轮轴压装中压装力检测及其关键技术的研究

摘要

在机车轮轴压装过程中，压装力检测的准确性是影响压装质量的关键因素。目前，轮轴压装设备主要通过压力传感器测量油缸尾部的压强来确定压装力的大小。该方法属于间接测量，会受到油缸内部流体动力学因素、摩擦力以及油缸变形等因素的影响。本文通过理论推导、仿真分析等方法探究了压装力检测准确性的影响因素，并通过实验验证了其理论研究的准确性。同时，将理论研究内容运用于实际生产过程，开发了一种高精度、高可靠性、低成本的轮轴压装力检测系统。本文主要研究内容如下： （1）根据N-S方程推导了层流状态下油缸尾部与活塞杆处压强的差异性。运用MATLAB求解了层流状态下油缸内部流体的流场状态。并利用Fluent软件，采用动网格方法以及k-ε模型仿真了液压油缸内部湍流状态。基于以上研究，分析出油缸运动速度、液压油黏度、液压油缸伸出长度等动力学因素对压装力检测准确性的影响特点。 （2）基于引入无量纲油膜厚度h后的LuGre摩擦力模型，利用Simulink仿真工具构建了该摩擦力模型。分析了模型中各物理参数的含义，提出了模型中各物理参数的辨识方法，并仿真分析了摩擦力对压装力检测准确性的影响特点。 （3）根据H-W模型的特点，指出该模型在描述液压油缸变形方面的不足。并根据材料弹性变形理论，对H-W模型进行了相应改进。运用Simulink仿真工具构建了改进后的H-W模型，并仿真分析了油缸变形对压装力检测准确性的影响特点。 （4）设计实验方案，搭建实验平台，利用实验的方法获取了仿真模型中所需的各物理参数值。通过设计不同的实验，获取了相关实验数据，并利用实验数据对LuGre模型和H-W模型的有效性进行了验证。 （5）根据所研究的流体动力学、摩擦力以及油缸变形对压装力检测准确性的影响特点，提出了将理论研究运用于工程实际的方法。通过编写压装力检测修正程序对压装力进行了修正，并将该修正程序应用于实际轮对压装生产中。通过现场测试试验，验证了油缸变形修正程序在工程应用中的有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的目的意义及主要内容

第2章 压装力检测准确性影响因素及其相关理论

2.1压装力检测准确性影响因素分析

2.2相关理论模型

2.3本章小结

第3章 压装力检测准确性影响因素分析

3.1流体动力学影响因素分析

3.2摩擦力影响因素分析

3.3油缸变形影响因素分析

3.4本章小结

第4章 压装力准确性影响因素实验分析

4.1摩擦力实验验证

4.2活塞有效面积实验验证

4.3本章小结

第5章 提高压装力检测准确性的对策

5.1针对流体动力学影响因素的改进

5.2针对摩擦力影响因素的改进

5.3针对油缸变形影响因素的改进

5.4油缸变形因素修正效果分析

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间获得的学术成果

附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目