Установка для измерения отклонения колес железнодорожных транспортных средств

 

Изобретение относится к измерению отклонения колес железнодорожных транспортных средств. Устройство позволяет получить три периферических профиля зоны контакта поверхности качения колес, когда железнодорожное транспортное средство перемещается по установке с невысокой скоростью. Как только данные обработаны компьютерным оборудованием в реальном времени, обнаруживаются отклонение и ошибка формы. Установка составлена из оборудования, находящегося у основания рельсового пути и образуемого ходовой опорой с ее защитным рельсом, датчиками положения колеса, системой для восприятия радиальных смещений и электронной системой управления. Эта система передает данные на компьютерное оборудование, где осуществляется обработка и набирается статистика и в котором отображаются и хранятся результаты. Технический результат - возможность изучения разных причин возникновения проблем для своевременного их устранения. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к установке для измерения отклонения колес железнодорожных транспортных средств, которая сконструирована для получения трех профилей окружности зоны контакта поверхности качения колес железнодорожных транспортных средств, когда они с низкой скоростью перемещаются по этой установке.

Установка согласно этому изобретению может быть сооружена на любом типе рельсового пути, по которому транспортные средства перемещаются со скоростью прохождения стрелочного перевода, и может быть расположена внутри депо или снаружи от него. Измерения, выполненные на транспортных средствах, которые перемещаются по этим путям, обрабатываются и направляются в центр текущего ремонта подвижного состава, так что там могут быть выполнены операции по исправлению каких-либо дефектов, обнаруженных в колесах.

Как известно, при отклонении железнодорожных колес сверх заданных величин появляются вибрации и шум, уровень которых повышается по мере увеличения скорости движения.

Наличие плоских мест на дорожке качения также приводит к ощутимому снижению комфорта.

Поэтому современные поезда подвергаются все более и более строгим осмотрам для проверки их соответствия жестким современным требованиям, касающимся безопасности и комфорта. В этих условиях важно осуществлять контроль состояния дорожки качения, с тем, чтобы можно было обнаружить любой тип дефекта.

В том случае, когда проводится профилактический уход за колесами железнодорожных транспортных средств, необходимо осуществлять систематический контроль их отклонения и устранять неисправности, поэтому вложение средств в создание установки для измерения отклонения колес железнодорожных транспортных средств при их движении со скоростью прохождения стрелочного перевода немедленно отражается в виде повышенного уровня комфортности и заметного ускорения работ по проведению технического обслуживания с сопутствующей этому экономией затрат.

Известны документы, в которых рассматривается проблема измерения состояния колес железнодорожных транспортных средств. Так, в заявке на патент ES P 9501305 описаны установка и способ для измерения параметров колес при движении железнодорожных транспортных средств с использованием лазерных генераторов и фотоаппаратов для получения изображений, соответствующих профилю или диаметру колеса, причем эти изображения направляются к аналитическому оборудованию, а результаты анализа передаются на компьютер для обработки и воспроизведения на мониторе; в европейском патенте ЕР-А-0467984 описана установка для выявления профиля вагонных колес посредством использования блока с подсветкой, блока с контактным датчиком и процессором для обработки данных; в патенте Японии JP-A-06-123608 описано устройство для измерения колес посредством получения изображений, соответствующих форме поверхности качения и внутренней поверхности колес, и для выявления посредством расчетов, выполняемых на основе этих изображений, формы поверхности качения и диаметра колес.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать установку, которая позволяет выполнить копирование трех идущих по окружности профилей поверхности качения колеса. Вычерчивая эти информационные графики формы, соответствующей отклонению колеса (внешний вид которых имеет форму многоугольника, форму листа клевера и т.д.), можно изучить разные причины возникновения проблем и своевременно устранить их. Подобным же образом изобретение позволяет обнаружить на колесах плоские места, безотносительно их положения на поверхности качения, посредством трех графиков, получение которых обеспечивает установка.

Установка согласно изобретению имеет полезную длину, которая, по меньшей мере, равна развертке окружности колеса, профиль которого желательно получить, причем эту длину можно разделить на необходимые участки измерения в соответствии с конструктивным критерием.

В установке согласно изобретению базой для измерения отклонения является максимальная окружность фланца, перпендикулярного оси колеса. Поскольку эта зона не является активной, в упомянутом фланце отклонение отсутствует.

Согласно изобретению установка в каждой из своих частей и для каждого рельса рельсового пути, в основном, содержит внутренний направляющий и ограждающий рельс и наружный направляющий уклон, который образует угол 45^o и который воздействует на ходовой скос на внутренней поверхности колеса, при этом защитный рельс и уклон взаимодействуют с тем, чтобы сцентрировать колесо и предотвратить какое-либо его боковое смещение в течение измерения, стальной профиль, который образует опору при движении колеса и который, как только колеса сцентрированы, уменьшает свою толщину, приводя к тому, что движение происходит на той части ходового профиля колеса, которая противоположна его фланцу, и тем самым оставляя пространство для проведения измерения, пневматическую подсистему, которая, когда проходит вагон, приводит в действие измерительную установку, приподнимая ее компоненты и отводя их сразу же после завершения измерительной операции, L-образную базовую линейку, которая находится в контакте с фланцем колеса при его прохождении и которая жестко подсоединена к основанию, которое может быть поднято пневматическими цилиндрами, механические щупы, которые воспринимают смещение между фланцем колеса, берущимся в качестве базовой зоны, и тремя точками его ходового профиля, который должен быть измерен, вызывая генерирование электрических сигналов, которые используются для определения окружного профиля колеса, электронную систему для обработки упомянутых сигналов, компьютерную систему для представления на мониторе графиков, показывающих профиль, отклонение и ошибки формы колеса.

Установка согласно изобретению предпочтительно включает два пневматических цилиндра для подъема основания базовой линейки.

Кроме того, упомянутые механические щупы состоят из узких линеек, которые соединены друг с другом у основания базовой линейки посредством отдельных шарнирных механизмов и которые действуют непосредственно на потенциометры, генерирующие упомянутые электрические сигналы. Предпочтительно, чтобы установка включала три таких линейки.

Согласно изобретению на упомянутых шарнирных механизмах установлены кодирующие устройства для генерирования электрического сигнала вращения, от которых косвенным образом получается смещение упомянутых линеек по отношению к профилю окружности колеса.

Согласно изобретению целесообразно, чтобы на упомянутые шарнирные механизмы действовало усилие со стороны пружин, которые заставляют линейки всегда оставаться в контакте с ходовым профилем колеса.

Краткое описание фигур Ниже изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематически представлена установка, сконструированная согласно изобретению, и на которых: на фиг. 1 представлены очертания части установки, согласно изобретению; на фиг. 2 представлен вид сверху по высоте части установки, согласно изобретению; на фиг. 3 представлен завершенный вид установки, согласно изобретению.

Подробное описание изобретения Как можно видеть на фиг. 1, установка согласно изобретению включает внутренний направляющий и защитный рельс 1, который взаимодействует с наружным направляющим уклоном 2. Этот уклон образует угол 45^o и действует на ходовой скос на наружной поверхности колеса. Уклон 2 взаимодействует с защитным рельсом 1 так, чтобы предотвратить какое-либо смещение колеса в течение проведения измерения, при этом колеса остаются полностью сцентрированными.

Ходовая опора 3, состоящая из стального участка, образует продолжение головки рельса. Как только колесо центрируется посредством использования защитного рельса 1 и уклона 2, ходовая опора 3 уменьшает свою толщину, в результате чего движение происходит по части, противоположной фланцу колеса, и таким образом остается пространство для выполнения измерений.

Механические щупы 4, которые действуют непосредственно на потенциометры 5 (фиг. 2 и 3), используются для восприятия смещений, которые имеют место между фланцем колеса (базовая зона) и тремя точками ходового профиля, в которых желательно провести измерительную операцию. Как вариант, могут быть использованы кодирующие устройства 6 (фиг. 2 и 3), которые, будучи расположенными на шарнирных механизмах 9 (фиг. 2), подают сигнал вращения, от которого косвенным образом получают величины смещений. Таким образом, когда колесо проходит по измерительной установке, получается электрический сигнал, который отображает разность по высоте между фланцем колеса и точкой его ходового профиля, в которой желательно получить окружной профиль колеса.

Как указывалось ранее, полезная длина измерительного устройства по меньшей мере равна длине развертки окружности колеса, профиль которого должен быть получен, причем эта длина может быть разделена на необходимые измерительные участки в соответствии с конструктивным критерием. Каждый измерительный участок охвачен воспринимающей системой, которая состоит из пневматической подсистемы 7, базовой линейки 8 и трех линеек 4, которые образуют вышеупомянутые механические щупы.

Пневматическая система 7, которая приводится в действие датчиком, включаемым тогда, когда колесо проходит по измерительной установке, приподнимает систему восприятия смещения, так что колесо может быть приведено в соприкосновение с линейками 4. Эта подсистема 7 приводит в действие измерительную установку, когда проходит вагон, приподнимая компоненты установки и отводя их сразу же после завершения измерительной операции. Кроме того, установка может быть выключена с тем, чтобы обеспечить прохождение вагона без проведения измерений.

Базовая линейка 8 имеет L-образную форму и при прохождении колеса входит в соприкосновение с фланцем последнего, с опиранием посредством ее L-образной формы также и на внутреннюю поверхность колеса. Эта линейка 8 сконструирована таким образом, чтобы она служила в качестве базы для измерения отклонения, и жестко подсоединена к основанию 14, которое может быть приподнято пневматическими цилиндрами, предпочтительно двумя цилиндрами. Этот узел может перемещаться по вертикали с тем, чтобы войти в соприкосновение с ходовым профилем колеса, и может перемещаться в поперечном направлении, чтобы приспосабливаться к внутренней поверхности колеса и гарантировать, что профили окружности всегда получаются в пределах плоскости, перпендикулярной плоскости колеса.

Линейки 4 выполнены весьма узкими, при этом каждая из них соединена с основанием 14 базовой линейки 8 посредством одного из упомянутых шарнирных механизмов 9. При этом допускается только вертикальное смещение, так что три линейки 4 всегда удерживаются параллельно базовой линейке 8. Эти шарнирные механизмы 9 ответственны за предотвращение какой-либо возможной ошибки вращения, которая могла бы исказить смещение, измеренное между базовой линейкой 8 и тремя другими линейками 4. При этом независимо от положения, в котором происходит контакт между колесом и линейками 4 (у концов или в промежуточной зоне), установка согласно изобретению выдает правильное значение разности по высоте между фланцем и точкой ходового профиля колеса, в которой желательно получить окружной профиль колеса.

Шарнирные механизмы 9 подвергаются действию пружин 10, которые всегда удерживают линейки 4 в контакте с ходовым профилем колеса. Вертикальное смещение каждой из этих линеек 4 по отношению к базовой линейке 8 может быть передано непосредственно к соответствующему потенциометру 5, сигнал которого, обработанный должным образом, будет использован для получения окружного профиля соответствующего колеса относительно окружности его фланца, имеющей максимальный диаметр.

Это вертикальное смещение также может быть измерено в установке согласно изобретению косвенным образом посредством использования кодирующих устройств 6, которые устанавливают на шарнирные механизмы 9, при этом кодирующие устройства связывают поворот шарнирных механизмов с измеряемым смещением.

Зона линеек 4, которая начинает соприкасаться с колесом, специально сконструирована для того, чтобы предотвратить внезапное зацепление и избежать ударов, которые соответствующим образом могут вызвать прекращение работы установки. Кроме того, три линейки 4 смещаются по вертикали, скользят относительно друг друга и создают фрикционное демпфирование, которое поглощает вибрации и силы инерции.

Электронная система 11 обеспечивает электронную обработку сигналов, получаемых от потенциометров 5 и от кодирующих устройств 6, при этом компьютерная система 12 позволяет получить графики, соответствующие профилю, отклонению и ошибке формы колеса, и отобразить их на мониторе 13.

Посредством использования установки согласно настоящему изобретению можно получить точную информацию о каких-либо дефектных отклонениях колес железнодорожных транспортных средств, после чего могут быть приняты меры для их устранения.

В приведенном выше описании изобретения даны его основные аспекты, однако экспертам в этой области будет понятно, что в описанной и представленной установке, не выходя за объем изобретения, могут быть выполнены определенные изменения. Поэтому следует считать, что объем изобретения должен быть ограничен только и исключительно содержанием прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Установка для измерения отклонения колес железнодорожных транспортных средств, имеющая полезную длину, которая по меньшей мере равна длине развертки окружности колеса, профиль которого желательно получить, причем представляется возможным разделить эту длину на необходимые измерительные участки согласно конструктивному критерию, при этом установку конструируют таким образом, что получают три периферических профиля зоны контакта поверхности качения колес с ходовой опорой (3), когда железнодорожные транспортные средства перемещаются с низкой скоростью через упомянутую установку, отличающаяся тем, что она в каждом из ее участков и для каждого рельса пути содержит внутренний направляющий защитный рельс (1) и наружный направляющий уклон (2), который образует угол порядка 45^o и который действует на ходовой скос на внутренней поверхности колеса, причем защитный рельс (1) и уклон (2) взаимодействуют для того, чтобы сцентрировать колеса и предотвратить какое-либо их боковое смещение в течение измерения, стальной профиль, который образует ходовую опору (3) и который, как только колеса сцентрированы по отношению к защитному рельсу (1) и уклону (2), уменьшает свою толщину, приводя к тому, что движение происходит по той части ходового профиля колеса, которая противоположна фланцу, и таким образом остается пространство для проведения измерения, пневматическую подсистему (7), которая, когда проходит поезд, приводит в действие измерительную установку, поднимая ее элементы и отводя их, как только завершена измерительная операция, L-образную базовую линейку (8), которая размещена так, что находится в контакте с фланцем колеса, когда последнее продвигается, и которая жестко подсоединена к основанию (14), которое может быть приподнято пневматическими цилиндрами, механические щупы (4), которые воспринимают смещение между фланцем колеса, берущимся в качестве базовой зоны, и тремя точками его профиля, который должен быть измерен, приводя к генерации электрических сигналов, которые используются для определения периферического профиля колеса, электронную систему (11) для обработки упомянутых сигналов, компьютерную систему (12) для представления на мониторе (13) графиков, показывающих профиль, отклонение и ошибку формы колеса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она включает в себя два пневматических цилиндра для подъема основания (14) базовой линейки (8).

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упомянутые механические щупы (4) состоят из узких линеек, которые соединены друг с другом у основания (14) базовой линейки (8) посредством отдельных шарнирных механизмов (9), и что они действуют непосредственно на потенциометры (5), которые генерируют упомянутые электрические сигналы.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она включает в себя три линейки (4).

5. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кодирующие устройства (6) для генерации электрических сигналов вращения, от которых косвенным образом получают смещение линеек (4) по отношению к профилю окружности колеса, монтируют на шарнирных механизмах (9).

6. Установка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что шарнирные механизмы (9) подвергаются воздействию усилия пружин (10), которые вынуждают линейки (4) всегда оставаться в контакте с ходовым профилем колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3