Устройство для измерения линейных размеров колесных пар локомотивов
DEVICE FOR MEASURING THE LINEAR DIMENSIONS OF WHEEL PAIRS OF LOCOMOTIVES

1. Область техники, к которой относится изобретение
Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта и других видов транспорта.
2. Уровень техники
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения линейных размеров колесных пар (см. патент РФ № 2319925, МПК G01B 5/08, G01B 5/20, опубл. 20.03.2008, Бюл. №8), которое включает основание со стойками и траверсой, на которой установлены блоки измерения, узел базирования с толкателями, установленными с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с колесной парой, и механизмы поворота и фиксации, размещенные в узле базирования. Блоки измерения соединены с соответствующими измерителями через механизмы поперечного перемещения. Узел базирования снабжен датчиками контроля. В узле базирования установлены толкатели для взаимодействия с центровыми отверстиями колесной пары и ее удержания в позиции измерения.
Недостаток устройства заключается в том, что в нем отсутствует возможность измерения зубчатых колес колесных пар локомотивов, что снижает функциональные возможности устройства.
3. Раскрытие изобретения
Задачей настоящего устройства является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения линейных размеров зубчатых колес тяговой передачи колесных пар локомотивов.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения линейных размеров колесных пар, включающее основание с установленной на нем посредством стоек траверсой, на которой с возможностью продольного перемещения установлены блоки измерения, каждый из которых через механизм поперечного перемещения соединен с соответствующим измерителем, установленный на стойках узел базирования с толкателями, установленными с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с колесной парой и снабженными датчиками контроля, установленными в узле базирования, механизмы поворота и фиксации, размещенные в узле базирования, в которых толкатели установлены с возможностью взаимодействия с центровыми отверстиями колесной пары и ее удержания в позиции измерения, введены дополнительный измеритель 28 зубчатого колеса 25 тяговой передачи колесной пары 1, дополнительный механизм 27 поперечного перемещения дополнительного измерителя и дополнительный блок 26 измерения зубчатого колеса 25, установленный на траверсе 4 с возможностью продольного перемещения, причем дополнительный измеритель 28 зубчатого колеса подключен к дополнительному блоку 26 измерения 25 через дополнительный механизм 27 поперечного перемещения.
Такое выполнение устройства, в котором введены дополнительный измеритель 28 зубчатого колеса 25 тяговой передачи колесной пары 1, дополнительный механизм 27 поперечного перемещения дополнительного измерителя и дополнительный блок 26 измерения зубчатого колеса 25, установленный на траверсе 4 с возможностью продольного перемещения, причем дополнительный измеритель 28 зубчатого колеса подключен к дополнительному блоку 26 измерения 25 через дополнительный механизм 27 поперечного перемещения, позволяет проводить измерение профиля поверхности зубчатого колеса 25, диаметры его окружностей по вершинам и по впадинам зубьев, а также расстояние между торцом шейки 23 и боковой поверхностью зубчатого колеса 25, обеспечивая возможность измерения линейных размеров зубчатых колес тяговой передачи колесных пар локомотивов и расширяя тем самым функциональные возможности устройства.
4. Осуществление изобретения
На рис. 1 представлена блок - схема устройства для измерения линейных размеров колесных пар локомотивов.
Устройство для измерения линейных размеров колесных пар 1 локомотивов включает основание 2 с установленной на нем посредством стоек 3 траверсой 4, на которой с возможностью продольного перемещения установлены блоки 5, 6 измерения, каждый из которых через механизм 7 поперечного перемещения соединен с соответствующим измерителем 8, 9 и установленный на стойках 3 узел 10 базирования с толкателями 11, установленными с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с колесной парой 1 и снабженными датчиками контроля 12, установленными в узле 10 базирования. Устройство включает также измерители 13, каждый из которых через механизм 7 поперечного перемещения дополнительно подключен к соответствующему блоку 6 измерения, и механизмы 14 поворота и фиксации, размещенные в узле 10 базирования, в которых толкатели 11 установлены с возможностью взаимодействия с центровыми отверстиями 15 колесной пары 1 и с возможностью удержания колесной пары 1 в позиции измерения. В устройство введен дополнительный измеритель 28 зубчатого колеса 25 тяговой передачи колесной пары 1, который через механизм 27 поперечного перемещения подключен к блоку 26 измерения (зубчатого колеса 25), установленному на траверсе 4 с возможностью продольного перемещения.
Устройство работает следующим образом. Колесную пару 1 подают по рельсам 16 под место расположения узла 10 базирования. Опоры 17 подъемного стола 18 попарно подводят под гребни бандажей 19 колес 20 колесной пары 1 и приводят в контакт с ними. Колесную пару 1 с помощью механизма 21 вертикального перемещения подъемного стола 18 снимают с рельсов 16 и поднимают на высоту расположения узла 10 базирования, в котором осуществляют ее размещение. Толкатели 11 подводят к торцам оси колесной пары 1 и приводят в контакт с ее центровыми отверстиями 15. С помощью толкателей 11 и датчиков 12 контроля устанавливают ось колесной пары симметрично относительно блоков 6, предварительно установленных на расстоянии друг от друга, которое определяется типом и длиной оси измеряемой колесной пары. Толкателями 11 зажимают колесную пару 1 в центровых отверстиях 15 и удерживают ее в этой позиции измерения. С помощью механизмов 14 фиксируют данное положение толкателей 11. За счет плотного контакта толкателей 11 с центровыми отверстиями 15 достигают совмещения осевой линии центровых отверстий 15 колесной пары 1 с осевой линией толкателей 11, т.е. осуществляют осевое базирование колесной пары 1, а также ее базирование в поперечных направлениях. После этого подъемный стол 18 опускают и освобождают его опоры 17 от контакта с колесной парой 1. С помощью продольного перемещения блоков 5 измерения устанавливают в продольном направлении исходное положение измерителей 8 по отношению к положению плоскости внутренних боковых поверхностей бандажей 19 колес 20. Механизмы 7 поперечного перемещения измерителей 8, 9, 13 используют для их предварительной установки с учетом нормируемой величины диаметров измеряемой колесной пары 1, чтобы обеспечить возможность выбора измерителя (8, 9 или 13) с требуемым диапазоном измерения, в котором погрешность измерения не превышает нормируемую погрешность. Механизм 27 поперечного перемещения измерителя 28 используют для его предварительной установки с учетом нормируемой величины диаметров окружностей вершин и впадин зубьев измеряемого зубчатого колеса 25, чтобы обеспечить возможность выбора измерителя 28 с требуемым диапазоном измерения, в котором погрешность измерения не превышает нормируемую погрешность.
S
S
1
2
Затем включают привод 22 вращения колесной пары 1, измерители 8, 9, 13, 28, программу управления механизмами продольного перемещения блоков 5, 6, 26 измерения и измеряют следующие нормируемые линейные размеры: профили и диаметры поверхностей катания колесной пары 1, диаметры шеек 23 и предподступичных частей 24 оси колесной пары 1, расстояния  между торцом шейки 23 и внутренней боковой поверхностью бандажа 19 колеса 20 (для каждого колеса), а также профиль поверхности зубчатого колеса 25 и диаметры его окружностей по вершинам и впадинам зубьев, расстояние  между торцом шейки 23 и боковой поверхностью зубчатого колеса 25. В качестве измерителей используют лазерные датчики.
L
d
L
l
d=2(L-l)
Расстояние  между исходным положением каждого из измерителей и осью вращения колесной пары 1 устанавливают с помощью механизмов 7, 27 поперечного перемещения измерителей 8, 9, 13, 28 и аттестуют заранее по тестовому образцу измеряемого типа колесной пары, линейные размеры которой известны. Диаметр  каждого сечения колесной пары определяют как удвоенную разность между  и измеренным для каждого сечения поперечным расстоянием  от поверхности колесной пары до соответствующего измерителя, т.е. . Диаметры шеек 23, предподступичных частей 24 и зубчатого колеса 25 измеряют в нескольких нормируемых поперечных сечениях колесной пары 1 путем перемещения измерителей 9, 13, 28 от одного сечения к другому с помощью продольного перемещения блоков 6, 26.
l
l
Профиль поверхности катания колеса 20 определяют путем измерения величины расстояния  в многочисленных поперечных сечениях поверхности катания в зависимости от продольной координаты с помощью продольного перемещения измерителей 8. Т.е. профиль катания определяют как функцию зависимости величины  от продольной координаты.
l
l
Профиль поверхности зубьев зубчатого колеса 25 тяговой передачи определяют путем измерения величины расстояния  в нескольких нормируемых продольных сечениях поверхности зубчатого колеса 25 в зависимости от поперечной координаты, которая циклически изменяется при повороте зубчатого колеса 25 вокруг геометрической оси колесной пары 1 на величину, равную угловому расстоянию между зубьями. Т.е. профиль поверхности зубчатого колеса 25 определяют как функцию зависимости величины  от поперечной координаты при повороте зубчатого колеса 25.
S
1
Расстояние  между торцом шейки 23 и внутренней боковой поверхностью обода 19 колеса 20 измеряют по расстоянию между положениями блока 6 измерения внешних частей оси колесной пары 1 и блока 5 измерения профиля катания, когда соответствующий измеритель 13 диаметра шейки 23 блока 6 расположен в плоскости торцовой поверхности шейки 23, а соответствующий измеритель 8 профиля поверхности катания колеса 20 блока 5 расположен в плоскости внутренней боковой поверхности обода 19 колеса 20.
S
2
Расстояние  между торцом шейки 23 и внутренней боковой поверхностью зубчатого колеса 25 измеряют по расстоянию между положениями блока 6 и блока 26 измерения зубчатого колеса 25, когда соответствующий измеритель 13 диаметра шейки 23 блока 6 расположен в плоскости торцовой поверхности шейки 23, а соответствующий измеритель 28 зубчатого колеса 25 блока 26 расположен в плоскости внутренней боковой поверхности зубчатого колеса 25.
После завершения измерений все операции по перемещению колесной пары производят в обратной последовательности, а колесную пару в соответствии с результатами измерений направляют в эксплуатацию или на восстановление, или отбраковывают. Далее производят процесс измерения следующей колесной пары.
5. Промышленная применимость
Наиболее эффективно устройство может быть применено для измерения линейных размеров колесных пар тягового подвижного состава железнодорожного транспорта, а именно, для измерения профилей поверхностей катания колес колесных пар и зубчатого колеса тяговой передачи, диаметров колес колесных пар, зубчатого колеса, шеек и предподступичных частей оси колесных пар, расстояния между торцами шеек и внутренними боковыми поверхностями бандажей колес, а также расстояния между торцом шейки и боковой поверхностью зубчатого колеса.