转动轴心线。进一步地，第一检测器和第二检测器均为应变片，第一检测器和第二检测器之间电连接并构成惠更斯全桥。进一步地，测力装置还包括第三测力组件和第四测力组件。第三测力组件包括用于沿车轮的径向设置并由多个第三检测器间隔设置构成的第三线性检测组，第四测力组件包括用于沿车轮的径向设置并由多个第四检测器间隔设置构成的第四线性检测组。第三线性检测组和第四线性检测组二者的设置方向相垂直。其中，当车轮仅有垂向力作用且垂向力作用点发生变化时，至少有一个第三测力组件的第三检测器之间的检测值相等或至少有一个第四测力组件的第四检测器之间的检测值相等。且车轮有横向力作用时，至少有一个第三测力组件的第三检测器或至少有一个第四测力组件的第四检测器处于高应力分布区。进一步地，第三线性检测组和第四线性检测组均为多个，多个第三线性检测组和多个第四线性检测组均分别沿车轮的多条半径线设置。多个第三线性检测组沿第二直径线呈对称分布，多个第四线性检测组沿第一直径线呈对称分布。进一步地，第三检测器和第四检测器均为应变片，第三检测器和第四检测器之间电连接并构成惠更斯全桥。一种用于车轮的测力系统，其包括：数据处理装置、数据传输装置和上述的测力装置。数据传输装置分别同数据处理装置和测力装置通讯连接，以将由测力装置测得的数据传输至数据处理装置。进一步地，数据传输装置包括：信号调制器、信号拾取头和信号解调器。信号调制器同测力装置通讯连接以对由测力装置测得的原始数据进行无线调制输出，信号调制器同信号拾取头通讯连接以利用信号拾取头接收由信号调制器输出的无线数据信号，信号拾取头同信号解调器通讯连接以将接收到的无线数据信号传输至信号解调器进行数据解调输出原始数据。进一步地，测力系统的供电装置包括：电信号调制器、无线电力传送头和电信号解调器。电信号调制器同外部电源电连接，电信号解调器分别同数据处理装置、数据传输装置及测力装置电连接以对其进行供电。一种利用上述测力装置测量车轮力的方法，其包括对信号做统一处理：；其中，为第一测力组件的输出信号，为第二测力组件的输出信号，为总的输出信号。一种利用上述测力装置测量车轮力的方法，其包括对信号做统一处理：；其中，为第三测力组件的输出信号，为第四测力组件的输出信号，为总的输出信号。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例提供的测力装置利用第一检测器和第二检测器对车轮进行径向监测，能够有效地反映出车轮所受到的垂向力以及垂向力的变化情况。由于第一线性检测组和第二线性检测组二者的设置方向相垂直，使得第一测力组件和第二测力组件能够全面地反映车轮在整个转动周期中所受到的垂向力情况，对车轮的车轮力的监控更加全面可靠。在设置第一线性检测组的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车轮的测力装置，其特征在于，包括：第一测力组件和第二测力组件；所述第一测力组件包括用于沿所述车轮的径向设置并由多个第一检测器间隔设置构成的第一线性检测组，所述第二测力组件包括用于沿所述车轮的径向设置并由多个第二检测器间隔设置构成的第二线性检测组；所述第一线性检测组和所述第二线性检测组二者的设置方向相垂直；其中，当所述车轮的垂向力保持恒定时，所述第一线性检测组和所述第二线性检测组的输出分别为以所述车轮的旋转周期为周期的正弦、余弦信号。

【技术特征摘要】
1.一种用于车轮的测力装置，其特征在于，包括：第一测力组件和第二测力组件；所述第一测力组件包括用于沿所述车轮的径向设置并由多个第一检测器间隔设置构成的第一线性检测组，所述第二测力组件包括用于沿所述车轮的径向设置并由多个第二检测器间隔设置构成的第二线性检测组；所述第一线性检测组和所述第二线性检测组二者的设置方向相垂直；其中，当所述车轮的垂向力保持恒定时，所述第一线性检测组和所述第二线性检测组的输出分别为以所述车轮的旋转周期为周期的正弦、余弦信号。2.根据权利要求1所述的测力装置，其特征在于，所述第一线性检测组和所述第二线性检测组均为多个，多个所述第一线性检测组和多个所述第二线性检测组均分别沿所述车轮的多条半径线设置；多个所述第一线性检测组沿第一直径线呈对称分布，多个所述第二线性检测组沿第二直径线呈对称分布，所述第一直径线同所述第二直径线相垂直。3.根据权利要求2所述的测力装置，其特征在于，多个所述第一线性检测组中的一部分沿第三直径线呈对称分布，剩余部分沿第四直径线呈对称分布，所述第三直径线和所述第四直径线沿所述第一直径线对称设置；多个所述第二线性检测组中的一部分沿第五直径线呈对称分布，剩余部分沿第六直径线呈对称分布，所述第五直径线和所述第六直径线沿所述第二直径线对称设置。4.根据权利要求3所述的测力装置，其特征在于，对称分布于所述第三直径线两侧的多个所述第一线性检测组之间分别为均匀间隔设置，对称分布于所述第四直径线两侧的多个所述第一线性检测组之间也分别为均匀间隔设置；对称分布于所述第五直径线两侧的多个所述第二线性检测组之间分别为均匀间隔设置，对称分布于所述第六直径线两侧的多个所述第二线性检测组之间也分别为均匀间隔设置。5.根据权利要求4所述的测力装置，其特征在于，对沿所述第三直径线对称的所述第一线性检测组而言，位于所述第三直径线同一侧的相邻所述第一线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°；对沿所述第四直径线对称的所述第一线性检测组而言，位于所述第四直径线同一侧的相邻所述第一线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°；对沿所述第五直径线对称的所述第二线性检测组而言，位于所述第五直径线同一侧的相邻所述第二线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°；对沿所述第六直径线对称的所述第二线性检测组而言，位于所述第六直径线同一侧的相邻所述第二线性检测组之间所对应的圆心角的角度为30°。6.根据权利要求4所述的测力装置，其特征在于，对沿所述第三直径线对称的所述第一线性检测组而言，位于所述第三直径线两侧的所述第一线性检测组均为5个，且一侧最中间的所述第一线性检测组同另一侧最中间的所述第一线性检测组位于同一直线；对沿所述第四直径线对称的所述第一线性检测组而言，位于所述第四直径线两侧的所述第一线性检测组均为5个，且一侧最中间的所述第一线性检测组同另一侧最中间的所述第一线性检测组位于同一直线；对沿所述第五直径线对称的所述第二线性检测组而言，位于所述第五直径线两侧的所述第二线性检测组均为5个，且一侧最中间的所述第二线性检测组同另一侧最中间的所述第二线性检测组位于同一直线；对沿所述第六直径线对称的所述第二线性检测组而言，位于所述第六直径线两侧的所述第二线性检测组均为5个，且一侧最中间的所述第二线性检测组同另一侧最中间的所述第二线性检测组位于同一直线。7.根据权利要求4所述的测力装置，其特征在于，所述第三直径线和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大地，王建斌，屈升，张大福，
申请(专利权)人：成都西交智众科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51