通过式轨道车辆车轮无损检测装置的研究

发布时间：2017-04-12 05:00

  本文关键词：通过式轨道车辆车轮无损检测装置的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轨道车辆车轮中的缺陷，特别是车轮踏面裂纹是引发事故的巨大隐患。目前国内对运行中的车辆轮对的检测主要依靠工作人员以耳听、眼看、手摸为主的人工检测，这种检测方式对于车轮踏面细小裂纹不易查出，同时由于停站时间和工作人员数量的限制，不能对每一个车轮进行全面检测，检测结果令人堪忧。随着铁路运行速度的提高，车轮的裂纹、磨损等破坏急剧增加，这种检测手段已经不能满足现代化高速铁路发展的需要，因此研究一种在线的通过式轨道车辆车轮无损检测装置具有重要的现实意义。本文研究的通过式轨道车辆车轮的检测装置是一种采用基于电磁超声技术的检测装置，能够及时快捷地在车辆进站时对每一个通过的车轮踏面进行全面检测。 本文首先研究了轨道车辆车轮踏面缺陷的种类及扩展规律。其次，根据轨道车辆车轮踏面在线无损检测的特点和要求，运用电磁超声的基本理论，，设计了电磁超声表面波无损检测装置。该检测装置的设计主要包括电磁超声换能器、系统的整体方案设计及其辅助机械系统设计等。然后，深入研究电磁超声换能过程的数学模型，并借助有限元分析软件对设计出的电磁超声装置中的关键部分—电磁超声换能器部分进行分步仿真，分别对静磁场、涡流场、力分布场、波动场进行仿真，研究出电磁超声换能器中各参数及外部测量参数分别对电磁超声换能器及检测的影响程度，从而进一步优化电磁超声换能器中的设计参数。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
【关键词】：车轮踏面 电磁超声 无损检测 有限元仿真
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH878
【目录】：

• 学位论文版权使用授权书3-4
• 同济大学学位论文原创性声明4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题的意义10-11
• 1.2 轨道车辆车轮无损检测技术的发展11-14
• 1.2.1 静态检测11-13
• 1.2.1.1 磁粉探伤12
• 1.2.1.2 超声波探伤12-13
• 1.2.2 动态检测技术13-14
• 1.3 电磁超声技术发展及研究现状14-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第2章 车轮踏面损伤的损伤形式及扩展规律18-25
• 2.1 车轮踏面的损伤原因及形式18-21
• 2.1.1 踏面裂纹18-19
• 2.1.2 踏面的磨损19
• 2.1.3 踏面剥离19-20
• 2.1.4 踏面擦伤20-21
• 2.2 裂纹的扩展规律21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 通过式轨道车辆车轮检测电磁超声装置的设计25-43
• 3.1 电磁超声的激发机制25-28
• 3.1.1 洛仑茨力机制原理25-26
• 3.1.2 磁致伸缩力机制原理26-28
• 3.2 选择电磁超声波型28-30
• 3.2.1 纵波波型28
• 3.2.2 横波波型28-29
• 3.2.3 表面波波型29
• 3.2.4 Lamb波波型29-30
• 3.2.5 电磁超声的波型选择30
• 3.3 通过式轨道车辆车轮检测电磁超声装置设计30-42
• 3.3.1 车轮的电磁超声动态检测原理30-31
• 3.3.2 电磁超声表面波换能器的设计31-37
• 3.3.2.1 电磁超声换能器发射和接收方式的设计31-33
• 3.3.2.2 线圈的设计33-34
• 3.3.2.3 磁铁的选择34-37
• 3.3.2.4 激磁场设计37
• 3.3.3 电磁超声检测装置的主电路设计37-40
• 3.3.3.1 高频发射单元38-39
• 3.3.3.2 接收单元39-40
• 3.3.4 设计辅助机械系统40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 电磁超声换能器换能数学模型43-50
• 4.1 电磁产生的电、磁、波耦合理论43-46
• 4.1.1 虎克定律与微观运动方程43-44
• 4.1.2 电磁超声耦合一般方程44-45
• 4.1.3 固体中声波的波动方程45-46
• 4.2 铁磁性材料的换能模型46-49
• 4.2.1 洛仑茨力46-48
• 4.2.2 磁致伸缩力48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 电磁超声换能器发射场的有限元仿真50-72
• 5.1 有限元仿真软件介绍50-51
• 5.2 仿真方案确定51-52
• 5.3 静磁场仿真52-65
• 5.3.1 永磁体磁化结果仿真53-57
• 5.3.1.1 研究永磁体的高度对踏面表面磁感应强度的影响54-56
• 5.3.1.2 提离值对踏面表面的磁感应强度的影响56-57
• 5.3.2 直流电磁铁磁化结果仿真57-61
• 5.3.2.1 研究直流电磁铁激磁电流大小对踏面表面磁感应强度的影响58-59
• 5.3.2.2 提离值对踏面表面的磁感应强度的影响59-61
• 5.2.3 交流电磁体静磁场仿真61-64
• 5.2.3.1 研究交流电磁铁激磁电流频率对踏面表面磁感应强度的影响61-62
• 5.2.3.2 研究交流电磁铁的激磁电流大小对踏面表面磁感应强度的影响62-63
• 5.2.3.3 提离值对踏面表面的磁感应强度的影响63-64
• 5.2.4 静磁场仿真结论64-65
• 5.4 涡流场仿真65-69
• 5.4.1 对设计状态涡流场仿真65-67
• 5.4.2 集肤层涡流密度大小受激发电流幅值大小的影响67-68
• 5.4.3 集肤层涡流密度大小受提离值的影响68-69
• 5.5 力分布场仿真69-70
• 5.6 波动场仿真70-71
• 5.7 本章小结71-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果78

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 孙精文;吴凯;;静态车轮表面裂纹缺陷检测的研究[J];科协论坛(下半月);2012年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 周佳伟;电磁超声换能器的机理研究及其仿真分析[D];沈阳工业大学;2011年

2 陈刚;列车轮对诊断测量系统研究与设计[D];重庆大学;2011年

3 刘明明;金属板表面电磁超声探伤技术的研究[D];沈阳工业大学;2012年

4 安佰江;电磁超声检测机理的实验研究[D];华中科技大学;2008年

5 李爽;管壁缺陷的电磁超声检测技术实验研究[D];北京化工大学;2010年

  本文关键词：通过式轨道车辆车轮无损检测装置的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：300725