[发明专利]一种复现列车车轮多边形化的模拟方法及设备

权利要求书

1.一种基于模拟设备复现列车车轮多边形化的模拟方法，其特征在于，包括：

根据待模拟的列车速度和列车车轮直径，确定模拟轮轴的转速；

根据待模拟的列车的车轴的轴重确定模拟车轴轮的静载，以及向模拟车轴施加所述静载；

将模拟轨轮轴按照设定的转速波动幅值以及模拟车轮轴转动频率的倍频数进行高频转速波动，确定模拟车轮的空间角度；

根据所述空间角度，控制液压刹车钳保证模拟轨轮轴的转速波形相位由模拟车轮的转动相位来控制；

记录模拟车轮和模拟轨轮的转动圈数、扭矩、转速以及侧向负载的波形；

设定时间段后，对所述模拟车轮周围的磨损量进行几何尺寸测量，确定车轮多变性化的特征；

其中，所述模拟设备包括：液压做动缸(1)、力传感器(2)、承力框架(3)、上轴承座(4)、光电传感器(5)、牵引电机(6)、联轴器(7)、模拟车轮轴(8)、模拟车轮轴扭矩传感器(9)、模拟车轮(10)、模拟车轮轴转速传感器(11)、模拟轨轮(13)、模拟轨轮轴转速传感器(12)、模拟轨轮轴扭矩传感器(14)、刹车盘(15)、模拟轨轮轴(16)、液压刹车钳(18)和下轴承座(19)、数据采集与控制器(17)和液压油源(20)；

所述液压做动缸(1)设置于所述承力框架(3)上，所述液压做动缸(1)的一端设置有所述力传感器(2)；所述牵引电机(6)通过所述联轴器(7)与所述模拟车轮轴(8)连接，在所述模拟车轮轴(8)上设置有模拟车轮(10)以及所述模拟车轮轴(8)设置于所述上轴承座(4)上，在所述模拟车轮轴(8)上还设置有所述模拟车轮轴扭矩传感器(9)，以及所述模拟车轮(10)与所述模拟轨轮(13)的轮缘相互接触，且所述模拟车轮(10)的轮轴与所述模拟轨轮(13)的轮轴平行；

所述下轴承座(19)设置于所述承力框架(3)的底部，在所述下轴承座(19)上还设置有所述模拟轨轮轴(16)，在所述模拟轨轮轴(16)依次设置有所述模拟轨轮轴转速传感器(12)、所述模拟轨轮(13)、所述模拟轨轮轴扭矩传感器(14)和所述刹车盘(15)；

与所述刹车盘(15)对应设置有液压刹车钳(18)；

所述液压做动缸(1)设置于所述承力框架(3)上，所述液压做动缸(1)的一端设置有所述力传感器(2)，在所述模拟车轮轴(8)上设置有模拟车轮(10)以及所述模拟车轮轴(8)设置于所述上轴承座(4)上，在所述模拟车轮轴(8)上设置有所述模拟车轮轴扭矩传感器(9)，以及在所述模拟车轮轴(8)上还设置有所述刹车盘(15)，与对应设置有液压刹车钳(18)；

所述下轴承座(19)设置于所述承力框架(3)的底部，在所述下轴承座(19)上还设置有所述模拟轨轮轴(16)，在所述模拟轨轮轴(16)依次设置有所述模拟轨轮轴转速传感器(12)、所述模拟轨轮(13)、所述模拟轨轮轴扭矩传感器(14)，在所述模拟轨轮轴(16)的一端与所述联轴器(7)连接，所述联轴器(7)与所述牵引电机(6)连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待模拟的列车速度和列车车轮直径，确定模拟轮轴的转速，包括：

根据待模拟的列车速度V和列车车轮直径D，确定列车轮轨的接触频度f₁，

将列车轮轨的接触频度f₁确定为模拟轮轴的转速；

其中，所述接触频度f₁由以下公式确定：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设定模拟车轮复现的多边形边数为N，设定的转速波动幅值以及模拟车轮轴转动频率的倍频数；

其中，N和i为整数，且1≤i≤N-1，除i＝1和i＝N-1之外，N不能被i和N-i整除。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制模拟轮对接触位置在测试过程中的环境因素；

其中，所述环境因素至少包括以下之一：温度、湿度和粉尘。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

以设定的载荷幅值和模拟车轮轴的稳定转动频率f2的倍频数在模拟车轴的静载F₀基础上开始对轮对施加高频循环加载。