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转辙机动作杆力传感器设计与测量研究
| 论文题名： | 转辙机动作杆力传感器设计与测量研究 |
| 关键词： | 转辙机;动作杆;受力测量;传感器;半导体电阻 |
| 摘要： | 道岔是列车行进过程切换线路的重要装置，我国地形特殊，铁路交汇点众多，这使得我国道岔数量多，运行频次高。道岔又是铁路三大薄弱环节之一，它具有寿命短，结构复杂，限制车速、维护成本高的特点。 道岔一般包含转辙机、尖轨、心轨、基本轨、辙叉和护轨等机构。转辙机是道岔执行变道工作的核心电气设备，其通过电机驱动推动或拉动尖轨，使尖轨和基本轨密贴或者斥离，实现变道功能。转辙机不仅有搬动尖轨位置的功能，还兼具实现道岔锁闭和表示道岔位置的功能，所以转辙机的健康状况直接关系到道岔能否稳定运行。转辙机转换力是转辙机执行过程中最基本的参数之一，足够大的转换力是完成道岔转换的最基本要求，基于转辙机转换力测量的重要性，本文围绕着动作杆受力测量展开了一系列研究。 本文通过对小孔应力集中的研究与建立转辙机动作杆仿真模型，得到动作杆应力应变分布结果，确定传感器布置点，将传感器安装于转辙机动作杆中，通过信号采集器得到与动作杆受力大小成线性的电压信号，实现对转辙机动作杆受力测量，具体工作如下。 1、以弹性力学相关理论为基础，对平面小孔应力集中进行了仿真探究；并对动作杆装配模型进行了仿真与受力分析，确定传感器安装位置。 2、设计了基于金属应变计的动作杆传感器，对传感器装配模型进行了仿真，并通过实验对这种预紧安装传感器的动作杆受力测量方法的可行性进行了验证。 3、对半导体电阻的压阻特性与应用进行了研究，设计了基于半导体电阻的动作杆力传感器，通过仿真优化了其增敏结构，验证了传感器结构的可靠性。并设计了其配套的信号采集器，组成动作杆受力测量系统。 4、制定了传感器的标定方法，设计了传感器标定试验平台，通过对传感器标定得到传感器静态特性曲线，确定传感器线性度、重复度等参数；在转辙机动态实验平台安装了此传感器，绘制了动作杆动态受力曲线，对传感器动态特性进行了验证，通过与标准传感器对比分析，该测量系统能够有效地对动作杆受力状态进行监测。 最终本文提出一种新的转辙机动作杆受力测量方法，开发出一套转辙机动作杆受力测量装置，经实验验证，所测量结果与实际驱动力曲线吻合度好，输出信号信噪比高，解决了由于动作杆大刚度带来的测量难题，满足了对转辙机动作杆健康状况的测量要求。 |
| 作者： | 张天赋 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王大志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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