基于加速度传感器的小车机构车轮缺陷监测及数值模拟分析
Monitoring and Numerical Simulation Analysis of Trolley Mechanism Wheel Defects Based on Acceleration Sensors
DOI: 10.12677/JSTA.2022.101006, PDF,    科研立项经费支持
作者: 齐永志, 肖炳林*, 容梓豪:广州港股份有限公司南沙集装箱码头分公司,广东 广州;唐现琼:湘潭大学,湖南 湘潭;周思嘉:中南大学,湖南 长沙
关键词: 轨道吊车轮缺陷传感器多体动力学 Rail Crane Wheel Defect Sensor Multi-Body Dynamics
摘要: 车轮作为轨道式集装箱门式起重机(简称:轨道吊)的小车机构走行部的基础部件,其常见的病害形式为踏面剥离,因此准确分析轨道吊小车机构车轮的踏面情况对保障轨道吊的安全运行至关重要。以广州港某轨道吊为研究对象,运用刚柔耦合多体动力学方法和加速度周期对比算法,分别对正常、踏面剥离两种车轮类型进行数值模拟,获得相应条件下车轮的应力和振动加速度;在车轮轴承座处布置加速度传感器,获取车轮的振动加速度以判断是否存在踏面剥离。最后,将车轮的振动加速度仿真结果与实测结果进行比较,验证了数值仿真模型的可靠性。
Abstract: The wheel, as the basic component of the running gear of the trolley mechanism of the rail container gantry crane (referred to as rail crane), whose common defect is tread spalling. Therefore, the tread condition of the wheel of the rail crane mechanism being accurately analyzed is of great importance to ensure the safe operation of the rail crane. Taking a rail crane in Guangzhou port as the research object, utilizing the rigid-flexible coupling multi-body dynamics method and acceleration period comparison algorithm, the numerical simulation was performed for the normal and tread spalling wheels respectively, for obtaining the stress and vibration acceleration of the wheel under corresponding conditions; an acceleration sensor was arranged at the wheel bearing seat to get the vibration acceleration of the wheel, which used to judge whether there was tread spalling. Finally, the reliability of the simulation model was verified by comparing the simulation results of wheel vibration acceleration with the measured results.
文章引用:齐永志, 肖炳林, 容梓豪, 唐现琼, 周思嘉. 基于加速度传感器的小车机构车轮缺陷监测及数值模拟分析[J]. 传感器技术与应用, 2022, 10(1): 37-44. https://doi.org/10.12677/JSTA.2022.101006

参考文献

[1] 叶群林. 一单主梁门式起重机小车车轮不均匀磨损的检验案例分析[J]. 特种设备安全技术, 2021(5): 38-39.
[2] 卑王璐, 彭乐乐, 周炯, 等. 轨道车辆一系悬挂装置用自供电加速度传感器结构设计[J]. 噪声与振动控制, 2021, 41(6): 134-140.
[3] 李明航, 马蒙, 谭新宇, 等. 随机车轮不圆顺及车辆参数对轨道频域振动响应影响分析[J]. 振动与冲击, 2021, 40(22): 104-111+137.
[4] 徐磊, 翟婉明. 车轮踏面磨耗及轨道不平顺联合作用下的车辆-轨道系统随机分析模型[J]. 铁道学报, 2020, 42(2): 79-85.
[5] 马蒙, 李明航, 谭新宇, 等. 地铁轮轨耦合不平顺激励对轨道振动影响分析[J]. 工程力学, 2021, 38(5): 191-198.
[6] 韩鹏, 张卫华. 高速列车轮对磨耗统计规律及预测模型[J]. 机械工程学报, 2016, 52(2): 144-149.
[7] 肖乾, 高雪山, 昌超. 钢轨打磨处理对轮轨型面匹配及轨道振动响应特征影响[J]. 铁道学报, 2021, 43(2): 125-133.
[8] 刘学, 张军, 邹小春, 等. 高速铁路车轮与钢轨型面匹配分析[J]. 中国科技论文, 2020, 15(2): 188-193.
[9] 朱海燕, 胡华涛, 尹必超, 等. 轨道车辆车轮多边形研究进展[J]. 交通运输工程学报, 2020, 20(1): 102-119.
[10] 桑平. 弹性车轮滚动接触行为分析[D]: [硕士学位论文]. 成都: 西南交通大学, 2018.
[11] 缪炳荣, 王哲, 阳光武. SIMPACK动力学分析基础教程[M]. 成都: 西南交通大学出版社, 2008: 17-20.
[12] 吕岩治. 不同钢轨廓形下高速铁路轮轨型面匹配研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 北京建筑大学, 2021.
[13] 马蒙, 张厚贵, 陈棋, 等. 钢轨表面短波不平顺对地铁振动源强影响[J]. 中国铁道科学, 2021, 42(3): 21-28.