Измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке Советский патент 1992 года по МПК B21C51/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса в процессе прокатки на колесопрокатном стане.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке, содержащий датчик перемещения каретки коренных валков, датчик перемещения салазок нажимных валков, узел суммирования и узел вычитания, при этом выход датчика перемещения каретки коренных валков соединен с одним из входов узла суммирования и одним из входов узла вычитания, а выход датчика перемещения салазок нажимных валков соединен с

другим входом узла суммирования и другим входом узла вычитания; в состав устройства также входит нелинейный элемент, вход которого соединен с выходом узле вычитания, а выход - с дополнительным входом узла суммирования.

Недостаточная точность измерения внутреннего диаметра обода колёса в процессе прокатки в известном устройстве определяется тем, что при аппроксимации в нелинейном элементе не учитываются меняющиеся ввиду переточек и износа радиусы коренных и нажимных валков.

Цель изобретения - повышение точности измерения внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке.

х| ы

ы

4 СО

На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке; на фиг. 2 - схема прокатки колеса на колесопрокатном стане.

Измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного кояеса при прокатке содержит датчик 1 перемещения каретки коренных валков, выход которого соединен с одним из входов первого узла 2 вычитания и с одним из входов первого сумматора 3. выход первого узла вычитания соединен с входом первого преобразователя 4, одним из входов второго узла 5 вычитания и входом второго преобразователя б, выход первого преобразователя 4 соединен с вторым входом второго узла 5 вычитания, выход датчика 7 перемещения салазок нажимных валков соединен с вторым входом первого узла вычитания 2 и вторым входом первого сумматора 3, выход которого соединен с одним из входов третьего узла 8 вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя 6, выход третьего узла 8 вычитания соединен с одним из входов второго сумматора 9, второй вход которого соединен с выходом задатчика 10 начального внутреннего диаметра обода колеса.

Измеритель работает следующим образом.

Перед началом прокатки партии колес в стан загружается холодное колесо с размерами внешнего и внутреннего диаметров обода, равными известным величинам соответствующих диаметров обода горячего колеса Do и do.

Нажимные и коренные валки сводятся до упоро в колесо. Эти положения механизмов стана принимаются за начало отсчетов перемещений каретки и салазок стана.

В процессе прокатки происходит увеличение внешнего D и внутреннего d диаметров обода колеса.

Точка О не меняет своего положения в пространстве вследствие фиксированного положения верхнего и нижнего наклонных валков в процессе прокатки (наклонные валки не показаны).

В момент начала прокатки колеса значения расстояний S и I относительно точки О определяются следующим образом:

S0 r0+f(Ro+Si)2-a2

(1)

loH(Ro+S2)2 -Ь2-г0 . (2) где Го и RO - известные величины внутреннего и внешнего радиусов обода колеса перед прокаткой на стане:

Si и $2 - радиусы коренных и нажимных валков соответственно;

а и b - расстояния между осью прокатки и осью коренного валка, осью прокатки и осью нажимного валка соответственно.

В любой момент времени в течение процесса прокатки колеса значения S и I определяются как

20

1ST rT+-J(RT+ Si)2-a2 , (3)

(Rri- S2) . (4)

15 где гт и RT - текущие величины внутреннего и внешнего радиусов обода колеса.

При этом каретка и салазки стана Осуществляют перемещения

- + VCRr + -V(Ro4-Si7-a ;(5) Дс(0 - + V(R0 + SzY - bz

-VRT+S2r-b ;(6} где Д г - приращение внутреннего диаметра

обода, Дг гт-г0.

Аналитические выражения, определяющие связь между перемещением Л каретки коренных валков, перемещением Д с салазок нажимных валков, величинами внешнего R и внутреннего г радиусов обода колеса имеют вид:

Л к- (RT+Si)2-a2+-)((RT-bS2)2-b2- -1|(Ro+Si)2-a2-()2-b2 , (7) Д к+ Дс л 7рт+31)2-а2: т+ S2 )2-b21 -A|(Ro+Si)2-a2+(R0+S2)2--b2+2Ar. (8)

В процессе прокатки на выходе датчика перемещения каретки коренных валков формируется сигнал, пропорциональный Д|,

а на выходе датчика перемещения салазок нажимных валков 7 формируется сигнал, пропорциональный Дс.

Эти сигналы суммируются в узле 3 и вычитаются в узле 2. Сигнал с выхода узла

2, пропорциональный величине с. поступает на вход узла 4, вход узла 6 и один из входов узла 5. На выходе преобразователя 4 формируется сигнал, пропорциональный

величине

, ,

Fi -J (RT+Si)2-a2+ -J(Rr«-S2)2-b2-(Ro+Si)2-a2--J(R,S2)2-b2- D. (9) где ЛО- приращение внешнего диаметра обода колеса

A D (RT-R0)-2.

Этот сигнал вычитается в узле S из сигнала, пропорционального величине с. На выходе узла 5 формируется сигнал, про- порциональный величине приращения внешнего диаметра обода колеса ДО.

На выходе преобразователя 6 формируется сигнал, пропорциональный величине

,, ,,

F2 -I (Rr+S i)2-a2- -J (RT+S2)2-b2-(Ro+Sif-a2 (R0+S2)2-b2 .(10)

Этот сигнал вычитается в узле 8 из сигнала. пропорционального величине Д с.

Сигнал с выхода узла 8, пропорциональный величине приращения внутреннего диаметра обода колеса Д d, суммируется в сумматоре49 с сигналом, г1ропорциональ- ным канальному внутреннему диаметру обода колеса do, поступающим с выхода за- датчика 10. На выходе узла 9 формируется сигнал, пропорциональный величине внутреннего диаметра обода колеса d.

FI и F2 определяются путем построения с использованием ЭВМ граничных зависимостей и определения средних значений FI и F2 внутри каждого сектора.

Одна граничная зависимость каждого сектора определяется путем задания в (7) изме нения величины Д k-Дс от нуля до максимального значения и получения в каждой точке задания значений RT при полном взз- имном переборе значений Si и S2. При под- становке каждого значения RT в (9) и (-10) определяются соответствующие значения F, из которых в качестве FI и F2 выбираются максимальные значения.

Другая граничная зависимость каждого сектора определяется аналогично, при этом в качестве точек граничных зависимостей FI и F2 выбираются значения, имеющие минимальную величину.

Определение величины приращения внешнего диаметра обода колеса в данном устройстве осуществляется в соответствии с аналитическим выражением (7), путем вычитания величины Дс из величины Д k в узле 2, преобразования полученной величи- ны в элементе 4 в величину FI и вычитания

полученной величины FI из величины в узле 5, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный приращению внешнего диаметра обода колеса Д D.

Определение величины приращения внутреннего диаметра обода колеса в данном устройстве осуществляется в соответствии с аналитическим выражением (8) путем суммирования величинД k и Дс в узле 3, преобразования величины Д k-Д с в элементе 6 в величину F2 и вычитания величины F2 из величины Дк+ Дс в узле 8, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный приращению внутреннего диаметра обода колеса Ad.

Определение величины внутреннего диаметра обода колеса осуществляется суммированием величины Д d с величиной начального внутреннего диаметра обода колеса в узле 9. на выходе которого получается сигнал, пропорциональный величине внутреннего диаметра обода колеса, что повышает точность измерения.

Формула изобретения

Измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке, содержащий датчик перемещения каретки коренных валков, датчик перемещения салазок нажимных валков, первые сумматор и узел вычитания, причем датчик перемеще- .ния каретки коренных валков соединен с первыми входами первых сумматора и узла вычитания, а датчик перемещения салазок нажимных валков соединен с их вторыми входами, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерения него введены задатчик начального внутреннего диаметра обода колеса, второй сумматор, второй и третий узлы вычитания, два преобразователя, входы которых подключены к выходу первого узла вычитания, а выходы -. к первым входам соответственно второго и третьего узлов вычитания, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первых узла вычитания и сумматора, выход задатчика начального внутреннего диаметра обода колеса соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего узла вычитания.

epuzj

фаг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении внутреннего диаметра ободов ч железнодорожных колес в процессе прокатки на колесопрокатном стане. Целью изобретения является повышение точности измерения внутреннего диаметра обода колеса. В измеритель внутреннего диаметра обода железнодорожного колеса при прокатке, содержащий датчик перемещения каретки коренных валков, -датчик перемещения салазок нажимных валков, сумматор и узел вычитания, дополнительно введены второй и третий узлы вычитания, первый и второй преобразователи, второй сумматор, задатчик начального внутреннего диаметра обода колеса. Устройство позволяет осуществлять в автоматическом режиме измерение- внутреннего диаметра обода колеса, а также приращения внутреннего и внешнего диаметров обода колеса при прокатке на колесопрокатном стане. 2 ил. (Л С