專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種列車(chē)車(chē)輪故障自動(dòng)檢測(cè)裝置，用于對(duì)運(yùn)動(dòng)中的列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷和磨損的測(cè)量。
列車(chē)車(chē)輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于摩擦造成的車(chē)輪踏面磨損，使得車(chē)輪直徑減少；又由于制動(dòng)以及車(chē)輪與鋼軌面在轉(zhuǎn)彎時(shí)的相對(duì)滑動(dòng)等因素造成的踏面擦傷或剝離，使得踏面滾動(dòng)圓呈弦缺狀(偏平)。車(chē)輪的擦傷和磨損，特別是車(chē)輪擦傷給列車(chē)在行進(jìn)中帶來(lái)額外的沖擊振動(dòng)，影響列車(chē)與軌道設(shè)施的安全與使用壽命，是高速列車(chē)與重載列車(chē)發(fā)展中必須要解決的問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，專(zhuān)利號(hào)96216065.2，設(shè)計(jì)名稱(chēng)為“列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷及磨損動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置”，提出了一種用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為該裝置的踏面擦傷及磨損測(cè)量單元，來(lái)動(dòng)態(tài)測(cè)量列車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中車(chē)輪踏面存在的擦傷與磨損；在實(shí)際應(yīng)用中，車(chē)輪給該裝置的平行四邊形機(jī)構(gòu)帶來(lái)較大的沖擊與振動(dòng)，造成漏測(cè)或誤測(cè)。專(zhuān)利號(hào)00243380.X，設(shè)計(jì)名稱(chēng)為“列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷及磨損動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置”，提出了在平行四邊形機(jī)構(gòu)中加吸振和阻尼機(jī)構(gòu)，解決了專(zhuān)利號(hào)96216065.2的測(cè)量裝置所存在的問(wèn)題。但以上兩專(zhuān)利技術(shù)，均由于踏面擦傷及磨損測(cè)量單元的平行四邊形機(jī)構(gòu)在實(shí)際測(cè)量中始終與車(chē)輪接觸，容易造成測(cè)量機(jī)構(gòu)損壞，引起機(jī)械故障；另外，這種機(jī)械接觸式方式測(cè)量，要求列車(chē)的運(yùn)行速度小于40Km/h，使測(cè)量結(jié)果受列車(chē)運(yùn)行速度的限制，縮小了測(cè)量裝置的適應(yīng)范圍。
本實(shí)用新型的目的是提供一種在列車(chē)運(yùn)動(dòng)中非接觸式定量測(cè)量車(chē)輪踏面擦傷及磨損的裝置。其測(cè)量裝置的機(jī)械故障率低，測(cè)量結(jié)果不受列車(chē)速度的限制。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的整個(gè)車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置由磁傳感器構(gòu)成的列車(chē)車(chē)輪探測(cè)器、車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元以及信號(hào)處理單元組成，其特征是所述的車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器；所述的非接觸式位移傳感器與支座固定在一起，并通過(guò)支座固定在鋼軌上。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)其一，由于采用非接觸式位移傳感器直接測(cè)量出車(chē)輪踏面與輪緣相對(duì)高度，進(jìn)而得到車(chē)輪踏面的擦傷與磨損，大大減少測(cè)量裝置的機(jī)械故障率；其二，由于是非接觸式，測(cè)量結(jié)果不受列車(chē)運(yùn)行速度的限制，擴(kuò)大了測(cè)量裝置的適應(yīng)范圍；其三，測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝及維護(hù)方便。


圖1列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷及磨損動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置主視圖圖2列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷及磨損動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置A-A剖視圖圖3列車(chē)車(chē)輪踏面擦傷及磨損動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置的固定在鋼軌外側(cè)示意圖圖中1為磁傳感器、2為車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元、3為非接觸式磁感應(yīng)位移傳感器、4為信號(hào)處理單元、5為支座、6為車(chē)輪、7為鋼軌。
以附圖為實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型提供的車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2所示。該測(cè)量裝置由兩個(gè)磁傳感器1構(gòu)成的列車(chē)車(chē)輪探測(cè)器、車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元2(虛線框)以及信號(hào)處理單元3組成。車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元2包括兩個(gè)非接觸式電磁感應(yīng)位移傳感器3，電磁傳感器3主要由導(dǎo)磁材料和線圈構(gòu)成；所述的非接觸式電磁感應(yīng)位移傳感器3與支座5通過(guò)螺釘或其它連接方式連接為一體，支座5固定在鋼軌7上。
電磁傳感器3的測(cè)量面與鋼軌7頂面的距離與平行性通過(guò)人工調(diào)整來(lái)保證。測(cè)量時(shí)，為避免兩個(gè)車(chē)輪同時(shí)掃過(guò)一個(gè)非接觸式傳感器的測(cè)量面，引起誤報(bào)測(cè)量結(jié)果，必須安裝兩套或兩套以上非接觸式位移傳感器，每個(gè)非接觸式位移傳感器沿列車(chē)行駛方向測(cè)量面的長(zhǎng)度應(yīng)小于列車(chē)轉(zhuǎn)向架兩個(gè)軸之間的中心距離(約為1650mm)。同時(shí)，為完整得到每個(gè)車(chē)輪踏面圓周范圍內(nèi)的擦傷和磨損，兩套非接觸式位移傳感器測(cè)量面的長(zhǎng)度之和應(yīng)大于或等于輪緣頂端的周長(zhǎng)(約為3000mm)，即要求每個(gè)電磁感應(yīng)位移傳感器3沿列車(chē)運(yùn)動(dòng)方向的測(cè)量面長(zhǎng)度大于1500mm。
整個(gè)測(cè)量裝置的測(cè)量原理如下在鐵路線路的兩根鋼軌上，安裝以上所述的兩套車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，分別測(cè)量列車(chē)兩邊車(chē)輪的擦傷及磨損。當(dāng)人工調(diào)整整個(gè)測(cè)量裝置處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，測(cè)量裝置可進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置的安裝區(qū)域時(shí)，車(chē)輪6首先經(jīng)過(guò)兩個(gè)磁傳感器1，根據(jù)車(chē)輪經(jīng)過(guò)此兩個(gè)磁傳感器1的時(shí)間間隔，可自動(dòng)測(cè)量出列車(chē)運(yùn)行的速度，并對(duì)列車(chē)進(jìn)行計(jì)軸、計(jì)輛。同時(shí)信號(hào)處理單元4通過(guò)讀取列車(chē)的運(yùn)行速度，自動(dòng)調(diào)整采樣頻率。按電磁感應(yīng)定律制造的電磁傳感器3主要由導(dǎo)磁材料和線圈構(gòu)成，當(dāng)車(chē)輪到達(dá)第一個(gè)電磁感應(yīng)式位移傳感器3的測(cè)量面時(shí)，車(chē)輪切割電磁傳感器3表面的磁力線，傳感器3感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)與列車(chē)車(chē)輪的速度和車(chē)輪輪緣達(dá)到傳感器測(cè)量面的距離有關(guān)，由于通過(guò)兩個(gè)磁傳感器1可以準(zhǔn)確得到車(chē)輪的速度，信號(hào)處理后的輸出信號(hào)的大小只與輪緣頂部到電磁傳感器3表面之間的距離有關(guān)。若列車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，單個(gè)車(chē)輪踏面與輪緣之間的高度相對(duì)不變，則表明踏面不存在擦傷，傳感器3的輸出也相對(duì)不變；若踏面與輪緣存在擦傷，則相對(duì)高度有突然變化，傳感器3可直接測(cè)出這一變化，即可得到其擦傷量的大??；當(dāng)踏面存在多處擦傷時(shí)，則在整個(gè)傳感器的輸出線上存在多處變化的地方；當(dāng)踏面有磨損時(shí)，傳感器的初始輸出值相對(duì)于無(wú)磨損車(chē)輪的輸出值有一明顯變化，此變化量對(duì)應(yīng)車(chē)輪踏面的磨損量，計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)以上測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理，可以得到列車(chē)通過(guò)測(cè)量裝置時(shí)每個(gè)車(chē)輪踏面的擦傷量和磨損量，并將擦傷及磨損的超差量傳輸?shù)搅袡z值班室，通知現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行核對(duì)和處理。
本裝置測(cè)量車(chē)輪擦傷及磨損的范圍為0－15mm，測(cè)量靈敏度為0.1mm，測(cè)量誤差小于0.2mm。
本實(shí)用新型還可以有不同的實(shí)施方案，例如1.采用其它原理制造的非接觸式位移傳感器(如電渦流類(lèi)型、電容類(lèi)型等)代替電磁感應(yīng)式位移傳感器可得到同樣的效果，例如用按電容傳感器制造的傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，傳感器與鋼軌絕緣連接，傳感器的測(cè)量面和車(chē)輪的輪緣形成電容的兩個(gè)極，它們之間距離的變化直接改變這兩個(gè)電極之間電容的變化，同樣可以測(cè)量踏面的磨損與擦傷，只是這種傳感器受電磁干擾的影響較大；2.用兩套以上非接觸式位移傳感器構(gòu)成的車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元，只要滿(mǎn)足所有傳感器測(cè)量面的有效長(zhǎng)度之和大于或等于車(chē)輪輪緣頂部的展開(kāi)長(zhǎng)度，可得到相同的測(cè)量結(jié)果，但增加了測(cè)量裝置的復(fù)雜程度和成本；3.車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元可以通過(guò)支座固定在鋼軌的外側(cè)(如圖3所示)，測(cè)量未損踏面外側(cè)與有缺陷踏面內(nèi)側(cè)之間相對(duì)高度的變化，同樣可以得到踏面的擦傷，但由于不是以輪緣為基準(zhǔn)，不能測(cè)量踏面的磨損量；4.輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元可以通過(guò)其它連接方式與線路的地基相連，可得到類(lèi)似結(jié)果，但列車(chē)運(yùn)行時(shí)鋼軌的振動(dòng)與變形等因素給測(cè)量帶來(lái)不利的影響。
權(quán)利要求1.一種車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括由兩個(gè)磁傳感器(1)構(gòu)成的列車(chē)車(chē)輪探測(cè)器、車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元(2)以及信號(hào)處理單元(3)，其特征是，該測(cè)量裝置的車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元(2)包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征是，所述非接觸式位移傳感器(3)與支座(5)固定在一起，通過(guò)支座(5)固定在鋼軌(7)上。
專(zhuān)利摘要一種車(chē)輪踏面擦傷及磨損非接觸式動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置,該測(cè)量裝置由兩個(gè)磁傳感器1構(gòu)成的列車(chē)車(chē)輪探測(cè)器、車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元2以及信號(hào)處理單元3組成。其特征是:所述的車(chē)輪踏面擦傷及磨損測(cè)量單元2包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器;所述的非接觸式位移傳感器與支座5固定在一起,并通過(guò)支座5固定在鋼軌7上。該測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝及維護(hù)方便、機(jī)械故障率低、測(cè)量結(jié)果不受列車(chē)速度的限制,擴(kuò)大了測(cè)量裝置的適應(yīng)范圍。
文檔編號(hào)G01N3/56GK2466012SQ01204420
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者馮其波 申請(qǐng)人:北方交通大學(xué)