способ и устройство измерения искажений фактического круга катания рельсового колеса

Формула изобретения

1. Способ измерения искажений фактического круга катания рельсового колеса, например железнодорожного, заключающийся в размещении хорды постоянной длины, определяющей сегмент круга, измерении максимальной высоты сегмента и расчете кривизны дуги по известной математической зависимости между ними, отличающийся тем, что размечают положение хорды в плоскости максимального диаметра гребня (реборды) рельсового колеса, параллельной и удаленной на заданное расстояние относительно круга катания, переносят ее направление и длину на плоскость круга катания, дополнительно после смещения с заданным шагом, например, равным по всей длине хорды, на очередную позицию измерений регулярно, например, в пяти позициях, измеряют и регистрируют ряды соответствующих промежуточных высот и отрезков хорды, кратных шагам по кругу катания, и искажения фактического круга катания оценивают по различиям координат относительно теоретического круга в одноименной плоскости, определяемого математической зависимостью при упомянутой максимальной высоте сегмента.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее две опоры, корпус, установленную на нем с возможностью параллельного перемещения плоскую каретку с закрепленным на одном из ее краев первым измерительным элементом и установленный перпендикулярно первому второй измерительный элемент с пружиной, отличающееся тем, что оно дополнено цепочкой из электрически последовательно соединенных между собой двухканального регистратора, вычислителя и индикатора, первые два из которых соединены с блоком управления, соединенного с электроприводом, имеющим кинематическую передачу, ведущий элемент которой соединен с кареткой, оба упомянутых измерительных элемента выполнены в виде датчиков линейного перемещения, выходы которых соединены со входами двухканального регистратора, корпус выполнен в виде прямолинейной направляющей, на концах которой закреплены электропривод, элементы кинематической передачи к каретке и опоры, последние выполнены в виде призм уголкового сечения, соответствующие полки которых параллельны плоскости каретки, причем второй измерительный элемент жестко закреплен на противоположном краю каретки относительно первого преимущественно бесконтактного измерительного элемента, который ориентирован вдоль направляющей и имеет возможность взаимодействовать с ней так, что упомянутая перпендикулярность соблюдена между подпружиненным измерительным штоком второго, имеющим возможность перемещения, и плоскостью каретки, и он удален от направляющей на расстояние, равное удалению между плоскостями катания и максимального диаметра гребня колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технических измерений при ремонте машин, то есть к измерениям диаметра круга катания колеса, имеющих гребень (реборды), например, для мостовых или козловых кранов, в частности железнодорожного подвижного состава.

Известны способы и устройства для измерения диаметра непосредственно охватывающими скобами или косвенно по длине хорды и высоте сегмента с последующим вычислением, к которым относится «Способ определения радиусов объектов» (авт. св. СССР №1095027, G 01 В 5/08), заключающийся в последовательности изменения величин хорд сегмента и измерения и регистрации соответствующих разностей их высот.

За прототип принято «Устройство для контроля среднего диаметра колец шарикоподшипников» (авт. св. СССР №485302, G 01 В 5/08). Устройство содержит две опоры, корпус, установленную на нем с возможностью параллельного перемещения плоскую каретку, с закрепленным на одном из ее краев первым измерительным элементом, и установленный на поворотном рычаге второй измерительный элемент перпендикулярного первому. Кроме того, с поворотным рычагом соединен вибратор, и каретка соединена с системой пружин.

Способы совмещения базовых (опорных) и измерительных точек на общей поверхности круга катания непригодны для контроля ее изношенности, так как система отсчета претерпела.

Целью изобретения является повышение точности измерения искажений круга катания рельсового колеса.

Сущность изобретения состоит в обособлении плоскостей измерения и отсчета.

К отличительным признакам относятся: размещение опор, определяющих хорду, в плоскости максимального диаметра гребня (реборды) рельсового колеса, которая параллельна и удалена на заданное расстояние относительно круга катания; перенос ее направления и длины на плоскость круга катания, дополнительные регулярные измерения и регистрация рядов соответствующих промежуточных высот и отрезков хорды по кругу катания, кратных шагам, после смещения с заданным шагом, например, равным, по всей длине хорды на очередную позицию измерений; и определение искажений фактического круга катания по различным координатам относительно теоретического круга в одноименной плоскости, который определяют математической зависимостью при упомянутой максимальной высоте сегмента.

Для реализации способа оба упомянутых измерительных элемента устройства выполнены в виде датчиков линейного перемещения, выходы которых соединены со входами двухканального регистратора, корпус выполнен в виде прямолинейной ограненной направляющей. На концах направляющей закреплены электропривод, элементы кинематической передачи к каретке и опоры, последние выполненные в виде призм уголкового сечения, соответствующие полки которых параллельны плоскости каретки. Первый измерительный элемент, преимущественно, бесконтактный, закреплен краю каретки, ориентирован вдоль направляющей и имеет возможность взаимодействовать с ней. Второй измерительный элемент контактного типа жестко закреплен на противоположном краю относительно первого так, что упомянутая перпендикулярность соблюдена между его измерительным штоком, имеющим возможность перемещения под действием пружины, и плоскостью каретки, и он удален от направляющей на расстояние, равное удалению между плоскостями катания и максимального диаметра гребня колеса. Устройство дополнено цепочкой электрически последовательно соединенных между собой, образованной двухканальным регистратором, вычислителем и индикатором, первые два из которых - соединены с блоком управления, соединенным с электроприводом.

На фигуре изображена схема устройства измерения диаметра круга катания рельсового колеса.

Устройство имеет две опоры 1, выполненные в виде призм уголкового сечения.

Корпус выполнен в виде прямолинейной направляющей 2.

На концах направляющей 2 жестко закреплены опоры 1, электропривод 3 и элементы кинематической передачи 4 к каретке 5. Кинематическая передача 4, например, выполнена в виде ходового вала с гайкой. Кроме того, между опорами 1 на направляющей 2 установлена с возможностью параллельного перемещения плоская каретка 5. На одном из краев каретки 5, в частности, ближнем к направляющей 2, закреплен вдоль нее первый измерительный элемент 6, выполненный, в частности, бесконтактным. Второй измерительный элемент 7 жестко закреплен на противоположном краю каретки 5 так, что его подпружиненный измерительный шток имеет возможность перемещаться перпендикулярно плоскости каретки 5. Длина каретки 5 выбрана равной расстоянию между плоскостями катания и максимального диаметра гребня (реборды) колеса, в частности железнодорожного.

Одноименные полки опор 1 закреплены параллельно плоскости каретки 5, играют роль базовых точек по вертикали и определяют длину хорды. Другие полки опор 1 расположены в плоскости параллельной кругу катания и играют роль базовых точек по горизонтальной плоскости.

Оба измерительных элемента 6 и 7 выполнены в виде датчиков линейного перемещения, выходы которых соединены со входами двухканального регистратора 8. Двухканальный регистратор 8 электрически соединен выходом с последовательно соединенными вычислителем 9 и индикатором 10. Управляющие входы двухканального регистратора 8 и вычислителя 9 электрически соединены с выходом блока управления 11, который другим выходом соединен с электроприводом 3.

Принцип работы устройства основан на способе, имеющем особенности размещения базовых точек опор и многократных измерений. Перед измерениями выполняются следующие действия:

- размечают хорду в плоскости максимального диаметра гребня (реборды) рельсового колеса;

- размечают круг катания, который удален на заданное расстояние и параллелен относительно плоскости максимального диаметра гребня;

- переносят (размечают) направление и длину хорды на плоскость круга катания (полученные сегмент и хорда уменьшены из-за конструктивной разницы между радиусами диаметра гребня и круга катания);

- хорду по кругу катания размечают на отрезки, кратные заданным шагам, например, равным;

- измеритель устанавливают на позицию измерений в конец отрезка;

- производят отсчет по обоим измерителям (продольному и ортогональному);

- смещают с заданным шагом на очередную позицию измерений, то есть в конец каждого отрезка и повторяют отсчеты (рекомендуется назначать не менее пяти позиций);

- регистрируют оба последовательных ряда измерений:

- выделяют пару измерений, соответствующих середине хорды и максимуму ортогонального (высотного) значения;

- рассчитывают теоретическую окружность круга катания (кроме того, расчет допустимо вести по координатам пяти точек, которые определяют любую плоскую кривую второго порядка);

- сравнивают расчетные координаты и измеренные;

- находят величины износа рельсового колеса.

Устройство конструктивно определяет удаление между плоскостями, которое задано постоянной длиной каретки 5, и длину хорды по диаметру гребня, которая задана постоянным расстоянием между опорами 1. Постоянство указанных величин упрощает математический расчет. Величина шага и моменты отсчетов задаются блоком управления 11. Для получения информации об износе круга катания колеса достаточно совместить опоры устройства с гребнем колеса, зафиксировать полки опоры на его торце и включить блок управления. При фиксации опор 1 каретка 5 занимает положение, ортогональное плоскости катания колеса, а подпружиненный измерительный шток второго измерительного элемента 7 на любой позиции находится в ней. Фиксация устройства на гребне колеса полезна тем, что он изнашивается в наименьшей степени и тем самым обеспечивается первоначальная база отсчетов, принятая при изготовлении или восстановлении колеса. После цикла измерений в одном сегменте подобные измерения рекомендуется провести в нескольких других, что повысит достоверность информации не только о местном, но и о круговом износе колеса.