一种六分力传感器及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及轨道交通车辆车轮测力技术领域，尤其涉及一种六分力传感器及其制造工艺，通过将传统六分力传感器中的轮毂适配器、轮辋适配器和测量单元设置为一体式成型结构，将整个一体化轮毂作为弹性体，更能承载大量程的轨道交通车辆测量使用，且相对于传统分体式车轮传感器安装更加简便，通过六个分量测力的惠斯通电桥设计和应变芯片组桥贴片可精确测量大量程的车轮行驶中带来的微弱的信号变化，通过设置滑环总装，机车在行驶中，车轮旋转，滑环可进行保持不转，保证了传感器外接信号线不被缠绕在轮轴上。绕在轮轴上。绕在轮轴上。

【技术实现步骤摘要】
一种六分力传感器及其制造工艺


[0001]本专利技术涉及轨道交通车辆车轮测力
，尤其涉及一种六分力传感器及其制造工艺。

技术介绍

[0002]车轮毂六分力传感器是用于实现车轮所受六分力的实时动态同步精密测量的仪器，目前已广泛应用于道路路谱数据采集、汽车制动系统的研究、汽车道路耐久性评估等领域中，其测量的六分力包括车轮在其接地区域产生的纵向力(Fx)、侧向力(Fy)、法向力(Fz)以及翻转阻力矩(Mx)、滚动阻力矩(My)和回正力矩(Mz)，传统车轮毂六分传感器为分体式，其弹性体安装于车轮轮毂和轮辋之间，它的外环和内环分别通过螺栓与轮辋和轮毂相连，承载力有限，不适合轨道交通车辆大量程使用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种六分力传感器及其制造工艺，以解决传统六分力传感器承载力有限，不适合轨道交通车辆大量程使用的问题。
[0004]基于上述目的，本专利技术提供了一种六分力传感器，包括一体式轮辋和滑环总装；
[0005]所述一体式轮辋为一体化成型，包括：
[0006]用于与车辆车轮轮辋适配的主体；
[0007]设置在所述主体第一侧，用于与车辆车轮轮毂适配的法兰；
[0008]设置在所述法兰周侧的，用于安装贴片传感器的四组双孔式T型梁，四组双孔式T型梁在所述主体中轴线周边呈环形阵列分布，分别为第一应变梁、第二应变梁、第三应变梁和第四应变梁，所述第一应变梁和第三应变梁相对，第二应变梁和第四应变梁相对，各应变梁均包括两个平行于主体中轴线的第一贴片面和两个垂直于主体中轴线的第二贴片面，每个T型梁的两个第一贴片面上沿贴片面长度方向分别固定有两个应变片，且两个应变片相对于贴片面的中线对称，分别构成第一应变片组、第二应变片组、第三应变片组和第四应变片组，每个T型梁的两个第二贴片面上分别固定有两个应变片，分别构成第五应变片组、第六应变片组、第七应变片组和第八应变片组，各应变片组之间分别电连接形成用于测量纵向力Fx的第一全桥电路、用于测量侧向力Fy的第二全桥电路、用于测量法向力Fz的第三全桥电路、用于测量翻转阻力矩Mx的第四全桥电路、用于测量滚动阻力矩My的第五全桥电路和用于测量回正力矩Mz的第六全桥电路；
[0009]所述滑环总装包括滑环、滑环连接器和滑环适配器，所述滑环适配器通过多根连接杆固定在所述主体内部，所述滑环连接器一端固定在所述滑环适配器上，另一端与所述滑环连接。
[0010]优选地，第五应变片组和第七应变片组之间分别电连接形成用于测量Fx的第一全桥电路，第一应变片组、第二应变片组、第三应变片组和第四应变片组之间分别电连接形成用于测量Fy的第二全桥电路，第六应变片组和第八应变片组之间分别电连接形成用于测量
Fz的第三全桥电路，第一应变片组和第三应变片组之间分别电连接形成用于测量Mx的第四全桥电路，第五应变片组、第六应变片组、第七应变片组和第八应变片组之间分别电连接形成用于测量My的第五全桥电路，第二应变片组和第四应变片组之间分别电连接形成用于测量Mz的第六全桥电路。
[0011]优选地，不同贴片面上应变片的位置相对应。
[0012]优选地，一体式轮辋采用40crmo合金钢进行锻打工艺制成，表面硬度为40～42HRC。
[0013]优选地，应变片采用BF350
‑
3HA
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T4型应变片。
[0014]优选地，滑环连接器内部安装有角速度传感器和加速度传感器。
[0015]本说明书还提供一种上述任意一项所述的六分力传感器的制造工艺，包括以下步骤：
[0016]使用42crmo合金钢进行锻打工艺，得到一体化成型的一体式轮辋，即弹性体；
[0017]经调质和表面高频淬火，使一体式轮辋的表面硬度达到40～42HRC，并使一体式轮辋的固有频率提高至2500
‑
3000Hz；
[0018]提高一体式轮辋的固有频率；选用BF350
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3HA
‑
T4型应变片进行贴片，将各应变片固定在对应的贴片面上；
[0019]将贴片后的一体式轮辋放入固化烘箱进行固化；
[0020]进行砝码标定，在各个方向按量程过载标定，先过载加压五次，之后上升到空载状态，若零点大则清零再次加压标定，反复操作直到零点为零再记录准确数据，检查传感器的方向是否正确；
[0021]按实际标定值进行电阻补偿；
[0022]按补偿范围大小
±
0.05mV进行零点补偿，补偿丝焊接牢固。
[0023]本专利技术的有益效果：通过将传统六分力传感器中的轮毂适配器、轮辋适配器和测量单元设置为一体式成型结构，将整个一体化轮毂作为弹性体，更能承载大量程的轨道交通车辆测量使用，且相对于传统分体式车轮传感器安装更加简便，通过六个分量测力的惠斯通电桥设计和应变芯片组桥贴片可精确测量大量程的车轮行驶中带来的微弱的信号变化，通过设置滑环总装，机车在行驶中，车轮旋转，滑环可进行保持不转，保证了传感器外接信号线不被缠绕在轮轴上。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例的整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例的一体式轮辋结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例的滑环总装结构示意图；
[0028]图4
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图5为本专利技术实施例的应变片贴片位置示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例的Fx接桥方式示意图；
[0030]图7为本专利技术实施例的Fy接桥方式示意图；
[0031]图8为本专利技术实施例的Fz接桥方式示意图；
[0032]图9为本专利技术实施例的Mx接桥方式示意图；
[0033]图10为本专利技术实施例的My接桥方式示意图；
[0034]图11为本专利技术实施例的Mz接桥方式示意图；
[0035]图12为本专利技术实施例的各桥路的应变输出示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。
[0037]需要说明的是，除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六分力传感器，其特征在于，包括一体式轮辋和滑环总装；所述一体式轮辋为一体化成型，包括：用于与车辆车轮轮辋适配的主体；设置在所述主体第一侧，用于与车辆车轮轮毂适配的法兰；设置在所述法兰周侧的，用于安装贴片传感器的四组双孔式T型梁，四组双孔式T型梁在所述主体中轴线周边呈环形阵列分布，分别为第一应变梁、第二应变梁、第三应变梁和第四应变梁，所述第一应变梁和第三应变梁相对，第二应变梁和第四应变梁相对，各应变梁均包括两个平行于主体中轴线的第一贴片面和两个垂直于主体中轴线的第二贴片面，每个T型梁的两个第一贴片面上沿贴片面长度方向分别固定有两个应变片，且两个应变片相对于贴片面的中线对称，分别构成第一应变片组、第二应变片组、第三应变片组和第四应变片组，每个T型梁的两个第二贴片面上分别固定有两个应变片，分别构成第五应变片组、第六应变片组、第七应变片组和第八应变片组，各应变片组之间分别电连接形成用于测量纵向力Fx的第一全桥电路、用于测量侧向力Fy的第二全桥电路、用于测量法向力Fz的第三全桥电路、用于测量翻转阻力矩Mx的第四全桥电路、用于测量滚动阻力矩My的第五全桥电路和用于测量回正力矩Mz的第六全桥电路；所述滑环总装包括滑环、滑环连接器和滑环适配器，所述滑环适配器通过多根连接杆固定在所述主体内部，所述滑环连接器一端固定在所述滑环适配器上，另一端与所述滑环连接。2.根据权利要求1所述的六分力传感器，其特征在于，所述第五应变片组和第七应变片组之间分别电连接形成用于测量Fx的第一全桥电路，第一应变片组、第二应变片组、第三应变片组和第四应变片组之间分别电连接形成用于测量Fy的第二全桥电路，第六应变片组和第八应变片组之间分别电连接形成用于测量Fz的第三全桥电路，第一应变片组和第三应变片组之间分别电连接形成用...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵增闯，任利惠，王丹，罗唐，郭懋，朱冬进，包佳健，颜鑫鑫，张明阳，夏广令，徐飞龙，周天恒，台向阳，李靖，曾亮，
申请(专利权)人：同济大学安徽中科米点传感器有限公司，
类型：发明
国别省市：