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基于超声扫描的列车车轮轮辋径向裂纹缺陷重构
| 论文题名： | 基于超声扫描的列车车轮轮辋径向裂纹缺陷重构 |
| 关键词： | 列车车轮;超声波检测;轮辋结构;自动扫描系统;三维重构 |
| 摘要： | 列车车轮的缺陷检测一直以来都是铁路运输部门高度关注的问题，车轮的安全性能对于车辆的运行极为重要，其隐含的缺陷是造成交通事故的重要因素之一。其中以列车车轮轮辋区的裂纹缺陷最为常见，目前针对车轮轮辋裂纹缺陷的检测方法较多各有优缺点，相关研究显示车轮轮辋缺陷的超声波检测是使用比较广泛的，其不仅检测高效、精度高而且检测成本低。通过对车轮轮辋缺陷的有效检测，对于实际的铁路安全运输具有重大意义。 本文基于超声波检测理论基础和数值仿真模拟，通过车轮轮辋区径向裂纹缺陷超声波检测实验，来对车轮轮辋结构进行三维重构，以此来直观的反映缺陷的尺寸与位置结构；基于该种实验方法研制自动扫描系统来对车轮进行扫描检测并重构，以此验证该种重构方法的可行性和该扫描系统的实用性。本论文的主要工作如下： （1）数值模拟与实验。本文基于超声波检测基本原理，首先研究超声波在含有不同缺陷的车轮轮辋区的传播效应，并对其做数值仿真分析研究；然后通过做超声波扫描检测车轮缺陷实验，来对超声波在车轮内部传播作深入研究，从而定性地分析缺陷。 （2）车轮三维重构研究。首先通过对超声波扫描车轮实验的超声信号进行分析与处理，提取信号特征；然后基于这些所获取的信号特征进行车轮三维重构技术。无缺陷车轮轮辋重构结果表明其重构与实际测量值的误差仅为2.67%；带缺陷车轮轮辋重构结果表明缺陷的识别效果较好，通过超声的扫描与检测实验，能重构出缺陷的大致尺寸与位置，从而直观的反映轮辋区所包含的径向裂纹缺陷。 （3）自动扫描系统研制与实验。基于车轮扫描检测实验方法，设计并制作出了自动扫描检测系统，该系统基于单片机控制，以步进电机、丝杆螺母为传动件来引导超声探头对车轮进行圆周扫描，该系统可沿X、Y、Z轴移动和Z轴旋转，并对车轮的轮辋和辐板区域进行扫描。通过扫描系统采集的超声信号进行车轮结构三维重构，结果表明当自动扫描系统在轮辋扫描时给予电机每扫描一圈200个脉冲信号激励下，扫描系统运行的鲁棒性好，扫描检测的效果更好结果更准确，此时重构出的车轮三维结构效果最好。 |
| 作者： | 孙昆 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周建民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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