本發(fā)明涉及一種輪壓測試裝置，特別是一種起重機輪壓測試裝置，本發(fā)明還涉及利用該裝置進行輪壓測試的方法。
背景技術(shù)：
：起重機輪壓是起重機械設(shè)計中的關(guān)鍵重要參數(shù)，一般是指一個車輪對地面或軌面的垂直壓力。輪壓的最大值不僅影響到起重機的機構(gòu)設(shè)計，如車輪大小和數(shù)量等，還會影響到起重機的橋架、門架結(jié)構(gòu)的設(shè)計和基礎(chǔ)承壓能力的設(shè)計。傳統(tǒng)起重機設(shè)計中，輪壓依據(jù)設(shè)計手冊根據(jù)起重機自重、跨度、起吊重量等根據(jù)靜力平衡方程計算出來的；但由于此問題實際是一個超靜定問題，因此必須進行必要的簡化，而且輪壓的分配還與結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)，所以按照傳統(tǒng)的方法計算的輪壓值精確度較低。文獻《起重機最大輪壓的測定方法》（傅燕鳴，徐大偉等《機械設(shè)計與研究》1993（01）：46-48）中提出一種最大載荷支點測量法測量輪壓。最大載荷支點測量法是根據(jù)起重機重心確定最大載荷的支點，用千斤頂將承受最大載荷的支腿抬起，使車輪脫離軌道接觸，測出千斤頂前端靜態(tài)應(yīng)變值，然后使起重機滿載作離地全速上升和上升制動、全速下降和下降制動等動作，測出幾組壓力最大值的數(shù)據(jù)。最后，計算支撐腿的最大載荷，再平均分給車輪而得出最大輪壓值。最大載荷支點測量法簡單方便，測定結(jié)果較理論計算更為精確可靠，但該方法中確定重心位置可能存在誤差，不能保證全部車輪都與軌道脫離接觸，而且車輪與軌道脫離接觸后重心位置會發(fā)生變化，只能獲取輪壓的平均值，不能夠進行動態(tài)和實時測量。授權(quán)公告號CN104034469B的發(fā)明專利公開了一種起重機最大輪壓測定方法。該方法首先在軌道兩側(cè)粘貼應(yīng)變片，然后測量起重機空載勻速通過測量點的應(yīng)變，從而獲得輪壓與應(yīng)變的標定系數(shù)；最后測量各工況測量點的應(yīng)變值，然后根據(jù)線性公式把應(yīng)變值換算成輪壓值。該方法通過應(yīng)變值來間接獲得輪壓值，操作方便。但該方法需要測量起重機空載勻速通過測量點的應(yīng)變，從而獲得輪壓與應(yīng)變的標定系數(shù)，由于振動，軌道不平等原因此時測量的空載應(yīng)變往往不準確且難以辨識；而且該方法通過一個線性經(jīng)驗公式把應(yīng)變轉(zhuǎn)換為輪壓，但由于輪軌接觸過程中不可避免要發(fā)生塑形變形，因此應(yīng)變與輪壓的關(guān)系往往不是線性的，隨著起重機重量和載荷的增大，此方法測量的準確度將越來越低。研究最大輪壓問題必須研究和解決輪軌接觸問題，而該問題在理論和實驗測試方面都具有較高難度。輪軌滾動接觸基本理論研究包括輪軌蠕滑率/力理論和輪軌三維彈塑性滾動接觸。目前有多種輪軌接觸模型，Cater的二維滾動接觸模型，Vermeulen-Johnson在Cater研究的基礎(chǔ)上建立的無自旋三維滾動接觸模型，Kaller基于邊界元、彈性力學余能變分原理和數(shù)學規(guī)劃法建立了三維彈性體非Hertz線性滾動接觸模型和Kaller簡化模型并且編制了數(shù)值計算程序CONTACT；CONTACT基于的理論叫做“完全理論”，是目前研究三維彈性體非Hertz滾動接觸問題最完善的理論。沈－Hedrick-Elkins小自旋三維滾動接觸模型。上述的滾動接觸模型多基于Hertz接觸條件，只考慮線彈性接觸問題，簡化了滾動接觸，對于接觸斑曲率半徑和接觸物體幾何特征尺寸處于同量級的情況、彈塑性和大變形滾動接觸等問題有待發(fā)展新的接觸理論模型來考慮這些因素。輪軌接觸問題是一種接觸邊界、材料、幾何高度非線性的行為，有限元方法是研究和解決此問題的一種較理想的方法。上世紀80年代末，Oden和Lin用有限元法求解平面滾動接觸問題，Bass在此基礎(chǔ)上研究了三維滾動接觸問題；Telliskivit通過輪軌靜態(tài)接觸分析指出：輪軌發(fā)生2點接觸時，有限元法與Hertz理論、CONTACT計算結(jié)果差異較大；鐘萬勰利用參變量變分原理和有限元二次規(guī)劃法求解了三維靜態(tài)彈塑性接觸問題，張軍利用該理論和計算程序DELNAS分析了啟動和制動時輪軌彈塑性滾動接觸；目前采用有限元方法研究輪軌滾動接觸問題得到的結(jié)論還較零散，沒有把輪軌運動狀態(tài)和輪軌蠕滑力關(guān)系按數(shù)表方式建立起來，不能提供快速精確的計算模型。目前隨著港口起重機械、輪軌交通和某些游樂設(shè)施的發(fā)展，迫切需要尋找一種理論和實驗測試相結(jié)合的方法，快速便捷的獲得滿足工程使用精度的輪軌力，進而為設(shè)備的設(shè)計、優(yōu)化、動力學仿真、在線監(jiān)測提供支持。目前國內(nèi)設(shè)計人員使用的是根據(jù)經(jīng)典力學得到的經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)，不能滿足起重機械設(shè)計的效能最優(yōu)和輕量化要求。工程實踐需要更精確的最大輪壓值，但是現(xiàn)在多數(shù)起重機輪壓分配是超靜定的，其分配與起重機的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)剛度、制造精度和軌道平度有關(guān)，因而要直接精確測量或者理論計算非常困難，所以有必要研究一種可以精確和便捷的測試起重機械最大輪壓的方法和裝置。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精確、便捷的起重機輪壓測試裝置。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供了一種起重機輪壓測試方法。該方法是基于彈塑性接觸的力學的港口起重機軌道豎直方向應(yīng)變與輪壓模型與起重機輪壓測試裝置相結(jié)合的起重機最大輪壓的測量方法，可以快速方便和準確地測量起重機各輪輪壓，為起重機設(shè)計，優(yōu)化，輕量化，以及港口建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明是一種起重機輪壓測試裝置，其特點是：包括探頭，所述的探頭為磁應(yīng)力傳感器，所述的磁應(yīng)力傳感器包括磁化線圈電流以及用于提取被測點磁特性各向異性效應(yīng)的電信號的異方性輸出線圈；該裝置還設(shè)有振蕩電路，所述的振蕩電路通過放大電路與磁化線圈電流連接；所述的異方性輸出線圈通過放大電路接入電橋整流電路，磁化線圈電流也與電橋整流電路電性連接，所述的電橋整流電路和信號采集與處理電路連接；信號采集與處理電路另一端還與一數(shù)據(jù)采集模塊通信連接，數(shù)據(jù)采集模塊再與計算機系統(tǒng)通信連接。本發(fā)明所述的起重機輪壓測試裝置，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案是：該裝置還設(shè)有殼體，所述的振蕩電路、放大電路、電橋整流電路、信號采集與處理電路和數(shù)據(jù)采集模塊均設(shè)在殼體內(nèi)；在殼體上還設(shè)有頻率選擇開關(guān)和電流調(diào)節(jié)開關(guān)，所述的電流調(diào)節(jié)開關(guān)與電橋整流電路連接；所述的頻率選擇開關(guān)與振蕩電路連接。本發(fā)明所述的起重機輪壓測試裝置，其進一步優(yōu)選的技術(shù)方案是：所述的頻率選擇開關(guān)分為兩檔，其中1檔為0Hz－100Hz，2檔為100Hz－2000Hz；所述的調(diào)電流調(diào)節(jié)開關(guān)的調(diào)節(jié)范圍是0A－1A。本發(fā)明還公開了一種起重機輪壓測試方法，其特點是：其步驟如下：（1）通過計算得到當起重臂與軌道平行有最大的輪壓，根據(jù)所確定的最大輪壓與起重臂位置的關(guān)系建立起重機整體有限元模型；通過經(jīng)典理論和有限元分析計算，得到輪壓分布規(guī)律:起重機各輪的輪壓分布不同，驅(qū)動輪組的各輪的輪壓接近相同，從動輪組各輪的輪壓近似相同；重心靠近哪個輪組，其輪壓較大，隨著起吊重量的增大，距起重臂近的輪組的輪壓越來越大，而較遠輪組的輪壓越來越??；（2）建立基于彈塑性接觸理論的應(yīng)變—輪壓模型：首先確定應(yīng)變測量點位置；其次建立輪軌彈塑性接觸分析模型；有限元模型取鋼軌長0.5m，取1/2鋼軌建模；取1/12車輪建模，有限元模型采用ANSYS實體單元SOLID45，共劃分8483個單元和9995個節(jié)點；約束軌道Y向位移，在對稱面施加對稱約束；在輪輞對稱面上施加垂向力；車輪踏面選用CONTA174單元模擬接觸面，鋼軌選用TARGE170單元模擬目標面，接觸算法選用擴展拉格朗日算法；分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上分別距軌道頂面34mm和65mm；軌道的材料模型采用雙線性隨動強化模型，屈服應(yīng)力為460MPa，泊松比0.28，彈性模量210GPa，切向模量21GPa，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見下式：（式一）式中：Ee-彈性模量，ε–應(yīng)變，Ep-切向模量，εp-塑性應(yīng)變，σs–屈服應(yīng)力分別計算各輪壓下A、B點Y向應(yīng)變，繪制軌道A點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道A點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式二）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－A點Y向應(yīng)變，單位：με；繪制軌道B點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道B點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式三）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－B點Y向應(yīng)變，單位：με；Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系見下式：（式四）式中：σ為Y向應(yīng)力，MPa；E為彈性模型，210GPa；ε為Y向應(yīng)變，με。（3）基于Y向應(yīng)變-輪壓模型和Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)；（4）應(yīng)用計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)測量起重機輪壓，包括以下步驟：分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上，分別距軌道頂面34mm和65mm；清理打磨軌道A、B點區(qū)域；在A、B兩測量點分別標定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位；標定：根據(jù)鋼軌材料參數(shù)，確定鋼軌內(nèi)無應(yīng)力時的標定系數(shù)，完成標定；現(xiàn)場測量起重機輪壓：根據(jù)設(shè)定的測試工況，起吊重量，起重臂與軌道平行，起重臂有最大伸長幅度，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方，利用權(quán)利要求1－3任何一項所述的裝置采集相應(yīng)的應(yīng)力值，傳輸給計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)計算出相應(yīng)的輪壓值，并在屏幕上顯示具體輪壓值，記錄且顯示輪壓-時間曲線；當探頭與A點相連，應(yīng)用式二中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值；當探頭與B點相連，應(yīng)用式三中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。本發(fā)明起重機輪壓測試裝置，一般參數(shù)或使用時的要求如下：（1）工作頻率為0-1000Hz，磁化工作電流為0.3-1A；（2）電源工作電壓為220V交流電/5v可充電鋰電池；（3）非接觸測量的最大間距為0-2mm；（4）表面帶涂層測量時，被測構(gòu)造物表面的涂層厚度不超過0-1.5mm。下面對本發(fā)明方法進行進一步的說明：經(jīng)典力學計算輪壓分布和起重機行走機構(gòu)最大輪壓與起重臂位置的關(guān)系。通過計算可知當起重臂與軌道平行有最大的輪壓，如圖3所示；當起重臂與軌道平行時，某起重機各工況下最大輪壓計算值見表1。表1中各輪位置如圖4所示。表1經(jīng)典力學計算各起吊重量的最大輪壓空載6T12T輪壓T(1-5,11-15輪)14.4317.45220.438輪壓T(6-10,16-20輪)13.0710.6488.262根據(jù)所確定的最大輪壓與起重臂位置的關(guān)系建立起重機整體有限元模型，如圖5所示；通過計算，不同起吊重量各輪輪壓的計算結(jié)果以及與經(jīng)典理論計算結(jié)果的比較見圖6。通過經(jīng)典理論和有限元分析計算，可以發(fā)現(xiàn)輪壓分布規(guī)律:起重機各輪的輪壓分布不同，驅(qū)動輪組的各輪的輪壓接近相同，從動輪組各輪的輪壓近似相同；重心靠近哪個輪組，其輪壓較大，隨著起重量的增大，距起重臂近的輪組的輪壓越來越大，而較遠輪組的輪壓越來越小。建立基于彈塑性接觸理論的應(yīng)變—輪壓模型。首先確定應(yīng)變測量點位置，如圖7所示。其次建立輪軌彈塑性接觸分析模型，如圖8所示。有限元模型取鋼軌長0.5m，取1/2鋼軌建模；取1/12車輪建模，有限元模型采用ANSYS實體單元SOLID45，共劃分8483個單元和9995個節(jié)點，有限元模型如圖8所示；約束軌道Y向位移，在對稱面施加對稱約束；在輪輞對稱面上施加垂向力；車輪踏面選用CONTA174單元模擬接觸面，鋼軌選用TARGE170單元模擬目標面，接觸算法選用擴展拉格朗日算法；分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上分別距軌道頂面34mm和65mm，如圖7所示；軌道的材料模型采用雙線性隨動強化模型，屈服應(yīng)力為460MPa，泊松比0.28，彈性模量210GPa，切向模型21GPa，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見下式。（式一）分別計算各輪壓下A、B點Y向應(yīng)變，計算結(jié)果見表2。表2各輪壓Y向應(yīng)變計算結(jié)果輪壓T軌道A點軌道B點5.35-222-1248.35-352-19411.35-484-26313.75-589-31914-600-32414.35-616-33317-737-39421-905-48625-1070-579根據(jù)表2繪制軌道A點Y向應(yīng)變-輪壓曲線，如圖9所示。軌道A點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式二）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－A點Y向應(yīng)變，單位：με；根據(jù)表2繪制軌道B點Y向應(yīng)變-輪壓曲線，如圖10所示。軌道B點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式三）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－B點Y向應(yīng)變，單位：με；對軌道A、B點Y向應(yīng)變-輪壓模型進行實驗驗證，輪壓模型的計算結(jié)果與實驗結(jié)果的偏差在2-5﹪之間，說明輪壓模型是準確的。起重機輪壓測試裝置Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系見下式：（式四）式中：σ為Y向應(yīng)力，MPa；E為彈性模型，210GPa；ε為Y向應(yīng)變，με?；赮向應(yīng)變-輪壓模型和起重機輪壓測試裝置Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系編制動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)程序。改進起重機輪壓測試裝置，使其與動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)相結(jié)合，這套系統(tǒng)稱之為基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)?；赮向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)的工作原理如圖11所示。應(yīng)用基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)測量起重機輪壓包括以下步驟：分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上，分別距軌道頂面34mm和65mm。清理打磨軌道A、B點區(qū)域。在A、B兩測量點分別標定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°等方位。標定：根據(jù)鋼軌材料參數(shù)，確定鋼軌內(nèi)無應(yīng)力時的標定系數(shù)，完成標定?，F(xiàn)場測量起重機輪壓：根據(jù)設(shè)定的測試工況，起吊重量，起重臂與軌道平行，起重臂有最大伸長幅度，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方，利用起重機輪壓測試裝置采集的相應(yīng)的應(yīng)力值，傳輸給動態(tài)輪壓測量分析系統(tǒng)計算出相應(yīng)的輪壓值，并在屏幕上顯示具體輪壓值，記錄且顯示輪壓-時間曲線。其中，起重機輪壓測試裝置的探頭按照標定的方位與A、B點相連接。其中，根據(jù)經(jīng)典理論計算、有限元分析計算，驅(qū)動輪組（1-5號輪和11-15號輪，見圖4）各輪輪壓基本相同，從動輪組（6-10號輪和16-20號輪，見圖4）各輪輪壓基本相同，因此只需在驅(qū)動輪組和從動輪組中各選一個車輪，在其輪下設(shè)置測量點。其中，以測量方便為宜，測量點位于軌道左側(cè)和右側(cè)均可以，同理探頭可以選擇連接于A點或B點。通過本發(fā)明裝置測得Y向應(yīng)力，根據(jù)中公式轉(zhuǎn)換為應(yīng)變輸入Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)輪壓值。如果探頭與A點相連，應(yīng)用（式二）中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。如果探頭與B點相連，應(yīng)用（式三）中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。采用記算機自動完成計算，記錄，輸出輪壓-時間曲線等功能，只需指定探頭位于測量點A或B即可。其中，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方包含兩種情況：靜態(tài)：起重機靜止在軌道上，被測車輪靜止于測量點的正上方，測量各工況下的輪壓。動態(tài)：起重機沿著軌道運動，通過測量點位置，測量動態(tài)時輪壓?；赮向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)勢：只需兩個測量點就可以監(jiān)測起重機的全部輪壓，測量點少，便于起重機輪壓測試裝置與動態(tài)信號測量分析系統(tǒng)的連接和布置，減少了人員的操作強度。測量點位于軌道上，有較好的操作空間；具體測量點可以根據(jù)測試現(xiàn)場的實際情況位于軌道的左側(cè)或右側(cè)，可位于軌道的A點或B點，測量點的布置靈活，這樣可以因地制宜，利于提高測量精度。起重機輪壓測試裝置的標定精確度高，提高了測量精度。基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)測量精度高，與有限元分析計算的結(jié)果偏差6﹪，與應(yīng)變片法測量結(jié)果偏差2﹪?；赮向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)不僅能測量各工況下車輪的輪壓值，還能動態(tài)分析輪壓的變化趨勢，確定最大輪壓值和其所在位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置及方法具有以下優(yōu)點：（1）不需表面處理；可非接觸測量；測量效率高；結(jié)果是絕對值；測量方法簡便；（2）無耗材；測量成本低；（3）測量精度高；測量的相對不確定度為5％左右；（4）能實現(xiàn)起重機車輪分布的測量；（5）儀器具有測點的去磁功能。（6）本發(fā)明方法采用理論數(shù)值仿真分析計算和實驗相結(jié)合的手段，對仿真模型和接觸力學模型進行修正，建立基于彈塑性接觸的力學的港口起重機軌道豎直方向應(yīng)變與輪壓的模型，進而研究一種間接的測量鋼軌或鋼輪變形的方法，則力學模型和測量方法結(jié)合可以快速方便的獲得滿足工程精度要求的輪壓。實現(xiàn)了起重機車輪應(yīng)力的檢測,測量效率高、測試方法簡便、靈活,測試精度高、能夠進行非接觸的無損測量?，F(xiàn)有的計算方法計算輪壓的分布非常繁瑣和耗時，而基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)測量輪壓非常方便和快捷?，F(xiàn)有的實驗測量輪壓方法，在起重機同一支腳下有多個車輪時，不能確定最大輪壓的位置。而基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)可以確定最大輪壓的位置。本發(fā)明可以非常快速、方便和精確的測量起重機的最大輪壓，比理論計算方便快速而且可靠，為起重機的設(shè)計、優(yōu)化、以及港口建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。附圖說明圖1為本發(fā)明裝置的一種結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本發(fā)明的測定方案的原理框圖；圖3是當起重機有最大輪壓時，起重臂與軌道的位置關(guān)系圖；圖4是各輪位置和編號圖；圖5是起重機整體有限元模型；圖6是經(jīng)典理論和有限元分析計算各起吊重量輪壓分布；圖7是軌道應(yīng)變測量點A、B位置示意圖；圖8是輪軌彈塑性接觸有限元模型；圖9是車輪測量點A點的Y向應(yīng)變與輪壓關(guān)系曲線；圖10是車輪測量點B點的Y向應(yīng)變與輪壓關(guān)系曲線；圖11是基于Y向應(yīng)變-輪壓模型輪壓動態(tài)測量系統(tǒng)工作原理簡圖；圖12是QU70鋼軌截面圖；圖13是12號輪和19號輪位置示意圖（測量點在12號和19號輪下軌道A點）。具體實施方式以下參照附圖，進一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。實施例1．參照圖1，一種起重機輪壓測試裝置：包括探頭，所述的探頭為磁應(yīng)力傳感器，所述的磁應(yīng)力傳感器包括磁化線圈電流以及用于提取被測點磁特性各向異性效應(yīng)的電信號的異方性輸出線圈；該裝置還設(shè)有振蕩電路，所述的振蕩電路通過放大電路與磁化線圈電流連接；所述的異方性輸出線圈通過放大電路接入電橋整流電路，磁化線圈電流也與電橋整流電路電性連接，所述的電橋整流電路和信號采集與處理電路連接；信號采集與處理電路另一端還與一數(shù)據(jù)采集模塊通信連接，數(shù)據(jù)采集模塊再與計算機系統(tǒng)通信連接。同時，該裝置還設(shè)有殼體，所述的振蕩電路、放大電路、電橋整流電路、信號采集與處理電路和數(shù)據(jù)采集模塊均設(shè)在殼體內(nèi)；在殼體上還設(shè)有頻率選擇開關(guān)和電流調(diào)節(jié)開關(guān)，所述的電流調(diào)節(jié)開關(guān)與電橋整流電路連接；所述的頻率選擇開關(guān)與振蕩電路連接。所述的頻率選擇開關(guān)分為兩檔，其中1檔為0Hz－100Hz，2檔為100Hz－2000Hz；所述的調(diào)電流調(diào)節(jié)開關(guān)的調(diào)節(jié)范圍是0A－1A。實施例2，參照圖2，一種起重機輪壓測試方法，其步驟如下：（1）通過計算得到當起重臂與軌道平行有最大的輪壓，根據(jù)所確定的最大輪壓與起重臂位置的關(guān)系建立起重機整體有限元模型；通過經(jīng)典理論和有限元分析計算，得到輪壓分布規(guī)律:起重機各輪的輪壓分布不同，驅(qū)動輪組的各輪的輪壓接近相同，從動輪組各輪的輪壓近似相同；重心靠近哪個輪組，其輪壓較大，隨著起吊重量的增大，距起重臂近的輪組的輪壓越來越大，而較遠輪組的輪壓越來越??；（2）建立基于彈塑性接觸理論的應(yīng)變—輪壓模型：首先確定應(yīng)變測量點位置；其次建立輪軌彈塑性接觸分析模型；有限元模型取鋼軌長0.5m，取1/2鋼軌建模；取1/12車輪建模，有限元模型采用ANSYS實體單元SOLID45，共劃分8483個單元和9995個節(jié)點；約束軌道Y向位移，在對稱面施加對稱約束；在輪輞對稱面上施加垂向力；車輪踏面選用CONTA174單元模擬接觸面，鋼軌選用TARGE170單元模擬目標面，接觸算法選用擴展拉格朗日算法；分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上分別距軌道頂面34mm和65mm；軌道的材料模型采用雙線性隨動強化模型，屈服應(yīng)力為460MPa，泊松比0.28，彈性模量210GPa，切向模量21GPa，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系見下式：（式一）式中：Ee-彈性模量，ε–應(yīng)變，Ep-切向模量，εp-塑性應(yīng)變，σs–屈服應(yīng)力分別計算各輪壓下A、B點Y向應(yīng)變，繪制軌道A點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道A點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式二）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－A點Y向應(yīng)變，單位：με；繪制軌道B點Y向應(yīng)變-輪壓曲線；軌道B點的Y向應(yīng)變與輪壓基本成線性，Y向應(yīng)變與輪壓的模型見下式：（式三）式中：Y為輪壓，單位：噸；X－B點Y向應(yīng)變，單位：με；Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系見下式：（式四）式中：σ為Y向應(yīng)力，MPa；E為彈性模，210GPa；ε為Y向應(yīng)變，με。（3）基于Y向應(yīng)變-輪壓模型和Y向應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)；（4）應(yīng)用計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)測量起重機輪壓，包括以下步驟：分別在軌道上取A、B二點作為應(yīng)變測量點，其中A、B點都在軌道上，分別距軌道頂面34mm和65mm；清理打磨軌道A、B點區(qū)域；在A、B兩測量點分別標定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位；標定：根據(jù)鋼軌材料參數(shù)，確定鋼軌內(nèi)無應(yīng)力時的標定系數(shù)，完成標定；現(xiàn)場測量起重機輪壓：根據(jù)設(shè)定的測試工況，起吊重量，起重臂與軌道平行，起重臂有最大伸長幅度，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方，利用權(quán)利要求1－3任何一項所述的裝置采集相應(yīng)的應(yīng)力值，傳輸給計算機動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)計算出相應(yīng)的輪壓值，并在屏幕上顯示具體輪壓值，記錄且顯示輪壓-時間曲線；當探頭與A點相連，應(yīng)用式二中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值；當探頭與B點相連，應(yīng)用式三中Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。實施例3，MQ12-33型門座式起重機最大輪壓測定方法實驗：原理：起重機車輪是起重機和軌道間傳遞力的唯一零件，車輪上的作用力為輪壓，輪軌接觸，接觸區(qū)產(chǎn)生接觸力，此時軌道發(fā)生變形，產(chǎn)生應(yīng)變，軌道磁場發(fā)生相應(yīng)變化，動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)將磁場變化轉(zhuǎn)換成應(yīng)力值并記錄下來，然后根據(jù)應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系，將應(yīng)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，再根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變-輪壓模型計算出輪壓，其工作原理如圖11所示。采用本發(fā)明的方法測量某港口MQ12-33型門座式起重機最大輪壓，包括以下步驟：MQ12-33型門式起重機參數(shù)：額定起重量12T，幅度9.5m-33m，自重275T，該型起重機有20個車輪，分成兩排，每排10個。根據(jù)經(jīng)典理論計算、有限元分析計算，驅(qū)動輪組（1-5號輪和11-15號輪，見圖4）各輪輪壓基本相同，從動輪組（6-10號輪和16-20號輪，見圖4）各輪輪壓基本相同，因此在驅(qū)動輪組和從動輪組中各選一個車輪，分別是12號和19號輪，在其輪下設(shè)置測量點。由于軌道內(nèi)側(cè)操作困難，軌道B點被混凝土填埋，因此在12號和19號輪下軌道外側(cè)上取A點作為應(yīng)變測量點，距軌道頂面34mm。清理打磨軌道A區(qū)域。在A測量點分別標定0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°等方位。采用的設(shè)備主要含有：實施例1所述的本發(fā)明起重機輪壓測試裝置（2個探頭），接線端子（2個），監(jiān)控計算機（2臺）。標定：參照圖12，根據(jù)鋼軌材料參數(shù)，確定鋼軌內(nèi)無應(yīng)力時的標定系數(shù)，完成標定?，F(xiàn)場測量起重機輪壓：根據(jù)設(shè)定的測試工況，起吊重量，起重臂與軌道平行，起重臂有最大伸長幅度，起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方，利用起重機輪壓測試裝置采集的相應(yīng)的應(yīng)力值，傳輸給動態(tài)輪壓測量分析系統(tǒng)計算出相應(yīng)的輪壓值，并在屏幕上顯示具體輪壓值，記錄且顯示輪壓-時間曲線。起重機輪壓測試裝置的探頭按照標定的方位與A點相連接。在驅(qū)動輪組和從動輪組中各選一個車輪，即12號輪和19號輪，在其輪下設(shè)置測量點，如圖13所示。起重機輪壓測試裝置測得Y向應(yīng)力，根據(jù)公式（式四）轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，輸入Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)輪壓值。探頭與A點相連，應(yīng)用（式二）Y向應(yīng)變-輪壓模型計算相應(yīng)的輪壓值。采用計算機動態(tài)輪壓測量分析系統(tǒng)可以自動完成計算，記錄，輸出輪壓-時間曲線等功能，只需指定探頭位于測量點A點即可。起重機車輪以動/靜壓在測量點正上方包含兩種情況：靜態(tài)：起重機靜止在軌道上，被測車輪靜止于測量點的正上方，測量各工況下的輪壓。動態(tài)：起重機沿著軌道運動，通過測量點位置，測量動態(tài)時輪壓。Y向應(yīng)力測量結(jié)果見表3。表3Y向應(yīng)力測量結(jié)果根據(jù)公式，基于Y向應(yīng)變-輪壓模型輪壓動態(tài)測量系統(tǒng)把應(yīng)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，結(jié)果見表4。表4基于Y向應(yīng)變-輪壓模型輪壓動態(tài)測量系統(tǒng)把應(yīng)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變計算結(jié)果根據(jù)公式，把應(yīng)變輸入Y向應(yīng)變-輪壓模型，計算相應(yīng)輪壓值，計算結(jié)果見表5?；赮向應(yīng)變-輪壓模型輪壓動態(tài)測量系統(tǒng)測量的輪壓值與有限元方法計算得到相應(yīng)輪壓值的比較見表5。表5輪壓模型和FEM計算輪壓比較從表5可以看出，根據(jù)測量結(jié)果由輪壓模型計算的輪壓值較穩(wěn)定，與FEM計算的輪壓結(jié)果偏差在2-5％之間，說明本發(fā)明樣機工作是可靠的，測量結(jié)果是精確的。從表5可以看出：起重機各輪的輪壓分布不同，驅(qū)動輪組的各輪的輪壓接近相同，從動輪組各輪的輪壓近似相同；重心靠近哪個輪組，其輪壓較大，隨著起吊重量的增大，距起重臂近的輪組的輪壓越來越大，而較遠輪組的輪壓越來越小。從以上測量和分析過程，可以看出：只需兩個測量點就可以監(jiān)測起重機的全部輪壓，測量點少便于起重機輪壓測試裝置與動態(tài)信號測量分析系統(tǒng)的連接和布置，減少了人員的操作強度。具體測量點根據(jù)測試現(xiàn)場的實際情況位于軌道外側(cè)A點，測量點的布置靈活，這樣可以因地制宜，利于提高測量精度。基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)測量精度高，與有限元分析計算的結(jié)果偏差3-5﹪?；赮向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)不僅能測量各工況下車輪的輪壓值，還能動態(tài)分析輪壓的變化趨勢，確定最大輪壓值和其所在位置?；赮向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)測量輪壓非常方便和快捷?，F(xiàn)有的實驗測量輪壓方法，在起重機同一支腳下有多個車輪時，不能確定最大輪壓的位置。而基于Y向應(yīng)變-輪壓模型的動態(tài)輪壓測量系統(tǒng)可以確定最大輪壓的位置。上述是本發(fā)明的一般操作步驟。對于其它測量，根據(jù)本發(fā)明的基本原理，實驗技術(shù)人員還可以因地制宜地進行改進或替換，這些替換和改進也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3