УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРУЖИН

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована на железнодорожном транспорте для измерения параметров пружин вагонных тележек.
Пружины - широко применяемый на железнодорожном транспорте элемент, требующий систематического контроля. Технические условия на ремонт требуют проверки геометрических и силовых параметров пружин.
Известны установки для испытания пружин рессорного подвешивания тележек грузовых вагонов [1, 2]. Недостатком указанных устройств является отсутствие средств для измерения геометрических параметров пружины - ее диаметра, межвиткового расстояния с определением максимальной разницы шагов между витками, проверки перпендикулярности ее опорных поверхностей по отношению к оси, что ограничивает их функциональные возможности.
Известны стенды для измерения и испытания пружин рессорного подвешивания тележек грузовых вагонов, позволяющие измерять как силовые, так и геометрические параметры пружин [3-5]. В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано устройство для измерения параметров пружин, состоящее из силового блока со средствами измерения остаточной деформации пружин под нагрузкой, измерительного блока, предназначенного для измерения геометрических характеристик пружин и состоящего из 4-х, расположенных через 90 град и лежащих в одной плоскости лазерных датчиков, подвижной плиты с опорным ложементом для установки пружины и системы управления и обработки информации. Лазерные датчики установлены на раме, в которой выполнена сквозная полость для размещения пружины. Силовой блок включает
включает гидроцилиндр, на штоке которого закреплен упорный ложемент [6].
Указанное устройство работает следующим образом. В исходном положении опорный ложемент находится на первой рабочей позиции - в зоне измерительного блока. Рама с лазерными датчиками опускается вниз и занимает крайнее нижнее положение. Затем на упорный ложемент устанавливается пружина. Рама с лазерными датчиками перемещается вверх, при этом зондирующие лазерные лучи сканируют поверхность витков пружины. После определения геометрических параметров пружины подвижная плита перемещается в направлении силового блока и опорный ложемент располагается на второй рабочей позиции, где производится измерение силовых параметров пружины.
Недостатками устройства - прототипа являются сложность конструкции и неудобство обслуживания. Сложность конструкции связана с пространственным разнесением измерительного и силового блоков и соответствующим увеличением габаритов устройства, а неудобство обслуживания обусловлено исходным расположением опорного ложемента в зоне измерительного блока. Последнее обстоятельство приводит к тому, что практически установку пружины на опорный ложемент приходится осуществлять сверху, что является неудобным при использовании пружин с большой высотой и, соответственно, большой массой.
Задача, решаемая полезной моделью - упрощение устройства и повышение удобства его обслуживания.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для измерения параметров пружин, содержащем силовой блок со средствами измерения остаточной деформации пружин под нагрузкой, включающими упорный ложемент, измерительный блок для бесконтактного измерения геометрических параметров пружин, содержащий лазерные датчики, установленные на раме, снабженной сквозной полостью для размещения
между датчиками пружины, и систему управления и обработки информации, измерительный блок размещен под силовым блоком соосно с ним, при этом упорный ложемент силового блока установлен в сквозной полости измерительного блока.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фиг.1, 2 схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство для измерения параметров пружин состоит из:
- подвижной плиты 1 с опорным ложементом 2;
- измерительного блока, состоящего из четырех, расположенных через 90 град и лежащих в одной плоскости лазерных датчиков 3, установленных на раме 4, в которой выполнена сквозная полость для размещения между датчиками 3 пружины 5. Рама 4 соединена с механизмом вертикального перемещения 6 измерительного блока, снабженным первым датчиком контроля линейных перемещений 7;
- силового блока, предназначенного для испытания пружин на остаточную деформацию при пробной нагрузке и стрелу прогиба при статической нагрузке и включающего упорный ложемент 8, закрепленный на штоке 9 гидроцилиндра (на фиг. не показан) и связанный со вторым датчиком контроля линейных перемещений 10;
- системы управления и обработки информации 11.
Измерительный блок расположен под силовым блоком соосно с ним, при этом упорный ложемент 9 силового блока установлен в сквозной полости измерительного блока.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Пружина 5 устанавливается на опорный ложемент 2, при этом рама 4 с датчиками 3 находится в крайнем верхнем положении (фиг.1). Затем плита 1 перемещается на рабочую позицию, рама 4 с датчиками 3 посредством механизма 6 начинает перемещаться вниз и зондирующие лазерные лучи
осуществляют сканирование витков пружины 5. Информация с лазерных датчиков 3 передается в систему управления и обработки информации 11, в которой на основе заложенной программы определяются геометрические характеристики диагностируемой пружины. Если фактические размеры пружины 5 соответствуют паспортным значениям, измерительный блок остается в крайнем нижнем положении, и система 11 дает команду на опускание упорного ложемента 8 силового блока. В случае несоответствия фактических размеров пружины 5 паспортным значениям, рама 4 с датчиками 3 поднимается в крайнее верхнее положение, плита 1 возвращается в исходное положение, пружина 5 снимается с опорного ложемента 2 и выбраковывается.
При помощи силового блока определяется отсутствие остаточной деформации пружины путем ее трехкратного обжатия пробной нагрузкой с последующим контролем высоты в свободном состоянии. Затем пружину нагружают третий раз и при полной нагрузке повторно замеряют высоту. Обжим пружины 5 нагрузкой осуществляется посредством гидроцилиндра. Контроль высоты пружины 5 осуществляется датчиком 10. Не выдержавшая испытания пружина возвращается в исходное положение и выбраковывается, а пружина, выдержавшие испытания на отсутствие остаточной деформации, испытывается аналогичным образом под статической нагрузкой для определения величины действительной стрелы прогиба, определяемой как разница между высотой пружины в свободном состоянии и высотой сжатой пружины под рабочей статической нагрузкой.
Размещение в заявляемом устройстве измерительного блока соосно с силовым блоком и под ним вместе с установкой упорного ложемента в сквозной полости измерительного блока позволяет сделать устройство более компактным и, как следствие, более простым в конструктивном отношении, и одновременно повысить удобство обслуживания за счет выноса исходной позиции загрузки пружины в пространство, свободное от измерительных
узлов устройства. Последнее обстоятельство расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет проводить измерение параметров пружин большой высоты и, соответственно, большой массы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Г.А.Казанский, Б.М.Мирошник. Устройство и ремонт вагонных тележек. М., Трансжелдориздат, 1958 г., стр.198-199.
2. Konrad Dengler Federprufmaschine. Eisenbahningenieur. - 1998. - №10, s.109-111.
3. А.З.Венедиктов, В.Н.Демкин, Д.С.Доков. Измерение параметров и испытания пружин рессорного подвешивания вагонов // Железные дороги мира, 2004 г., №2, стр.45-49.
4. А.З.Венедиктов. Исследование и разработка контрольно-измерительного и испытательного оборудования для ремонта грузовых вагонов на базе бесконтактных лазерных методов // Приборостроение и средства автоматизации, 2004, №8. - С.66-72.
5. А.З.Венедиктов, В.Н.Демкин, Д.С.Доков. Лазерные методы и средства контроля геометрии деталей // В мире неразрушающего контроля, 2004, №1. - С.67-68.
6. Патент №33814 на полезную модель «Устройство для измерения параметров пружин», МКИ G 01 В 11/00; 2003 г. (прототип).