УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА КОЛЕС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 1998 года по МПК B61K9/12 G01B7/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров колес железнодорожного подвижного состава.

Известно устройство для измерения проката колес железнодорожного подвижного состава [1], содержащее измерительный рельс, преобразователь зазора и блок регистрации, регулятор скважности и последовательно соединенные формирователь стартостопного сигнала, шаговый генератор, распределитель импульсов и ключевые элементы. Измерительный рельс имеет профиль эталонного колеса, образованного большим количеством измерительных упругих элементов. Если измеряемое колесо имеет форму эталона, упругие элементы не деформируются и по всей длине имеют одинаковую проводимость. В случае прокатывания колеса, имеющего профиль, отличающийся от заданного, упругие элементы подвергаются упругим деформациям, величины которых пропорциональны износу колеса. Сигналы, пропорциональные упругим деформациям элементов, подаются на регистрирующий блок через ключевые элементы.

Ясно, что в реальных условиях при прохождении подвижного состава, создающего знакопеременные нагрузки на рельс, многочисленные элементы не смогут сохранить в течение необходимого времени заданную общую кривую измерительного рельса, что делает бессмысленным использование устройства [2].

Известно также устройство для измерения проката колес, снабженное эталонным колесом, которое устанавливают перед изменением на рельс и по нему настраивают измеритель перемещений, после чего эталонное колесо убирают.

В случае незамеченного механического смещения известного измерителя перемещений из зафиксированного положения сигналом о его неисправности может быть массовый дефект или, наоборот, сплошное высокое качество всех измеренных колес.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому является устройство [3] для измерения проката колес железнодорожного подвижного состава, принятое в качестве прототипа заявляемому и содержащее установленный у рельса для взаимодействия с ребордой колеса датчик величины неровностей колеса, управляемый коммутатор, масштабные преобразователи, сумматор и регистрирующий блок. Для повышения точности измерения оно снабжено интегратором, включенными последовательно дифференцирующими блоками, вход первого из которых подключен к соединенному с одним из выходов сумматора выходу датчика величины неровностей, а другой выход соединен через один из масштабных преобразователей с другим входом сумматора. Третий вход сумматора через другой масштабный преобразователь соединен с одним из выходов другого дифференцирующего блока, другой выход которого подключен к управляющему входу управляемого коммутатора. Информационный вход последнего соединен с выходом сумматора, а выход подключен к интегратору, соединенному одним из выходов с выходом коммутатора, а выходом - с регистрирующим пороговым блоком и подключенным к другому входу последнего задатчиком величины неровностей колеса.

Однако известное устройство основано на предположении, что все измеряемые колеса имеют идеальные реборды. В случае отклонения окружности реборды от эталона возникнут пропуски мест проката, что недопустимо для обеспечения безопасности движения.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения диаметра железнодорожного колеса и выявления мест проката железнодорожного колеса.

Цель достигается тем, что на рельсовом пути пункта контроля монтируется измерительный рельс, длина которого превышает длину окружности измеряемого колеса. В отверстиях измерительного рельса установлены вертикальные подпружиненные датчики так, что поверхность проверяемого колеса может одновременно взаимодействовать только с тремя датчиками. Сигнал с трех датчиков снимается только в момент, когда один из них будет утоплен за плоскость головки измерительного рельса. Из геометрии известно, что через три точки можно провести только одну окружность, поэтому сигнал с трех датчиков можно сравнить с сигналами эталонной окружности из ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и при выявлении несовпадения этих сигналов привести в действие механизм, отмечающий краской поврежденное место колеса и сигнал о неисправности. Так как железнодорожный подвижной состав перемещается на тележках со спаренными колесами, расстояние между центрами которых меньше, чем длина окружности одного колеса, то устройство снабжено логическими элементами для управления одновременным и раздельным измерением диаметра каждого из колес одной тележки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 и 3 - механизм нанесения меток на колесо; на фиг.4, 5 и 6 - принцип работы устройства.

Устройство для измерения диаметров железнодорожных колес и выявления проката, превышающего установленный, содержит датчики 1, например типа ПЛИ 063 [4], точность измерения которых при амплитудно-логическом способе обработки выходного сигнала имеет цену единицы наименьшего разряда 0,05 мм при шаге винтовой канавки 14 мм. Датчики 1 смонтированы внутри каждого из пары измерительных рельсов 2, длина которых превышает по отдельности длину окружности измеряемого колеса и расположена так, что с рабочей поверхностью колеса одновременно могут взаимодействовать своими шарнирно укрепленными головками 3 только три датчика 1. Выходы датчиков присоединены к блоку 4 группирования сигналов, выходы которого по относительности связаны со входами управляемых коммутаторов 5 и 6, каждый из которых через масштабные преобразователи 7 и 8 связаны с соответствующими входами сумматоров 9 и 10, вторые входы которых соединены с выходами общего ПЗУ 11. В устройстве предусмотрен синхронизатор 12 к ПЗУ, сумматорам и масштабным преобразователям. Выходы с сумматоров 9 и 10 по отдельности присоединены к регистрирующему блоку 13 и сигнальному блоку 14. Первый по ходу движения проверяемых колес датчик непосредственно через счетчик 15 колес связан со входом регистрирующего блока 13, выход которого соединен с механизмом 16 нанесения меток. В конце измерительного рельса 2 установлен генератор 17 сигнала прохода, связанный с выходом последнего датчика 1 и блоком 4 группирования сигналов датчиков. Выходы генератора 17 подключены к блоку 4 группирования сигналов и регистрирующему блоку 13.

Механизм 16 нанесения меток на неисправные колеса (фиг. 2 и 3) содержит резервуар 18 для жидкой краски, находящейся под давлением сжатого воздуха, сообщенный трубопроводами 19 и 20 с клапанными приспособлениями 21, которые могут приводится в действие отдельными электрическими приводами (не показаны) по сигналам с регистрирующего блока 13 и уплотненного датчика 1 в момент воздействия колеса на этот датчик и открывающий отверстие в соответствующем сопле 22, выбрасывающем в направлении колеса краску.

Измерение диаметра колес.

Колесо 23 при движении по измерительному рельсу 2 наезжает на три датчика 1а, 1б и 1в (фиг.4). В момент, когда головка 3 среднего датчика 16 будет утоплена за поверхность измерительного рельса полностью, может осуществляться считывание сигнала со всех трех датчиков, эпюры сигналов которых изображены на графике "с". Так как на рабочей поверхности измеряемого колеса 23 оказалась выбоина 24 (изображена без соблюдения масштаба), то головка датчика 1а не будет утоплена до заранее заданного значения, как например, головка датчика 1в, взаимодействующая с исправной рабочей поверхностью нормального круга.

Эти сигналы после соответствующего масштабирования поступают в сумматор 9 или 10, где сравниваются с импульсами эталонной окружности из ПЗУ 11, которые изображены на фиг.4. После сложения сигналов от датчиков 1а, 1б и 1в с сигналами от ПЗУ остается разностный сигнал f (эпюра "е" на фиг.4), который поступает в регистрирующий блок 13 и сигнальный блок 14. сигнал с блока 13 приводит в действие механизм 16 нанесения меток.

На фиг. 5 изображен случай выявления ползуна с большой площадью, и колесо утапливает почти одинаково все три датчика (окружность нормального колеса изображена пунктиром). В этом случае разностные сигналы i и k будут выделены от двух датчиков. Сигналы i и k также сравниваются между собой и в случае равенства вырабатывается сигнал, извлекающий из ПЗУ 11 информацию о диаметре колеса, соответствующего норме или выходящего из нее в ту или другую сторону.

На фиг. 6 выбоина в колесе обнаружена третьим датчиком справа.

Технико-экономические преимущества.

Предлагаемое устройство позволяет определять диаметр измеряемого колеса на ходу и выявлять любые отклонения окружности колеса от эталона, вызванные образованием скользунов, выбоин и т.д. Головки датчиков свободно размещены в отверстиях измерительного рельса на сравнительно большом расстоянии друг от друга, чем в аналоге, указанным вторым, что предохраняет датчики от загрязнения, так как грязь продавливается внутри полости, где размещены датчики и не влияет на точность измерения.

Каждое неисправное колесо отмечается краской в районе повреждения рабочей поверхности на вертикальной стенке бандажа, характер неисправности и порядковый номер колеса фиксируются блоком регистрации, причем при одновременном измерении проката у двух колес, перекатывающихся по одному измерительному рельсу в составе тележки, сигналы датчиков идентифицируются управляемыми коммутаторами 5 и 6 вместе с блоком 4 группирования сигналов и обрабатываются раздельно друг от друга.

Источники информации
1. А.с. СССР, 1043483, кл. G 01 B 7/12, B 61 K 9/12, 1983.

2. А.с. СССР, 677972, кл. B 61 K 9/12, 1979.

3. А.с. СССР, 1337300, кл. B 61 K 9/12, 1987.

4. Конюхов Н.Е., Медников Ф.М., Нечаевский М.Л. Электромагнитные датчики механических величин. -М.: Машиностроение, 1987. стр. 223-224.

Использование: в измерительной технике для измерения геометрических параметров колес железнодорожного подвижного состава. Сущность изобретения: на рельсовом пути размещены чувствительные к давлению датчики величины неровностей колеса на всем расстоянии измерительного рельса, превышающего по своей длине длину окружности колеса. Датчики установлены друг от друга на таком расстоянии по осевой линии измерительного рельса, что рабочая поверхность колеса может одновременно взаимодействовать только с тремя чувствительными элементами датчиков. Сигналы от трех датчиков обрабатываются логической схемой и сравниваются с эталонными сигналами. В случае несовпадения по амплитуде указанных сигналов приводится в действие механизм, отмечающий краской поврежденное колесо, и сигнальный блок. Одновременно в регистрирующем блоке фиксируется неисправность колеса с указанием его порядкового номера и характера погрешности. Измерение колес осуществляется при движении подвижного состава одновременно для тележки, содержащей пару колес с обеих сторон. 6 ил.

Устройство для измерения диаметра колес железнодорожного подвижного состава, содержащее установленные в измерительном рельсе датчика величины неровностей колеса, управляемые коммутаторы, масштабные преобразователи, сумматоры и регистрирующий блок, входы которого соединены по отдельности с выходами сумматоров, входы которых соединены с выходами масштабных преобразователей, связанных через управляемые коммутаторы с выходами датчиков, отличающееся тем, что датчики размещены в полости измерительного рельса с возможностью взаимодействия чувствительных элементов датчиков с рабочей поверхностью колеса в трех точках ее окружности и снабжено блоком группирования сигналов, счетчиком колес, генератором сигнала прохода тележки, постоянным запоминающим устройством сигналов эталонной окружности, синхронизатором, сигнальным блоком и механизмом нанесения меток на вертикальную стенку бандажа измеряемого колеса, причем выходы всех датчиков соединены с входами блока группирования сигналов, а выходы первого и последнего датчиков на измерительном рельсе по ходу движения измеряемого колеса соединены также с входами счетчика колес и генератором сигнала прохода тележек соответственно, а выходы блока группирования сигналов - с управляемыми коммутаторами, вход каждого из сумматоров соединен с отдельным выходом постоянного запоминающего устройства сигналов эталонной окружности и выходом синхронизатора, присоединенного также к вторым входам масштабных преобразователей, и механизм нанесения меток выполнен из двух трубопроводов, сообщающих резервуар для краски, находящейся под давлением сжатого воздуха, с соплами через клапанные приспособления, приводы которых соединены с общим выходом регистрирующего блока и по отдельности с выходами прилегающих датчиков.