(54) Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Intcl6: B61K9/12 G01B 5/20 (54) Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego (43); Zgłoszenie ogłoszono: BUR 19/93 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Sławomir Białas, Warszawą PL Jerzy Piotrowski, Warszawa, PL W UP11/95 Benedykt Ponder, Warszawa, PL PL B1 (57) 1. Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego, w płaszczyźnie pomiaru przechodzącej przez oś koła, zwłaszcza podczas ruchu pojazdu, znamienny tym, że mierzy się współrzędne co najmniej czterech punktów zarysu wewnętrznego obrzeża loda za pomocą zespołu elektrycznych czujników (11) umieszczonych na ruchomym w płaszczyźnie pomiaru suwaku (8) tworzącym bazę pomiarową, który podczas pomiaru dociskany jest do powierzchni bazowych koła (2), zaś położenie obrzeża koła (2) w płaszczyźnie pomiaru mierzy się za pomocą dodatkowego elektrycznego czujnika (12) przemieszczeń pionowych suwaka (8), po czym na podstawie tych danych wyznacza się równanie zarysu, z którego oblicza się szukane wymiary. F ig.1

2 Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego, w płaszczyźnie pomiaru przechodzącej przez oś koła, zwłaszcza podczas ruchu pojazdu, znamienny tym, że mierzy się współrzędne co najmniej czterech punktów zarysu wewnętrznego obrzeża koła za pomocą zespołu elektrycznych czujników (11) umieszczonych na ruchomym w płaszczyźnie pomiaru suwaku (8) tworzącym bazę pomiarową, który podczas pomiaru dociskany jest do powierzchni bazowych koła (2), zaś położenie obrzeża koła (2) w płaszczyźnie pomiaru mierzy się za pomocą dodatkowego elektrycznego czujnika (12) przemieszczeń pionowych suwaka (8), po czym na podstawie tych danych wyznacza się równanie zarysu, z którego oblicza się szukane wymiary. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały czujników (11,12) podawane są poprzez układ przetwarzający (16) do mikrokomputera (17). 3. Urządzenie do pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego w płaszczyźnie pomiaru przechodzącej przez oś koła, zwłaszcza podczas ruchu pojazdu, zaopatrzone w elektryczne czujniki stykowe, znamienne tym, że wyposażone jest w przesuwne poziomo w płaszczyźnie pomiaru jarzmo (4) współpracujące poprzez element oporowy z powierzchnią boczną koła (2), w którym to jarzmie (4) osadzony jest przesuwny pionowo suwak (8) współpracujący poprzez swój element oporowy z krawędzią bazową obrzeża określoną przez maksymalną średnicę koła (2), przy czym suwak (8) zaopatrzony jest w zespół co najmniej czterech elektrycznych czujników (11) do pomiaru współrzędnych zarysu obrzeża koła (2) i elektryczny czujnik (12) przemieszczeń pionowych suwaka (8). 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół elektrycznych czujników (11) usytuowany jest pomiędzy wewnętrznym obrzeżem koła (2) a szyną (1), przy czym czujniki (11) są pochylone w kierunku zarysu wewnętrznego obrzeża pod kątem a od 20 do 60 do osi przemieszczeń pionowych suwaka (8). 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że czujniki (11) zaopatrzone są w dźwigniowe końcówki kontaktowe (13). 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że jarzmo (4) zaopatrzone jest w element pomiarowy (14) do pomiaru rozstawu kół (2) zestawu kołowego, współpracujący z dodatkowym elektrycznym czujnikiem (15) przemieszczeń. 7. Urządzenie według zastrz. 3 albo 6, znamienne tym, że czujniki (11, 12,15) połączone są elektrycznie poprzez układ przetwarzający (16), z mikrokomputerem (17). * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego, zwłaszcza podczas ruchu pojazdu, przeznaczone przede wszystkim do badania geometrii i stopnia zużycia kół jezdnych wagonów podczas bieżących przeglądów technicznych. Dotychczas pomiary cech geometrycznych kół zespołów jezdnych pojazdów szynowych ograniczone są do oględzin i wyrywkowych, ręcznych pomiarów przy użyciu specjalnych przyrządów o konstrukcji zbliżonej do suwmiarki. Wyniki pomiarów porównywane są z wartościami normatywnymi. Pomiary te - tylko koła nieruchomego - wykonywane są podczas postoju pojazdu.

3 Inny sposób pomiaru cech geometrycznych zestawów kołowych polega na ich wymontowaniu z pojazdu szynowego i umieszczeniu pomiędzy kłami na specjalnym stanowisku pomiarowym zaopatrzonym w czujniki pomiarowe pozostające w stałym styku z profilem mierzonym. Czujniki są połączone elektrycznie z przetwornikiem i urządzeniem rejestrującym wskazania czujników. Sposób ten jest czasochłonny, wymaga stosowania specjalistycznych stanowisk pomiarowych oraz powoduje czasowe wyłączenie pojazdu szynowego z ruchu. Nie są znane urządzenia przeznaczone do wykonywania tych pomiarów w czasie ruchu pojazdu. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia umożliwiającego szybki i dokładny pomiar dowolnych cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego, zwłaszcza podczas ruchu tego pojazdu. Sposób według wynalazku polega na tym, że mierzy się współrzędne co najmniej czterech punktów zarysu wewnętrznego obrzeża koła za pomocą zespołu elektrycznych czujników umieszczonych na ruchomym w płaszczyźnie pomiaru suwaku tworzącym bazę pomiarową, który podczas pomiaru dociskany jest do powierzchni bazowych koła. Jednocześnie mierzy się położenie obrzeża koła w płaszczyźnie pomiaru za pomocą elektrycznego czujnika przemieszczeń pionowych suwaka. Sygnały elektrycznych czujników podczas pomiaru podawane są poprzez układ przetwarzający do mikrokomputera wyznaczającego na podstawie tych danych równanie zarysu i obliczającego z wyznaczonego równania szukane wymiary. Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyposażone jest w przesuwne poziomo w płaszczyźnie pomiaru przechodzącej przez oś koła jarzmo współpracujące poprzez element oporowy z powierzchnią boczną koła, w którym to jarzmie osadzony jest przesuwny pionowo suwak współpracujący poprzez swój element oporowy z krawędzią bazową obrzeża określoną przez maksymalną średnicę koła. Suwak zaopatrzony jest w zespół co najmniej czterech elektrycznych czujników do pomiaru współrzędnych zarysu obrzeża koła i elektryczny czujnik przemieszczeń pionowych suwaka. W korzystnym wykonaniu urządzenia zespół elektrycznych czujników usytuowany jest pomiędzy wewnętrznym obrzeżem koła a szyną, przy czym czujniki tego zespołu są pochylone w kierunku zarysu wewnętrznego obrzeża pod kątem a od 20 do 60 do osi przemieszczeń pionowych suwaka. Ponadto czujniki te zaopatrzone są w dźwigniowe końcówki kontaktowe. Dogodnym jest także, jeżeli jarzmo zaopatrzone jest w element pomiarowy do pomiaru rozstawu kół zestawu kołowego, współpracujący z dodatkowym elektrycznym czujnikiem przemieszczeń. Ponadto wszystkie czujniki urządzenia połączone są elektrycznie poprzez układ przetwarzający z mikrokomputerem wykonującym obliczenia. Wynalazek objaśniony jest na podstawie przykładu wykonania urządzenia przedstawionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła w przekroju pionowym, a fig. 2 - schemat urządzenia z fig. 1 w układzie z elektronicznym urządzeniem przetwarzającym i mikrokomputerem. Urządzenie zaopatrzone jest w specjalną szynę 1 o zmniejszonej szerokości, po której toczy się koło 2 zestawu kołowego. Przemieszczenia poprzeczne zestawu kołowego ogranicza element 10. Pod szyną 1 umieszczona jest podstawa 3 przytwierdzona do zabetonowanej w podłożu ramy. W podstawie 3 umieszczone jest przesuwne w kierunku równoległym do osi zestawu kołowego jarzmo 4 prowadzone za pomocą rolek głównych 5 i rolek pomocniczych 6. Jarzmo 4 wyposażone jest w element oporowy współpracujący ślizgowo z powierzchnią boczną koła 2 i sprężynowy mechanizm napinający 7 przymocowany do podstawy 3. W jarzmie 4 osadzony jest przesuwny pionowo suwak 8, prowadzony w rolkach 9, współpracujący poprzez swój element oporowy z zewnętrzną krawędzią zarysu koła 2. Do suwaka 8 przymocowany jest zespół co najmniej czterech elektrycznych czujników 11 do pomiaru współrzędnych zarysu obrzeża koła 2 i element współpracujący z elektrycznym czujnikiem 12 do pomiaru przemieszczeń pionowych suwaka 8. Czujniki 11 usytuowane są pomiędzy wewnętrznym obrzeżem koła 2 a szyną 1 i pochylone w kierunku zarysu wewnętrznego obrzeża koła 2 pod kątem a od 20 do 60 do osi przemieszczeń pionowych suwaka 8. Z czujnikami 11 współpracują dźwigniowe końcówki kontaktowe 13 zakończone cienkimi rolkami. W celu jednoczesnego pomiaru rozstawu kół 2 zestawu kołowego, jarzmo 4 zaopatrzone jest w element pomiarowy 14 z elektrycznym czujni-

4 kiem 15. Czujniki 11, 12, 15, na przykład indukcyjne lub pojemnościowe, połączone są elektrycznie poprzez układ przetwarzający 16 z mikrokomputerem 17. Ruch suwaka 8 w płaszczyźnie pomiaru wymuszany jest przez toczące się po szynie 1 koło 2 współpracujące swymi powierzchniami bazowymi z powierzchniami oporowymi jarzma 4 i suwaka 8. Jako powierzchnie bazowe przyjęto płaszczyznę boczną koła oraz krawędź bazową obrzeża koła określoną przez maksymalną średnicę koła 2. Dosunięte do powierzchni bazowych koła 2 powierzchnie oporowe zapewniają stałe, powtarzalne dla każdego zestawu kołowego, położenie jarzma 4 i suwaka 8 względem koła 2. Wymagany docisk jarzma 4 do koła 2 podczas pomiarów zapewnia mechanizm napinający 1. Powoduje on również przesunięcie jarzma 4 w skrajne położenie po zakończeniu współpracy koła 2 z powierzchniami oporowymi. Odpowiednio dobrany kształt powierzchni oporowych oraz zespół amortyzatorów zabezpieczają układ pomiarowy przed uderzeniami i drganiami. Pomiar profilu koła dokonywany jest za pomocą dźwigniowych końcówek kontaktowych 13 stykających się z kołem 2 poprzez cienkie rolki pomiarowe. Właściwy docisk rolek do badanego koła zapewniają odpowiednie elementy sprężyste. Dźwigniowe końcówki kontaktowe 13 współpracują z czujnikami 11. Czujnik 12 mierzy pionowe przesunięcie suwaka 8 względem jarzma 4 bądź szyny 1. Sygnały elektrycznych czujników 11, 12 podawane są poprzez układ przetwarzający 16 do mikrokomputera 17 wyznaczającego na podstawie tych danych równanie zarysu i obliczającego szukane wymiary, na przykład grubość Og obrzeża w odległości g od powierzchni tocznej dla jednego ze znormalizowanych zarysów. Do mikrokomputera 17 podawane są także sygnały czujnika 15 umożliwiające wyznaczenie rozstawu kół 2 zestawu kołowego na podstawie przemieszczenia elementu pomiarowego 14. Po przeprowadzeniu pomiarów suwak 8 z zespołem czujników 11 i jarzmo 4 mogą być wycofane z położenia pracy za pomocą śrubowych bądź mimośrodowych mechanizmów opuszczania suwaka i przesuwania jarzma w położenie uniemożliwiające kontakt koła z powierzchniami oporowymi.

5 FIG.2

6 RG.1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł