1. 研究目的与意义（文献综述）

铁路工业在世界运输业中占有重要的地位, 具有速度快、运量大、成本低、对空气污染较小等优点。随着列车速度的提高和运量的加大，轮轨出现的破坏现象越来越严重，我国每年用于维修损伤轮轨的经费多达80亿人民币。
轮轨关系的研究难题之一是轮轨表面波磨问题，钢轨投入使用后,踏面上出现的规律性凸、凹不平现象被称为钢轨波浪形磨耗(简称波磨)，有长波（波长约200～600mm）与短波（约30～80mm）之分。钢轨波磨的存在导致车辆轨道激烈的振动，产生噪声，大大增加了铁路养护部门的维修工作量。钢轨波磨的形成和发展，不仅影响车辆和轨道结构的使用寿命，而且会导致重大脱轨事故的发生。钢轨波磨轻可以通过打磨去除，重则需更换钢轨。但是无论是打磨还是更换钢轨，费用都十分昂贵。所以，研究波磨的形成及降低波磨的方法对于轨道交通具有重要的意义。
在国外方面，人们对波磨的形成进行了相关研究。johoson和gray[1]通过圆盘式实验机再现了钢轨波磨现象，他们认为轮轨系统的共振以及轮轨接触表面塑性变形是钢轨波磨产生的主要原因。suda[2,3]的研究小组通过滚动接触实验台进行研究,建立塑性变形模型解释波磨形成和发展的机理。他认为轮轨系统是自激振动系统，接触表面发生振动的同时发生塑性变形和磨损。通过使用高阻尼材料可以有效预防波磨的产生。akira matsumoto[4]在tsnri中装备滚动实验台进行了接触特性的研究，通过实验再现了波磨并得出波磨产生的几个原因。他认为在曲线轨道上，轮轴会由于纵向蠕变力产生扭振，从而导致车轮和钢轨的滑移最终引起波磨，而波磨的频率等于垂直系统的固有频率而不是扭振频率。
在国内方面，刘钟华和王夏秋[5]在对波磨的研究过程中发现接触共振是波磨形成的一个原因，郑安启认为轮轨接触点上法向力和切向力联合作用导致波磨形成，刘学毅[6]则建立了“轮轨系统垂向-横向-弯曲和扭转空间祸合振动时变模型”将多种因素的作用相结合用来分析波磨的产生。张波[7]在jd-1型实验机上进行了波磨实验，通过改变不同参数的影响得到波磨波长的影响因素，认为波长与载荷无关，而与转速、蠕滑率成正比关系，而减小切向力可以有效减缓波磨的形成。牵引动力国家重点实验室[8]曾建立轮轨滚振实验台来进行波磨再现实验，发现波磨波长与转速的关系，只要车轮滚一圈的时间不是实验台固有频率周期的整数倍附近，就不容易产生波磨。
综合分析国内外研究，发现扭振对波磨的影响鲜有人研究，为此决定建立双轮实验台来进行波磨分析，探究扭振对波磨的影响。在轮轨接触中，纵向蠕变会导致摩擦系数的改变从而改变摩擦力，而摩擦力的改变会引起轮的扭振，这种振动很有可能是造成波磨的原因。对于扭振的测量，是一个难点，主要因为扭振信号信噪比很差，加上横向振动的干扰，使扭振信号提取与分析比较困难。扭振测量主要有两大类方法[9]：接触测量和非接触测量，前者将传感器(应变片，加速度计等)安装在轴上，测量信号经过集流环或者无线电发讯方式传给仪器。非接触测量一般采用‘测齿法’，即利用轴上的码盘、齿轮或其它等分结构，测量角速度的不均匀性而达到测量扭振的目的。在本次实验中，由于轴径较小，拟采用非接触法测量。

2. 研究的基本内容与方案

搭建实验台需要多方面的部分综合在一起，在本次研究中，我主要负责通过labview进行信号采集界面的开发，用来对实验台上的应变片信号进行处理。其主要要求为：（1）掌握力，振动信号的测量原理及labview的使用方法。（2）开发力，振动信号的采集界面。（3）完成力，振动信号的采集，测量，记录。

为了检测力与振动信号，拟采用labview进行信号采集界面的开发。labview是一种编程语言，不同于其他常见的编程语言的是，labview具有图形化编程语言的突出优点[10]。在计算机技术、微电子技术和通信技术高速发展的推动下，虚拟仪器技术在数据采集、测试测量和仪器控制领域得到了越来越广泛的应用。虚拟仪器技术即为采用高性能的模块化硬件，通过与高效灵活的软件相结合来完成测试、测量以及自动化等领域的应用，而labview为虚拟仪器设计者提供了一个轻松，便捷的设计环境。

对于双轮实验台，纵向力和横向力可以利用应变片转化为电信号方便测量，扭振的测量可以采用脉冲时序计数法[11],在被测轴的一端确定一个突齿或凹槽作为键相位点，在轴的另一端安装一个齿盘，在齿盘和键相位旁安装电涡流传感器。由传感器感应齿的时序信号。设定一个高频计数器，由键相脉冲触发计数，齿盘脉冲触发锁存每一时刻计数值，这样就形成一组齿盘脉冲时序计数值。转子平稳旋转时，时序计数值就记录了齿盘的分度信息，当扭振发生时，因瞬时转速的不同，计数值就会发生改变，也就包含了轴扭转角度的信息。从而计算出扭振的变化。将测得的信号通过数据采集卡转化为数字信号传输到labview。

3. 研究计划与安排

第1、2周：搜集有关文献专利资料，完成综述及外文翻译；

第3周：撰写开题报告，实验台细节化；

第4-7周：完成信号采集界面开发；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]k.l.johnson,development ofcorrugations on surfaces in rolling contact. proc. inst. mech. eng1975.

[2] y. suda, h. k. contact vibration with high dampingalloy, wear1996.

[3] y. suda, t. n., k. okamoto, h. komine creepcharacteristics with high damping alloy for corrugation phenomenon. proceedingsof the second mini conference on cm1996.