СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения и контроля геометрических параметров поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта, и может быть использована при техническом обслуживании вагонов при эксплуатации и текущем ремонте.
Известно средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес (см. патент РФ №14285, кл. G01D 1/00, G01B 5/00, опубл. 10.07.2000), который состоит из Г-образного основания с горизонтальной штангой и вертикальной частью. На горизонтальной штанге расположены с возможностью перемещения по ней три рамки с измерительными линейками и механизмами зажима. Крайняя правая рамка на штанге предназначена для базирования своим наконечником с поверхностью катания контролируемого колеса. Средняя рамка снабжена измерительной ножкой, что позволяет производить измерение толщины гребня и оценивать параметр его крутизны. Рядом с вертикальной частью Г-образного основания на горизонтальной штанге расположена третья рамка. На ней закреплена горизонтальная линейка, а в направляющей установлена вертикальная линейка. Торцевые концы вертикальной линейки выполнены горизонтальными. На вертикальной части Г-образного основания дополнительно установлена рамка с возможностью перемещения в ней линейки-толщиномера для измерения толщины обода. Описанное средство измерения позволяет проконтролировать высоту гребня и величину неравномерности проката, наличие остроконечного наката, ползунов и «наваров», параметр крутизны гребня колеса, толщину гребня и обода колеса. Однако, конструкция рассматриваемого средства измерения сложна, точность контроля вертикального подреза гребня недостаточна; отсутствует возможность измерения кольцевых выработок на поверхности катания колеса и кольцевых выработок на уклоне.
Также известно средство измерения геометрических параметров колес железнодорожного транспорта, раскрытое в патенте РФ №32260, кл. G01B 5/02, опубл. 10.09.2003. Его конструкция похожа на описанное выше средство, но в отличие от конструкции по патенту РФ №14285 крайняя правая рамка в зависимости от исполнения может быть неподвижно закреплена на горизонтальной штанге. С помощью данного средства измерения также можно контролировать толщину и высоту гребня колеса, толщину его обода, параметр крутизны гребня, неравномерный прокат, высоту «навара», глубину ползуна и выщербины. Известны и другие конструкции аналогичных средств, например, гребнеизмерителя, раскрытого в патенте Украины №40594, кл. G01B 3/14, опубл. 15. 08.2001. Эта конструкция отличается от описанных двух выше отсутствием на вертикальной части каркаса измерителя подвижной рамки с установленной в ней линейкой. Используя данное средство, можно измерить толщину и высоту гребня колеса, а также проконтролировать параметр крутизны гребня. Недостатками данных устройств также является сложность конструкции, недостаточная точность контроля вертикального подреза гребня; невозможность измерения кольцевых выработок на поверхности катания колеса и кольцевых выработок на уклоне.
Наиболее близким к предложенному решению является средство измерения геометрических параметров колес железнодорожного транспорта, описанное в патенте РФ №105425, кл. G01B 5/00, опубл. 10. 06.2011. Данное средство содержит Г-образное основание с горизонтальной штангой и вертикальной частью, на которых расположены ползунки в виде рамок с измерительными линейками и механизмами зажима. На горизонтальной штанге установлены подвижно две рамки. Крайняя слева рамка имеет вертикальную линейку и совмещена с измерительной базой средства измерения. А на правой рамке, расположенной на свободном конце горизонтальной штанги, установлены с возможностью перемещения по направляющим две измерительные линейки. Одна - вертикальная, предназначенная для взаимодействия с поверхностью катания колеса, а вторая - горизонтальная, предназначенная для взаимодействия с поверхностью гребня. На вертикальной части Г-образного основания также установлена подвижная рамка с линейкой. Данное средство позволяет измерять и контролировать геометрические параметры поверхности катания и неисправностей колесных пар железнодорожного транспорта такие, как, величину проката по кругу катания колеса; толщину гребня; вертикальный подрез гребня; толщину обода колеса; высоту «навара»; глубину ползуна (выбоины); выщербины; кольцевые выработки на поверхности катания колеса; кольцевые выработки на уклоне колеса. Недостатками данного устройства является сложность конструкции, большая масса, сложность проведения измерений.
Технической задачей, на решение которой направлено полезная модель, является упрощение конструкции, снижение материалоемкости и расширение функциональности.
Для этого средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес, содержащее основание Г-образной формы, состоящее из горизонтальной и вертикальной частей, на горизонтальной части которого установлена с возможностью перемещения и фиксации положения рамка с двумя линейками - вертикальной и горизонтальной, установленными с возможностью перемещения по направляющим рамки, выполнено с упором на гребень железнодорожного колеса, неподвижно установленным на горизонтальной части основания таким образом, что расстояние от внутренней торцевой стороны вертикальной части основания до оси симметрии упора соответствует расположению вершины гребня на железнодорожном колесе. На внешней стороне горизонтальной части основания выполнен вырез прямоугольной формы.
Выполнение средства измерения геометрических параметров железнодорожных колес с одной подвижной рамкой, в которой установлены линейки и упором на гребень колеса, неподвижно установленным на горизонтальной части основания, позволяет упростить конструкцию и снизить материалоемкость. Выполнение же выреза прямоугольной формы на внешней стороне горизонтальной части основания расширяет функциональные возможности рассматриваемого средства, поскольку позволяет одним инструментом контролировать также толщину гребня железнодорожных колес.
Линейки, установленные в направляющих рамки, выполнены с возможностью фиксации положения, что повышает точность измерений.
На горизонтальной части основания на расстоянии 70 мм от внутреннего угла основания нанесена риска. Она необходима для точного задания положения рамки при измерениях.
На вертикальной части основания закреплена опора для базирования на внутренней грани обода железнодорожного колеса. Опора для базирования выполнена с магнитом.
На вертикальной части основания выполнен паз для контроля местного уширения обода железнодорожного колеса. На свободном конце вертикальной части основания выполнен выступ для контроля глубины кольцевых выработок на уклоне железнодорожного колеса. Таким образом, средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес совмещено с шаблонами, что расширяет возможности применения средства.
Сущность технического предложения поясняется чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - общий вид средства измерения геометрических параметров железнодорожных колес;
На фиг. 2 - вид сбоку средства измерения геометрических параметров железнодорожных колес;
на фиг. 3 - вид А;
на фиг. 4 - схема измерения величины проката по кругу катания железнодорожного колеса;
на фиг. 5 - схема измерения вертикального подреза гребня железнодорожного колеса;
на фиг. 6 - схема измерения толщины обода железнодорожного колеса при подготовке грузовых вагонов к перевозкам;
на фиг. 7 - схема измерения толщины гребня железнодорожного колеса;
на фиг. 8 - схема контроля местного уширения железнодорожного колеса.
Средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес (см. фиг. 1) представляет собой основание 1 Г-образной формы, которое состоит из горизонтальной части 2 и вертикальной части 3. На горизонтальной части 2 установлена с возможностью продольного перемещения рамка 4 с двумя линейками 5 и 6 (вертикальной и горизонтальной). Линейки 5 и 6 установлены в направляющих рамки 4 с возможностью перемещения. Линейка 5 - перемещается вертикально, а линейка 6 - горизонтально. Вертикальная линейка 5 необходима для контакта с поверхностью катания железнодорожного колеса, а горизонтальная линейка 6 - для контакта с поверхностью гребня. Положение рамки 4 на горизонтальной части 2 основания 1 фиксируется при помощи фиксатора 7. Вертикальная и горизонтальная линейки 5, 6 также имеют фиксаторы положения (не показаны на чертежах). Кроме рамки 4 на горизонтальной части 2 основания 1 неподвижно установлен упор 8 на гребень железнодорожного колеса. Упор 8 на гребень железнодорожного колеса установлен так, чтобы расположение его центра (т.е. оси симметрии) соответствовало расположению вершины гребня на колесе. Как правило, это расстояние составляет 16,4 мм. Расстояние от внутренней торцевой стороны вертикальной части 3 основания 1 до упора 8 на гребень железнодорожного колеса составляет от 15 до 16 мм. Его опорная часть выполнена плоской. При помощи упора 8 на гребень железнодорожного колеса средство для измерения геометрических параметров железнодорожных колес опирается на гребень контролируемого колеса.
Кроме того, у вершины Г-образного основания 1 на внешней стороне горизонтальной части 2 выполнен вырез прямоугольной формы. Ширина выреза соответствует минимально допустимой толщине гребня колеса при подготовке вагонов к погрузке.
На горизонтальной части 2 основания 1 на расстоянии, равном 70 мм, от внутреннего угла основания 1 нанесена риска. Указанное расстояние соответствует расположению кругу катания на железнодорожном колесе от внутренней грани обода колеса и является базовым при измерениях. На рамке 4 также имеется ответная риска для совмещения.
На вертикальной части 3 основания 1 установлена опора 9 для базирования средства для измерения по внутренней грани контролируемого колеса. Опора 9 может быть выполнена с магнитом. Опора 9 выполнена из уголков, приклепанных к вертикальной части 3 основания 1.
Концы вертикальной 5 и горизонтальной 6 линеек, контактирующие с поверхностью железнодорожного колеса, выполнены заостренными.
Также на вертикальной части 3 у вершины основания 1 выполнен паз. Глубина паза соответствует максимальной допустимой величине местного уширения, т.е. увеличения ширины обода железнодорожного колеса. Таким образом, средство измерения совмещено с шаблоном для контроля толщины гребня железнодорожного колеса и шаблоном для контроля местного уширения обода железнодорожного колеса, что расширяет функциональные возможности средства.
На свободном конце вертикальной части 3 Г-образного основания 1 выполнен выступ для контроля глубины дефектов (кольцевых выработок) на уклоне железнодорожного колеса, это также расширяет функциональные возможности описываемого средства.
Измерения и контроль геометрических параметров железнодорожного колеса проводят следующим образом.
При измерении величины проката по кругу катания колеса (см. фиг. 4) рамку 4 предварительно устанавливают на расстоянии 70 мм от внутренней грани обода железнодорожного колеса, совмещая риску на рамке 4 с риской на горизонтальной части 2 основания 1, и фиксируют фиксатором 7. Затем средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес устанавливают на обод колеса, плотно прижимая опору 9 к внутренней грани обода, а упор 8 - к вершине гребня колеса. После этого вертикальную линейку 5 опускают до соприкосновения с поверхностью катания железнодорожного колеса и снимают показания по шкале линейки 5 и нониусу рамки 4. Измерение проката производят в нескольких местах железнодорожного колеса, равномерно расположенных по кругу катания. При неравномерности проката за действительную величину принимают максимальное значение.
При измерении толщины гребня контролируемого железнодорожного колеса средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес также устанавливают на обод колеса (см. фиг. 1) с плотным прилеганием опоры 9 к внутренней грани обода и опорой упора 8 на гребень колеса. При этом рамка 4 также как и при измерении величины проката по кругу катания железнодорожного колеса, зафиксирована на расстоянии 70 мм от внутренней грани обода железнодорожного колеса. Вертикальную линейку 5 опускают до соприкосновения с поверхностью катания колеса и фиксируют в этом положении. Затем горизонтальную линейку 6 передвигают до соприкосновения с гребнем колеса и по делениям горизонтальной шкалы на рамке 4 определяют его толщину. Толщину гребня измеряют в трех местах, равномерно расположенных по длине окружности колеса. К учету принимается минимальное значение.
Затем контролируют наличие и величину вертикального подреза гребня железнодорожного колеса. Средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес устанавливают опорой 9 на обод контролируемого колеса (см. фиг. 5), чтобы опора 9 плотно прилегала к внутренней грани обода. Горизонтальную линейку 6 устанавливают так, чтобы ее острие совпадало с кромкой рамки 4, после чего рамку 4 подводят к гребню железнодорожного колеса до соприкосновения с ним горизонтальной линейки 6. Если на расстоянии 18 мм от основания гребня нет зазора между гребнем и рамкой 4 средства измерения геометрических параметров, то колесо с таким гребнем считается бракованным.
При измерении толщины обода железнодорожного колеса средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес (см. фиг. 6) устанавливается с плотным прилеганием опоры 9 к внутренней грани обода, при этом упор 8 не должен опираться на поверхность гребня. Рамку 4 фиксируют на расстоянии 70 мм от внутренней грани обода колеса, совмещая риску на рамке 4 с риской горизонтальной части 2 Г-образного основания 1. Вертикальную линейку 5 опускают до соприкосновения с поверхностью катания и снимают показания со шкалы вертикальной линейки 5. Для точности измерения производят в трех местах, расположенных равномерно по кругу катания железнодорожного колеса.
При измерении высоты «навара» (на чертежах не показано) средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес устанавливается с плотным прилеганием опорных поверхностей к внутренней грани обода и вершине гребня. Рамку 4 с линейками передвигают к месту дефекта. Вертикальную линейку 5 опускают сначала на наиболее высокое место «навара» и снимают показания по ее шкале. Затем отводят рамку 4 с вертикальной линейкой 5 от дефекта и снимают показания по шкале указанной линейки 5, разность полученных значений определит высоту «навара».
Измерение глубины ползуна или выбоины производят аналогично описанному с той разницей, что разность показаний будет определять глубину ползуна.
Для измерения глубины выщербины (схема измерения также не приведена на чертежах) средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес устанавливается в месте дефекта с плотным прилеганием опорных поверхностей к внутренней грани обода контролируемого железнодорожного колеса и вершине гребня. Также как и описано выше, рамку 4 с линейками передвигают к месту дефекта. Вертикальную линейку 5 сначала опускают в месте наибольшей видимой глубины выщербины и производят отсчет показаний по шкале вертикальной линейки 5 и нониусу рамки 4, а затем производят измерение по кругу катания колеса рядом с дефектом. Разность этих показаний определит глубину выщербины.
Аналогично измеряют глубину кольцевых выработок колес.
При помощи прямоугольного выреза средства измерения геометрических параметров железнодорожных колес, находящегося у вершины основания 1, производят проверку толщины гребня колес грузовых вагонов (см. фиг. 7). Проверка проводится в трех местах по длине окружности железнодорожного колеса. У годного к эксплуатации колеса гребень не должен входить в этот вырез. Если вершина гребня касается горизонтальной плоскости выреза, то толщина гребня меньше минимально допустимой и колесная пара подлежит замене.
С помощью паза средства измерения геометрических параметров железнодорожных колес контролируют величину местного уширения обода железнодорожного колеса. Для этого средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес внешней торцевой стороной вертикальной части 3 основания 1 устанавливают на наружную боковую поверхность обода железнодорожного колеса (см. фиг. 8) и визуально определяют допустимость дефекта колеса. Величина местного уширения не должна превышать 5 мм. Величина паза соответствует максимально допустимому значению уширения.
Таким образом, средство измерения геометрических параметров железнодорожных колес позволяет измерить следующие геометрические параметры железнодорожного колеса: толщину гребня, вертикальный подрез гребня, кольцевые выработки на поверхности катания и на уклоне 1:7, толщину обода колеса и проконтролировать неисправности: величину проката по кругу катания колеса, высоту «навара», глубину ползуна, выщербины, местное уширение обода колеса.