УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ГОЛОВКИ РЕЛЬСА

Полезная модель относится к объектам железнодорожного транспорта, к устройствам технической диагностики рельсового пути и может быть использовано для определения поперечного профиля головки рельса, в частности, в технологии шлифования рельсов.
Известны устройства-аналоги: профилограф типа ПРП-1 (фирмы Рифтэк) и профилограф Railmonitor (фирмы Schmid Engineering AG). Эти профилографы выполнены на базе лазерных датчиков, позволяющих регистрировать сложные дефекты при большом угле сканирования. Определение параметров профиля контролируемого рельса осуществляется в автоматическом режиме, а результаты измерения представляются на мониторе. Профилографы с лазерными датчиками характеризуются высокой стоимостью и им свойственны эксплуатационные неудобства при работе в реальных условиях железнодорожного транспорта из-за влияния солнечных бликов, масляных пятен, практически исключается эксплуатация в зимний период.
9
15
35
35
15
5
35
12
02
04
00
14
02
00
Известны также электронно-механические профилографы, в большей степени являющиеся пригодными к эксплуатации на железнодорожном транспорте (Патент RU 2116214, МКИ В 61 K/, G 01 B/ опублик. 27.07.1998 г. Патент RU 2195524, МКИ E 01 B/, E 01 B/ опублик. 10.02.1999 г. Патент RU 2204803, МКИ G 01 B/, G 01 B/, E 01 B/ опублик. 17.08.2001 г.)
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является профилограф ПКС ПР-0ЭМ, разработанный в сибирском государственном университете путей сообщения, в лаборатории технологии транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава.
Известный профилограф состоит из двух независящих друг от друга элементов: базовой плиты, крепящейся относительно подошвы рельса и координатной рамки с кареткой, устанавливаемых на высокоточную поверхность плиты. Вместе эти два элемента образуют координатную систему, позволяющую производить измерения координат точек поперечного профиля головки рельса с требуемой точностью как на поверхности головки, так и на ее округлениях и боковых поверхностях (230 точек, с шагом 1 градус). При этом датчик линейных перемещений определяет вертикальную линейную координату точки, а датчик угловых перемещений - угловую координату. Обработка данных измерений производится в автоматическом режиме с помощью соответствующих программных средств (http://www.rambler.ru/srch?oe=1251&words22.05.2006).
При всех преимуществах известного устройства, принятого за прототип, следует отметить недостатки, связанные с большими временными затратами при установке и креплении базовой плиты профилографа относительно подошвы рельса, особенно при установке и использовании устройства в условиях эксплуатации в зимний период. Кроме того, координатный принцип определения профиля головки, реализованный в известном устройстве, является времяемким.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является повышение эффективности работы устройства за счет оперативности установки устройства на исследуемый рельс и определения поперечного профиля головок различных типов рельсов, например Р50, Р65 и Р75, необходимых для планирования рельсошлифовальных работ и контроля качества работы рельсошлифовальных поездов.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения поперечного профиля головки рельса, содержащем измерительное устройство с двумя датчиками угловых перемещений, блок автономного электропитания, блок фиксации измерительного блока к
исследуемому рельсу, блок предварительной обработки данных и вычислительный блок, - в нем блок фиксации измерительного блока к исследуемому рельсу включает в себя установленное на головку рельса основание, к одной из боковых сторон которого жестко закреплены два захвата, внутренние нижние поверхности которых контактируют с поверхностью одной из внутренних нижних кромок головки исследуемого рельса, а третий захват, расположенный с противоположной стороны основания с возможностью поворота его относительно своей оси, закрепленной на основании, своей внутренней нижней поверхностью контактирует с поверхностью нижней внутренней противоположной кромки головки исследуемого рельса, при этом введенный эксцентриковый поворотный прижим, ось которого закреплена к основанию и расположена над центром отверстия в основании, выполнен с возможностью воздействия на упругий элемент, упирающийся своим регулировочным винтом в поверхность головки исследуемого рельса, при этом внутри корпуса, установленного на основании, размещены блок автономного электропитания и блок предварительной обработки данных, а на верхней части корпуса закреплен один из датчиков угловых перемещений, выходной вал которого зажат в осевом отверстии верхнего рычага введенного шарнирно-рычажного механизма, а выходной вал второго датчика угловых перемещений, закрепленного в нижней части верхнего рычага и проходящего сквозь осевое отверстие в нижней части этого рычага, закреплен в осевом отверстии конца нижнего рычага, входящего в состав шарнирно-рычажного механизма, а с другого конца на нижнем рычаге установлен наконечник с возможностью свободного качения по поверхности головки исследуемого рельса с помощью подшипника качения, установленного на конце наконечника вместе с постоянным магнитом, исключающем несанкционированные отрывы при качении подшипника от поверхности головки при направлении качения, ортогональном оси исследуемого рельса, при этом на передней и задней сторонах корпуса расположены органы управления, индикации и связи, а
также установлен холдер для расположения на нем портативного компьютера.
На фиг.1 представлен общий вид устройства, закрепленного на головке исследуемого рельса в рабочем положении;
На фиг.2 показано соединение корпуса устройства с его основанием;
На фиг.3 вид А на фиг.2;
На фиг.4 показан шарнирно-рычажный механизм соединения валов датчиков угловых перемещений;
На фиг.5 вид В на фиг.4;
На фиг.6 показана фиксация основания устройства к головке исследуемого рельса (вид по направлению оси рельса);
На фиг.7 - вид С на фиг.6;
На фиг.8, 9 представлены изображения измеренного поперечного профиля головки рельса, полученные в процессе постобработки.
Устройство для определения поперечного профиля головки рельса содержит измерительный блок с двумя датчиками угловых перемещений, блок автономного электропитания, блок фиксации измерительного блока к головке исследуемого рельса, блок предварительной обработки данных и вычислительный блок. Все основные блоки и элементы конструкции устройства расположены на его основании 1 (фиг.1-7). Для этого на основании 1 установлен корпус 2, в котором размещены блок автономного электропитания 3 и блок предварительной обработки данных 4 (фиг.2, 3). В том же корпусе, в верхней правой части его закреплен датчик угловых перемещений 5. Выходной вал 6 этого датчика (фиг.2, 3) зажат в осевом отверстии рычага 7 (фиг.4, 5) шарнирно-рычажного механизма, связывающего вал 6 датчика 5 с валом 9 второго датчика 8 угловых перемещений, закрепленного на рычаге 7 в его нижней части (фиг.4, 5). Выходной вал 9 (фиг.2, 3) датчика 8 свободно проходит сквозь осевое отверстие рычага 7 и зажимается в осевом отверстии конца рычага 10, входящем в состав шарнирно-рычажного механизма (фиг.2, 3). К другому
концу рычага 10 крепится наконечник 11. Шарнирно-рычажный механизм обеспечивает возможность свободного качения по поверхности головки исследуемого рельса подшипника качения 12, установленного на конце наконечника 11 вместе с постоянным магнитом 13, исключающем несанкционированные отрывы подшипника 12 от поверхности головки рельса в процессе работы по получению поперечного профиля головки рельса.
Фиксация основания 1 к головке исследуемого рельса показана на фиг.6, 7. Блок фиксации состоит из двух неподвижно закрепленных к основанию идентичных захватов 14, одного подвижного захвата 15, упругого элемента 16, регулировочного винта 17 и эксцентрикового прижима 18 с ручкой 19. Два неподвижных захвата 14, прикрепленных к одной из сторон основания 1, при установке его на головке исследуемого рельса располагают с возможностью контактирования их внутренних нижних поверхностей с поверхностью, противоположной нижней внутренней кромки рельса. При этом подвижный захват 15 своей нижней внутренней поверхностью должен контактировать с поверхностью противоположной нижней внутренней кромки исследуемого рельса. Если это условие не выполняется, то необходимо воспользоваться регулировочным винтом 17. Надежная фиксация основания обеспечивается эксцентриковым прижимом 18, установленном на верхней поверхности основания 1 (фиг.6, 7). Прижим 18 воздействует на упругий элемент 16 и на регулировочный винт 17, упирающийся в поверхность головки рельса. Устойчивость прижима достигается за счет упругой деформации упругого элемента 16.
Воздействие на шарнирно-рычажный механизм осуществляется ручкой 21 (фиг.1, 4, 5), расположенной на наконечнике 11. При этом приходят в движение оба датчика угловых перемещений 5 и 8 (фиг.1).
Начало и окончание работы устройства отмечается нажатием на кнопку 20 («старт-стоп»), расположенную на передней панели корпуса 2 (фиг.1, 2, 3).
Вычислительный блок на базе портативного компьютера 23 располагается в непосредственной близости с измерительным блоком устройства. На фиг.1 портативный компьютер 23 установлен на холдере 22, закрепленном к передней панели корпуса 2.
Работает устройство для определения профиля головки рельса следующим образом.
Основание 1 устройства со всеми закрепленными на нем элементами и блоками фиксируется на головке исследуемого рельса таким образом, как это было указано выше. При этом элементы шарнирно-рычажного механизма находятся в исходном положении, при котором верхний и нижний рычаги 7 и 10 (фиг.1) находятся в сложенном состоянии, а наконечник 11 занимает крайнее верхнее положение. При нажатии кнопки 20 происходит подготовка измерительного блока с датчиками угловых перемещений 5 и 8 и блока предварительной обработки данный 4 к рабочему циклу. После этого ручкой 21 шарнирно-рычажный механизм переводится в начальное рабочее состояние (фиг.1), при котором подшипник качения 12 находится под передней кромкой головки рельса, как это показано на фиг.1. Затем ручкой 21 производится обкатка передней боковой поверхности и головки исследуемого рельса, а также ее задней боковой поверхности и задней нижней кромки с помощью подшипника качения 12. Окончание обкатки отмечается нажатием кнопки 20. На экране портативного компьютера 23, установленного на холдере 22, появляется изображение профиля головки рельса (фиг.1, 8) и данные о нем записываются в память портативного компьютера 23. Эти данные могут быть использованы в процессе постобработки с помощью офисного компьютера, или любого другого, совместимого с портативным компьютером 23.