Электромагнитные преобразователи для устройств экспресс-контроля геометрии и взаимного положения рельсов

• Автор: Лавров, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЭКСПРЕССКОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ

1.1 Геометрические факторы, влияющие на безопасность движения железнодорожного транспорта.

1.2 Анализ работ но измерению пространственного положения

и геометрических параметров изделий сложной формы

1.2.1 Контактные системы контроля геометрических параметров железнодорожной колеи.

1.2.2 Оптические системы контроля геометрических параметров железнодорожной колеи.

1.2.3 Электромагнитные преобразователи для контроля геометрических параметров объектов сложной формы . .
1.3 Постановка задачи на разработку устройства экспрессконтроля геометрических параметров железнодорожной колеи

1.3.1 Контролируемые факторы, определяющие взаимное положение рельсов

1.3.2 Выбор моделей рельса железнодорожной колеи.
1.3.3 Выбор схемноконструктивной компоновки устройства экспрессконтроля перемещений и геометрии рельса .
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ДИСКРЕТНОЙ ТОКОВОЙ ШИНЫ
2.1 Расчтная схема дискретной токовой шины
2.2 Допущения, принятые при расчте трхмерного электромагнитного поля матричного преобразователя
2.3 Функции пространственного распределения магнитного
поля линейных токовых элементов
2.4 Определение оптимальных размеров матричного преобразователя по параметрам возбуждающего поля.
2.5 Расчт начальной индуктивности матричного преобразователя .
2.5.1 Математическая модель дискретной токовой шины .
2.5.2 Алгоритм определения начальной индуктивности первичных преобразователей
Выводы.
3 АНАЛИЗ ВНОСИМЫХ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
3.1 Распределение вихревых токов по поверхности рельса.
3.2 Расчт вносимой индуктивности матричного
вихретокового преобразователя
3.2.1 Влияние вихревых токов на вносимые параметры преобразователей
3.2.2 Влияние изменения сечений магнитных потоков
на индуктивность преобразователей.
3.2.3 Алгоритм определения вносимой индуктивности матричного преобразователя
3.3 Характеристики вносимой индуктивности
матричного преобразователя.
3.4 Оценка нелинейности характеристик преобразователей
4 РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ЭКСПРЕССКОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
4.1 Разработка функциональной схемы лабораторного стенда . . . .
4.2 Алгоритм градуировки устройства экспрессконтрол я
4.3 Алгоритм определения влияющих факторов
4.4 Технические характеристики разработанных устройств вихретокового контроля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В приложении приведены таблицы допустимых отступлений из нормативной документации по содержанию рельсовой колеи, решение о выдаче патента на полезную модель устройства электромагнитного контроля с матричным преобразователем, исходные тексты базовых модулей разработанных программ и свидетельства об их отраслевой регистрации, акты внедрения устройств вихретокового контроля ОК сложной формы. Разработана математическая модель для численных расчётов индуктивности МБП, представленного в виде дискретной токовой шины с общим электромагнитным полем. Обосновано определение границ конструктивно неограниченных квази-стационарных полей синфазных токовых элементов для расчёта индуктивности преобразователей. Даны критерии выбора оптимальных конструктивных размеров МВП для многофакторного экспресс-контроля геохметрических параметров ОК сложной формы в широком диапазоне изменения контролируемых факторов. Предложена методика комплексной обработки измерительной информации многоканальной аппаратуры экспресс-контроля с автоматической селекцией контролируемых факторов но сигналам МВП с сильной электромагнитной связью первичных преобразователей. Исследованы основные характеристики возбуждающих полей МВП и полей вихревых токов ОК. Установлено, что в случае использования в качестве информативной компоненты комплексной составляющей сопротивления, выбор оптимального диапазона изменения зазоров по условию наибольшего изменения вносимой индуктивности получается при значении относительного зазора Ghz/D3 » 0. Предложена математическая модель и алгоритмы численных расчётов электромагнитных полей дискретных токовых элементов, с помощью которых исследованы характеристики комплексной составляющей сопротивлений, учитывающие изменение границ сечений конструктивно неограниченных магнитных потоков преобразователей. Даны критерии выбора оптимальных конструктивных размеров МВП для многофакторного экспресс-контроля геометрических параметров ОК сложной формы в широком диапазоне изменения контролируемых факторов. Предложена методика комплексной обработки измерительной информации многоканальной аппаратуры экспресс-контроля с автоматической селекцией контролируемых факторов по сигналам МВП с сильной электромагнитной связью первичных преобразователей, позволяющая повысить помехозащищённость устройств вихретокового контроля. Создан многоканальный компьютеризированный лабораторный стенд для исследований электромагнитных систем, который используется в промышленности, научных исследованиях и учебном процессе. Принцип построения ортогональных матричных вихретоковых преобразователей с сильной электромагнитной связью для многофакторного экспресс-контроля перемещений и геометрических параметров ОК сложной формы при одностороннем доступе к зонам контроля. Математическая модель для численных расчётов электромагнитных полей ПНо МВП и вихревых токов ОК, учитывающая переменные сечения магнитных потоков ТЭ дискретной токовой шины. Критерии выбора оптимальных конструктивных параметров дискретной токовой шины устройства бесконтактного экспресс-контроля перемещений п геометрических параметров ОК. Методика определения перемещений и геометрических параметров объектов сложной формы и структура многоканальной аппаратуры для систем экспресс-контроля перемещений и геометрии рельсов при повышенных зазорах безопасности. Контроль технического состояния пути железнодорожного пути является необходимой операцией управления движением железнодорожного транспорта. В комплекс мероприятий по определению состояния пути входит контролі» взаимного положения рельсовых нитей относительно друг друга, а также геометрии каждого рельса. Ширина железнодорожной колеи представляет собой один из факторов, определяющих безопасность движения транспорта, и зависит от взаимного положения и геометрии рельсов. Сбор информации об их состоянии для систем управления движением поездов осуществляется с помощью мобильных устройств контроля, выполняющих комплексную компьютерную диагностику железнодорожного пути. Номинальная ширина 6КЛ рельсовой колеи на прямых и радиусных участках определяется путём измерения расстояния между рабочими кантами рельсов на уровне мм от средней точки верха головки рельса (рис. Величины 6КЛ приведены в таблице 1. В путеизмерительных компьютеризированных вагонах-лабораториях определяется отклонение (ііу^ + Ду1^) ширины колеи от нормативного значения 6Кл0 М‘. КЛо.