CN107543472B - 钢轨测长装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢轨测长装置及方法，包括下压轮组和编码器测量组，下压轮组和编码器测量组可动连接，钢轨从编码器测量组的一侧进入，从下压轮组一侧滑出，下压轮组包括至少一个下压轮，下压轮的高度高于钢轨的底面，所述编码器测量组包括至少一个编码器测量轮和编码器，编码器测量轮高度低于钢轨的底面，编码器测量轮与编码器同轴连接，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动，下压下压轮，使得与下压轮可动连接的编码器测量轮上升压在钢轨底面，编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。上述装置及方法避免由撞击造成编码器测量轮损坏，延长编码器测量轮使用寿命，提高钢轨测量精度。

Description

钢轨测长装置及方法

技术领域

本发明涉及钢轨切割测量技术领域，尤其涉及一种钢轨测长装置方法。

背景技术

钢轨自动测量机构用于自动的测量钢轨原材料的长度，并根据需要接工作需要截取合适长度的钢轨。目前国内大多数工厂对钢轨原材料的测量和切割主要是通过人工测量的方式，先通过人力对钢轨进行测量，在对测量长度进行划线，用切割机进相对划线部分切割。通过人工测量的钢轨误差较大，经常出现废料，并需要多次反复测量校验，这样就造成大量人力，物力，财力和时间的浪费。

目前大多数的自动测量机构都是由激光传感器，机械手臂，接近开关距离传感器等对钢轨进行自动测量，这些测量方法电路系统庞大，系统布线复杂，如果系统有问题维修困难，并且成本较高，不方便调整和安装，性价比比较低。

发明内容

针对上述问题，提供一种能够自动测量钢轨长度、测量精度高、成本低、适应性强的钢轨测长装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种钢轨测长装置，包括下压轮组和编码器测量组，所述下压轮组和编码器测量组可动连接，所述下压轮组包括至少一个下压轮，所述下压轮的高度高于钢轨的底面，所述编码器测量组包括至少一个编码器测量轮和编码器，所述编码器测量轮高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮与编码器同轴连接，钢轨从编码器测量组一侧进入，从下压轮组一侧滑出，通过下压轮组下降带动编码器测量组上升。

根据本发明的另一个方面，上述钢轨测长装置进行钢轨测量的方法包括：步骤S1,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；步骤S2,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，下压轮下降带动编码器测量轮上升，使得与下压轮可动连接的编码器测量轮上升压在钢轨底面；步骤S3,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

根据本发明的第三方面，提供一种钢轨测长装置，包括下压轮组、上升轮组和编码器测量组，所述下压轮组和上升轮组可动连接，所述上升轮组和所述编码器测量组可动连接，所述下压轮组包括至少一个下压轮，所述下压轮的高度高于钢轨的底面，所述上升轮组包括至少一个上升轮，所述上升轮的高度低于钢轨的底面，所述编码器测量组包括至少一个编码器测量轮和编码器，所述编码器测量轮高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮与编码器同轴连接，钢轨从编码器测量组的一侧进入，从下压轮组一侧滑出，通过下压轮组下降带动上升轮组上升，从而带动编码器测量组上升。

根据本发明的第四方面，上述钢轨测长装置进行钢轨测量的方法包括：步骤S10,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；步骤S20,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，使得与下压轮可动连接的上升轮上升，带动所述编码器测量轮上升压在钢轨底面；步骤S30,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

上述钢轨测长装置结构简单，安装方便，造价及维修成本比较低，方面维修更换器件和调整，上述钢轨测量方法可以减少人力，物力，财力和时间的消耗，提高工作效率，大大减少钢轨切割作业的成本，且能够自动测量所需钢轨的长度，并根据所测钢轨的长度自动锯切钢轨，可以实现锯切后的毛坯料长度误差范围可以达到±1mm。

另外，上述钢轨测长装置及方法中，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，通过下压轮使得编码器测量轮紧贴在钢轨的底面，相对于采用钢轨装机编码器测量钢轨长度的方式，在下压轮与钢轨接触之前，编码器测量轮不受到钢轨前段的撞击，而是由钢轨下侧上升缓慢与钢轨贴合，这样可以避免由于撞击而造成的编码器测量轮的损坏，延长了编码器测量轮的使用寿命，保证编码器的测量精度，提高了钢轨测量的测量精度。

再者，上述钢轨测长装置及方法中，采用下压轮带动上升轮上升，上升轮上升带动编码器测量轮压在钢轨底面测量钢轨长度的测量方式，避免了由于编码器测量轮组直接与下压轮组可动连接时，下压轮组竖向运动时产生的横向位移和竖直位移对编码器测量轮产生冲击造成编码器测量轮的碰撞和损坏，延长了编码器测量轮的使用测量寿命，提高了测量精度。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明所述钢轨测长装置一个实施例的示意图；

图2a是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的立体示意图；

图2b是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的主视示意图；

图2c是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的俯视示意图；

图3是本发明所述钢轨测长装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1是本发明所述钢轨测长装置一个实施例的示意图，如图1所示，所述钢轨测长装置100包括下压轮组110和编码器测量组120，所述下压轮组110和编码器测量组120可动连接，钢轨从编码器测量组120的一侧进入，从下压轮组110一侧滑出，所述下压轮组110包括至少一个下压轮111，所述下压轮111的高度高于钢轨的底面，所述编码器测量组120包括至少一个编码器测量轮121和编码器122，所述编码器测量轮121高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮121与编码器122同轴连接，钢轨不接触编码器测量轮121从编码器测量轮121上方滑动，下压下压轮111，使得与下压轮111可动连接的编码器测量轮121上升压在钢轨底面，所述编码器测量轮121随钢轨的滑动而转动，编码器122通过记录编码器测量轮121转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

上述钢轨测长装置可以自动并准确的测量钢轨长度，全面提高了钢轨切割工作的工作效率和钢轨材料的利用率，并且结构简单，安装方便，造价及维修成本比较低，方面维修更换器件和调整。

在一个实施例中，所述下压轮组110和编码器测量组120通过杠杆机构130可动连接，所述杠杆机构130包括摆杆131、轴套132、导杆133和第一轴承座134，所述摆杆131的一端连接下压轮组110，另一端连接轴套132，所述导杆133的一端连接轴套132，另一端连接编码器测量组120，所述轴套132安装在所述第一轴承座134上，例如，所述下压轮组110还包括第二轴承座112，所述下压轮111安装在所述第二轴承座112上，所述第二轴承座112与所述摆杆131固定连接，所述编码器测量组120还包括第三轴承座123，所述编码器测量轮121安装在所述第三轴承座123上，所述第三轴承座123与所述导杆133固定连接。

在又一实施例中，所述编码器测量组120还包括支撑底板124，所述支撑底板124一面与所述导杆133固定连接，另一面通过多个弹性构件125与所述第三轴承座123连接，优选地，所述弹性构件125为弹簧。

上述钢轨测长装置100在第三轴承座和支撑底板之间加了多个弹性构件，保证了编码轮与钢轨可以贴合紧密，保证了在测量时编码轮与移动的钢轨可以时时刻刻的紧贴在一起，以保证编码器计数的准确性和钢轨长度测量的准确性。

优选地，所述编码器测量组120还包括滑轨机构126，所述滑轨机构126包括支架126-1、固定在支架126-1上的滑轨126-2以及相对滑轨126-2滑动的滑块126-3，所述支架126-1可以固定在所述第一轴承座134上也可以是单独的支架，所述滑块126-3与所述第三轴承座123固定连接，通过第三轴承座123的运动带动所述滑块126-3相对滑轨126-2运动，进一步，优选地，所述编码器测量组120包括一对上述滑轨机构126，分别位于第三轴承座123的两侧，可以其中一个滑轨机构126与第三轴承座123固定连接，也可以两个滑轨机构126均与所述第三轴承座123固定连接。

另外，优选地，上述滑轨机构126的支架126-1可以和杠杆机构130的第一轴承座134的底面一体形成，也就是说，所述第一轴承座134的底面可以呈“T”型、“L”型或者“F”型。

上述滑轨机构126保证了编码器测量轮测量组在下压轮的推动下可以做垂直上下运动，可以避免不是垂直运动钢轨对编码器测量轮的冲击带来编码器测量轮和编码器测量的不准确，增大测量误差。

在又一实施例中，所述钢轨测长装置100还包括支撑台架140，用于放置所述下压轮组110、杠杆机构130和编码器测量组120，优选地，所述支承台架140为可伸缩台架，调整支撑架140的高度，例如，可以通过调节支撑台架140四个支撑腿的高度调节器来调节支撑台架140的高度，从而可以调成整个钢轨测长装置的高度。

上实施例中的滑轨机构126的支架126-1可以固定在第一轴承座134的底面也可以固定在支撑台架140上。

优选地，所述钢轨测长装置100还包括垫块150，放置在支撑台架140和编码器测量组120之间或者放置在第一轴承座134和编码器测量组120之间，用于垫起所述编码器测量组120，可以通过调节垫块150的厚度来调节编码器测量轮组120的初始高度。

在本发明的一个优选实施例中,上述钢轨测长装置100如下配置：

杠杆机构130包括摆杆131、轴套132、导杆133和第一轴承座134，所述摆杆131、轴套132和导杆133一体成型，所述摆杆131和导杆133沿轴套132呈设定的角度(例如钝角)，第一轴承座134上装有固定轴(例如，通过滚动轴承靠配合连接)，所述轴套132与所述固定轴轴连接(例如，通过键连接)，所述固定轴两侧套有轴套，优选地，为保证下压轮被钢轨压下一定的高度，编码器测量组可以上升固定值，所以把连接上升轮组和下压轮组的一体成型的摆杆131、轴套132和导杆133为刚性旋转支架；

下压轮组110包括下压轮111、第二轴承座112、下压轮轴113、下压轮轴套114和下压轮轴承端盖115，下压轮轴113设置在第二轴承座112上，下压轮111与下压轮轴113轴连接(例如，通过键连接)，下压轮113左右两边有下压轮轴套114，下压轮轴承端盖115固定连接(例如螺栓螺母连接)在第二轴承座112外侧，第二轴承座112与摆杆131固定连接，例如，摆杆131顶端设置有连接板，通过螺栓螺母与第二轴承座112的底面固定连接；

编码器测量组120包括编码器测量轮121、编码器122、第三轴承座123、支撑底板124、弹性构件125、支架126-1、滑轨126-2、滑块126-3、测量轮轴127、编码器支架128和编码器联轴器129，测量轮轴127设置在第三轴承座123上，编码器测量轮121与测量轮轴127轴连接(例如，通过键连接)，测量轮轴127左右两边设置有轴套，编码器122通过编码器联轴器129与测量轮轴127连接，在连接处设置有固定在第三轴承座123外侧的轴承端盖，编码器支架128呈“L”型，一端固定编码器122，另一端固定在第三轴承座123，第三轴承座123与支撑底板124通过对称分布的4个弹性构件125(例如弹簧)连接，所述支撑底板124与导杆133固定连接，例如，导杆133顶端设置有连接板，通过螺栓螺母与支撑底板124的底面固定连接，另外，在第一轴承座134与编码器测量轮121之间设置有垫块150，可以通过调节垫块150的厚度来调节编码器测量轮121的初始高度。

上述钢轨测长装置100下压轮组和编码器测量轮组采用了轴承座与轴承座配合连接，轴与编码器测量轮和下压轮键连接，可以保证下压轮组和上升轮组机构的稳定性。

利用上述的钢轨测长装置进行钢轨测量的方法，包括：

步骤S1,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；

步骤S2,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，下压轮下降带动编码器测量轮上升，使得与下压轮可动连接的编码器测量轮上升压在钢轨底面；

步骤S3,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

图2a是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的立体示意图，图2b是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的主视示意图，图2c是本发明所述钢轨测长装置另一个实施例的俯视示意图，如图2a-2c所示，所述钢轨测长装置100＇包括下压轮组110、上升轮组160和编码器测量组120，所述下压轮组110和上升轮组160可动连接，所述上升轮组160和所述编码器测量组120可动连接，钢轨从编码器测量组120的一侧进入，从下压轮组110一侧滑出，所述下压轮组110包括至少一个下压轮111，所述下压轮111的高度高于钢轨的底面，所述上升轮组160包括至少一个上升轮161，所述上升轮161的高度低于钢轨的底面，所述编码器测量组120包括至少一个编码器测量轮121和编码器122，所述编码器测量轮121高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮121与编码器122同轴连接，钢轨不接触编码器测量轮121从编码器测量轮上方滑动，下压下压轮111，使得与下压轮111可动连接的上升轮161上升，带动所述编码器测量轮121上升压在钢轨底面，所述编码器测量轮121随钢轨的滑动而转动，编码器122通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

优选地，为节约设计成本及方便部件的通用和更换，将上升轮组和下压轮组设计成相同的结构和尺寸。

上述钢轨测长装置能够自动测量所需钢轨的长度，并根据所测钢轨的长度自动锯切钢轨，对于锯切后的毛坯料长度误差范围可以达到±1mm。在钢轨尽量进行自动测量和自动切割过程中，可以保证进入自动测量进料口和自动切割进料口的钢轨毛坯料的长度。另外，本发明所述装置可以满足多种不同型号的钢轨和不同锯切长度的钢轨进行自动测量和自动切割，并可由控制系统和电气系统集成一体达到操作和控制的同步一致性。

在一个实施例中，所述下压轮组110和上升轮组160通过杠杆机构130可动连接，所述杠杆机构130包括摆杆131、轴套132、导杆133和第一轴承座134，所述摆杆131的一端连接下压轮组110，另一端连接轴套132，所述导杆133的一端连接轴套132，另一端连接上升轮组160，所述轴套132安装在所述第一轴承座134上，例如，所述下压轮组110还包括第二轴承座112，所述下压轮111安装在所述第二轴承座112上，所述第二轴承座112与所述摆杆131固定连接，所述上升轮组160还包括第四轴承座162，所述上升轮161安装在所述第四轴承座162上，所述第四轴承座162与所述导杆133固定连接。

另外，所述编码器测量组120还包括第三轴承座123，所述编码器测量轮121安装在所述第三轴承座123上，所述第三轴承座123压在所述上升轮161上，通过上升轮161带动编码器测量组120运动。

在又一实施例中，所述编码器测量组120还包括支撑底板124，所述支撑底板124一面压在所述上升轮161上，另一面通过多个弹性构件125与所述第三轴承座123连接，优选地，所述弹性构件125为弹簧。

优选地，所述编码器测量组120还包括滑轨机构126，所述滑轨机构包括支架126-1、固定在支架126-1上的滑轨126-2以及相对滑轨126-2滑动的滑块126-3，所述支架126-1固定在所述第一轴承座134的底面，所述滑块126-3与所述第三轴承座123固定连接，通过第三轴承座123的运动带动所述滑块126-3相对滑轨126-2运动，进一步，优选地，所述编码器测量组120包括一对上述滑轨机构126，分别位于第三轴承座123的两侧，可以其中一个滑轨机构126与第三轴承座123固定连接，也可以两个滑轨机构126均与所述第三轴承座123固定连接。

另外，优选地，上述滑轨机构126的支架126-1可以和杠杆机构130的第一轴承座134的底面一体形成，也就是说，所述第一轴承座134的底面可以呈“T”型、“L”型或者“F”型。

在又一实施例中，所述钢轨测长装置100＇还包括支撑台架140，用于放置所述下压轮组110、上升轮组160、杠杆机构130和编码器测量组120，优选地，所述支承台架140为可伸缩台架，调整支撑架140的高度。

优选地，所述钢轨测长装置100＇还包括垫块150，放置在支撑台架140和上升轮组160之间或者放置在第一轴承座134和上升轮组160之间，用于垫起所述上升轮组160，可以通过调节垫块150的厚度来调节上升轮组160和编码器测量轮组120的初始高度。

在本发明的一个优选实施例中,上述钢轨测长装置100＇配置如下：

杠杆机构130包括摆杆131、轴套132、导杆133和第一轴承座134，所述摆杆131、轴套132和导杆133一体成型，所述摆杆131和导杆133沿轴套132呈设定的角度(例如钝角)，第一轴承座134上装有固定轴(例如，通过滚动轴承靠配合连接)，所述轴套132与所述固定轴轴连接(例如，通过键连接)，所述固定轴两侧套有轴套；

下压轮组110包括下压轮111、第二轴承座112、下压轮轴113、下压轮轴套114和下压轮轴承端盖115，下压轮轴113设置在第二轴承座112上，下压轮111与下压轮轴113轴连接(例如，通过键连接)，下压轮113左右两边有下压轮轴套114，第二轴承座112与下压轮轴承端盖115固定连接(例如螺栓螺母连接)，第二轴承座112与摆杆131固定连接，例如，摆杆131顶端设置有连接板，通过螺栓螺母与第二轴承座112的底面固定连接；

上升轮组160包括上升轮161、第四轴承座162、上升轮轴(未示出)、上升轮轴套(未示出)和上升轮轴承端盖163，上升轮161与第一轴承座112之间设置垫块150，可以通过调节垫块150的厚度来调节上升轮161和编码器测量轮121的初始高度，上升轮161设置在第四轴承座162上，上升轮161与上升轮轴(未示出)轴连接(例如，通过键连接)，上升轮161左右两边有上升轮轴套(未示出)，上升轮轴承端盖163固定连接(例如螺栓螺母连接)第四轴承座162外侧，第四轴承座162底面与导杆133固定连接，例如，导杆133顶端设置有连接板，通过螺栓螺母与第四轴承座162的底面固定连接；

编码器测量组120包括编码器测量轮121、编码器122、第三轴承座123、支撑底板124、弹性构件125、支架126-1、滑轨126-2、滑块126-3、测量轮轴127、编码器支架128和编码器联轴器129，测量轮轴127设置在第三轴承座123上，编码器测量轮121与测量轮轴127轴连接(例如，通过键连接)，测量轮轴127左右两边设置有轴套，编码器122通过编码器联轴器129与测量轮轴127连接，在连接处设置有固定在第三轴承座123外侧的轴承端盖，编码器支架128呈“L”型，一端固定编码器122，另一端固定在第三轴承座123，第三轴承座123与支撑底板124通过对称分布的4个弹性构件125(例如弹簧)连接，所述支撑底板124压在所述上升轮161上，支架126-1与第一轴承座134底面一体成型，滑块126-3与所述第三轴承座123固定连接，通过第三轴承座123的运动带动所述滑块126-3相对滑轨126-2运动。

利用权利上述钢轨测长装置进行钢轨测量的方法，包括：

步骤S10,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；

步骤S20,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，使得与下压轮可动连接的上升轮上升，带动所述编码器测量轮上升压在钢轨底面；

步骤S30,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

优选地，在步骤S1或S10之前，先通过支撑台架140调节整个钢轨测长装置的初始高度，在通过垫块150来调整上升轮组和编码器测量组的初始高度。

图3是本发明所述钢轨测长装置的第三实施例的示意图，如图3所示，相对于图1和图2所示的钢轨测长装置，主要区别在于，所述编码器测量组120还包括行程开关123-1，设置在所述编码器测量轮朝向下压轮的相对侧，与所述编码器测量轮具有设定的距离，当钢轨离开所述行程开关123-1时，编码器停止计数，防止了当钢轨脱离编码器测量轮时，由于惯性导致编码器测量轮空转，从而导致钢轨测长不准确，优选地，如图3所示，所述编码器测量组120的第三轴承座123的底面呈L型，一端放置编码器测量轮121，另一端放置所述行程开关123-1，所述行程开关123-1的初始高度低于钢轨。

为了保证编码器测量轮上升能够压紧在钢轨的底面，另外，优选地，在步骤S1或S10之前，通过在编码器测量组的轴承座底部安装多个弹簧，使得在步骤S2或S20编码器测量轮能够压紧在钢轨底面，其中，包括：

步骤1，根据测量轮轴所受的摩擦力和编码轮组的重力计算所需弹簧的最小工作载荷、最大工作载荷和工作极限载荷，从机械手册中选择大于上述工作极限载荷的弹簧，其中，所述弹簧的最小工作载荷按照公式(1)计算，所述弹簧的最大工作载荷按照公式(2)计算，所述弹簧的工作极限载荷按照公式(3)计算，

P_n＝(F₁+G₁)/m (1)

P₁＝F₁/m (2)

P_j计算＝1.25*P_n (3)

其中，G₁为编码器测量轮组的重力，F₁为测量轮轴所受的摩擦力,m为弹簧的总数，P₁为最小工作载荷，P_n为最大工作载荷，P_j计算为按照上述公式计算得到的每一个弹簧的工作极限载荷；

步骤2，根据最小工作载荷、最大工作载荷、弹簧的工作行程和上述选择后弹簧的单圈刚度参数，计算初算弹簧刚度P'和弹簧圈数n，从机械手册中选择大于上述弹簧圈数的弹簧圈数参数n₁，其中，所述初算弹簧刚度P'按照公式(4)计算，所述弹簧圈数按照公式(5)计算，

其中，P_d'为步骤1选择的弹簧在机械手册中的单圈刚度，h为弹簧工作行程，n为弹簧圈数；

步骤3，根据步骤S1中选择的弹簧的参数以及步骤S2中选择的弹簧圈数参数判断所述弹簧在所述工作行程内能否压紧钢轨，包括：

步骤31，判断实际工作弹簧刚度P₁'是否不大于初算弹簧刚度P'，其中，所述实际工作弹簧刚度P₁'按照公式(6)计算，

步骤32，判断工作极限载荷下的变形量F_j是否在最小工作载荷到最大工作载荷范围内，其中，所述工作极限载荷下的变形量按照公式(7)计算，

F_j＝n₁f_j (7)

其中，f_j为步骤1所选弹簧的工作极限载荷下的单圈变形量；

步骤33，判断弹簧的实际行程h_实际是否不小于所述弹簧的工作行程h，其中，所述弹簧的实际行程h_实际根据公式(8)-公式(14)计算，

t＝f_j+d (8)

H₀＝n₁t+1.5d (9)

D₂＝D+d (10)

D₁＝D-d (11)

h_实际＝H₁-H_n (14)

其中，D为步骤1所选弹簧的弹簧中径，d为步骤1所选弹簧的弹簧材料的直径，t为弹簧节距，H₀为弹簧的自由高度，D₂为弹簧外径，H₁为最小载荷时的高度，H_n为最大载荷时的高度，h_实际为实际工作行程；

如果满足上述步骤31-步骤33的所有条件，则所述弹簧在所述工作行程内能够压紧钢轨；

如果不满足上述步骤31-步骤33的任一条件，则所述弹簧在所述工作行程内不能够压紧钢轨，返回步骤1，重新选择弹簧。

在本发明的一个具体实施例中，

在步骤1中，F_N＝F₁＝85N

其中，F_N为弹簧给编码轮保证其可以在钢轨上滑动的支撑力；

G₂＝74.48N

m＝4

P₁＝74.48/4＝18.62N

P_n＝(74.48+85)/4＝39.87N

P_j计算＝1.25*P_n＝49.84N；

根据P_j计算和弹簧中径差D从机械手册可得到：

D＝25；d＝1.8；f_j＝11.03；P_j＝73.16；P_d'＝6.63

其中，P_j为机械手册中对应于D＝25的弹簧的工作极限载荷。

在步骤2中，h＝10

查机械手册可得：n₁＝3.25

n_总数＝n₁+2＝5.25

其中n_总数为总圈数。

步骤3中，

P₁'＜P'；

F_j＝n₁f_j＝35.85

P₁＜F_j＜P_n；

H₀＝n₁t+1.5d＝45

D₂＝D+d＝26.8

D₁＝D-d＝23.2

h_实际＝H₁-H_n＝10.44

h_实际＞h。

从上述计算可以看出步骤1所选的弹簧能够压紧钢轨，因此在编码测长过程中，编码测量轮可以压紧钢轨，从而使得编码器的精度为本发明所述钢轨测长装置的测量精度，即

其中：A为编码器精度，n_脉冲为编码器脉冲数，d_测量轮为编码轮直径；

从上述实施例可以看出，本发明所述钢轨测长装置及方法的精度为0.157mm小于1mm，能够达到很高的精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、组合、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢轨测长装置，其特征在于，包括下压轮组和编码器测量组，所述下压轮组和编码器测量组可动连接，所述下压轮组包括至少一个下压轮，所述下压轮的高度高于钢轨的底面，所述编码器测量组包括至少一个编码器测量轮和编码器，所述编码器测量轮高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮与编码器同轴连接，钢轨从编码器测量组一侧进入，从下压轮组一侧滑出，通过下压轮组下降带动编码器测量组上升。

2.根据权利要求1所述的钢轨测长装置，其特征在于，所述下压轮组和编码器测量组通过杠杆机构可动连接，所述杠杆机构包括摆杆、轴套、导杆和第一轴承座，所述下压轮组还包括第二轴承座，所述下压轮安装在所述第二轴承座上，所述编码器测量组还包括第三轴承座，所述编码器测量轮安装在所述第三轴承座上，其中，所述摆杆的一端连接第二轴承座，另一端连接轴套，所述导杆的一端连接轴套，另一端连接第三轴承座，所述轴套安装在所述第一轴承座上。

3.根据权利要求2所述的钢轨测长装置，其特征在于，所述编码器测量组还包括支撑底板，所述支撑底板一面与所述导杆固定连接，另一面通过多个弹性构件连接到所述编码器测量组的第三轴承座底面。

4.一种钢轨测长装置，其特征在于，包括下压轮组、上升轮组和编码器测量组，所述下压轮组和上升轮组可动连接，所述上升轮组和所述编码器测量组可动连接，所述下压轮组包括至少一个下压轮，所述下压轮的高度高于钢轨的底面，所述上升轮组包括至少一个上升轮，所述上升轮的高度低于钢轨的底面，所述编码器测量组包括至少一个编码器测量轮和编码器，所述编码器测量轮高度低于钢轨的底面，所述编码器测量轮与编码器同轴连接，钢轨从编码器测量组的一侧进入，从下压轮组一侧滑出，通过下压轮组下降带动上升轮组上升，从而带动编码器测量组上升。

5.根据权利要求4所述的钢轨测长装置，其特征在于，所述编码器测量组还包括第三轴承座和支撑底板，所述编码器测量轮安装在所述第三轴承座上，所述支撑底板一面压在所述上升轮组上，另一面通过多个弹性构件连接到所述编码器测量组的第三轴承座底面；所述下压轮组和上升轮组通过杠杆机构可动连接，所述杠杆机构包括摆杆、轴套、导杆和第一轴承座，所述下压轮组还包括第二轴承座，所述下压轮安装在所述第二轴承座上，所述上升轮组还包括第四轴承座，所述上升轮安装在所述第四轴承座上，其中，所述摆杆的一端连接第二轴承座，另一端连接轴套，所述导杆的一端连接轴套，另一端连接第四轴承座，所述轴套安装在所述第一轴承座上。

6.根据权利要求2或5所述的钢轨测长装置，其特征在于，还包括滑轨机构，所述滑轨机构包括支架、固定在支架上的滑轨以及相对滑轨滑动的滑块，所述滑块与所述第三轴承座固定连接，通过第三轴承座的运动带动所述滑块相对滑轨运动。

7.根据权利要求1或4所述的钢轨测长装置，其特征在于，所述编码器测量组还包括行程开关，设置在所述编码器测量轮朝向下压轮的相对侧，与所述编码器测量轮具有设定的距离，当钢轨离开所述行程开关时，编码器停止计数。

8.一种利用权利要求1所述的钢轨测长装置进行钢轨测量的方法，其特征在于，包括：

步骤S1,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；

步骤S2,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，下压轮下降带动编码器测量轮上升，使得与下压轮可动连接的编码器测量轮上升压在钢轨底面；

步骤S3,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

9.一种利用权利要求4所述的钢轨测长装置进行钢轨测量的方法，其特征在于，包括：

步骤S10,钢轨从编码器测量组一侧进入，编码器测量轮的高度低于钢轨的底面，钢轨不接触编码器测量轮从编码器测量轮上方滑动；

步骤S20,下压轮高度高于钢轨的底面，钢轨压下下压轮，使得与下压轮可动连接的上升轮上升，带动所述编码器测量轮上升压在钢轨底面；

步骤S30,所述编码器测量轮随钢轨的滑动而转动，编码器通过记录编码器测量轮转动的圈数测量滑过钢轨的长度。

10.根据权利要求8或9所述的钢轨测长装置进行钢轨测量的方法，其特征在于，还包括在步骤S1或S10之前，通过在编码器测量组的轴承座底部安装多个弹簧，使得在步骤S2或S20编码器测量轮能够压贴在钢轨底面，其中，包括：

步骤1，根据测量轮轴所受的摩擦力和编码轮组的重力计算所需弹簧的最小工作载荷、最大工作载荷和工作极限载荷，从机械手册中选择大于上述工作极限载荷的弹簧，其中，所述弹簧的最小工作载荷按照公式(1)计算，所述弹簧的最大工作载荷按照公式(2)计算，所述弹簧的工作极限载荷按照公式(3)计算，

P_n＝(F₁+G₁)/m (1)

P₁＝F₁/m (2)

P_j计算＝1.25*P_n (3)

其中，G₁为编码器测量轮组的重力，F₁为测量轮轴所受的摩擦力,m为弹簧的总数，P₁为最小工作载荷，P_n为最大工作载荷，P_j计算为按照上述公式计算得到的每一个弹簧的工作极限载荷；

步骤2，根据最小工作载荷、最大工作载荷、弹簧的工作行程和上述选择后弹簧的单圈刚度参数，计算初算弹簧刚度P'和弹簧圈数n，从机械手册中选择大于上述弹簧圈数的弹簧圈数参数n₁，其中，所述初算弹簧刚度P'按照公式(4)计算，所述弹簧圈数按照公式(5)计算，

其中，P_d'为步骤1选择的弹簧在机械手册中的单圈刚度，h为弹簧工作行程，n为弹簧圈数；

步骤3，根据步骤S1中选择的弹簧的参数以及步骤S2中选择的弹簧圈数参数判断所述弹簧在所述工作行程内能否压紧钢轨，包括：

步骤31，判断实际工作弹簧刚度P₁'是否不大于初算弹簧刚度P'，其中，所述实际工作弹簧刚度P₁'按照公式(6)计算，

步骤32，判断工作极限载荷下的变形量F_j是否在最小工作载荷到最大工作载荷范围内，其中，所述工作极限载荷下的变形量按照公式(7)计算，

F_j＝n₁f_j (7)

其中，f_j为步骤1所选弹簧的工作极限载荷下的单圈变形量；

步骤33，判断弹簧的实际行程h_实际是否不小于所述弹簧的工作行程h，其中，所述弹簧的实际行程h_实际根据公式(8)-公式(14)计算，

t＝f_j+d (8)

H₀＝n₁t+1.5d (9)

D₂＝D+d (10)

D₁＝D-d (11)

h_实际＝H₁-H_n (14)

其中，D为步骤1所选弹簧的弹簧中径，d为步骤1所选弹簧的弹簧材料的直径，t为弹簧节距，H₀为弹簧的自由高度，D₂为弹簧外径，H₁为最小载荷时的高度，H_n为最大载荷时的高度，h_实际为实际工作行程；

如果满足上述步骤31-步骤33的所有条件，则所述弹簧在所述工作行程内能够压紧钢轨；

如果不满足上述步骤31-步骤33的任一条件，则所述弹簧在所述工作行程内不能够压紧钢轨，返回步骤1，重新选择弹簧。