CN110873624A - 机车顶盖重心检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机车顶盖重心检测系统。机车顶盖重心检测系统包括：测量平台，其上表面为水平面；多个支撑部件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的一侧，且包括第一支撑部件或第二支撑部件，所述第一支撑部件的高度小于所述第二支撑部件的高度；称台组件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的另一侧，且具有与所述第一支撑部件相同的高度。本申请能够进一步提高转向架性能，最大限度抑制机车运行过程中的轴重转移，有效地保持机车轮轨黏着条件。

Description

机车顶盖重心检测系统和方法

技术领域

本申请涉及一种机车顶盖重心检测系统和方法，更具体地涉及一种铁路电力机车在装配顶盖之前或检修时进行的顶盖重心检测系统和方法。

背景技术

随着铁路运输事业向高速、重载方向的不断发展，尤其为适应提速要求，对机车运行质量的要求愈来愈高。在机车制造过程中，对各类部件的制造重严格量及重心分布控制要求越来越。

目前，对顶盖机车重心检测无方便简单的设备。不能对机车顶盖进行精确的重心检测，使得机车轴重分配不均匀，不能有效抑制机车运行过程中的轴重转移，导致机车轮轨黏着条件被破坏，限制了牵引力的发挥，甚至威胁行车安全。

有鉴于此，为克服技术中存在的上述缺陷，开发出本发明的铁路机车顶盖的重心检测系统和方法。

发明内容

为解决上述缺陷中的至少一种，本申请提出一种机车顶盖重心检测系统和方法。

本申请的一个目的是提供一种铁路机车顶盖的重心检测装置，其在顶盖组装完成后，对顶盖整体进行重心检测，以尽可能地抑制机车运行过程中的轴重转移。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

根据本申请的实施例的第一方面，提出一种机车顶盖重心检测系统，包括：测量平台，其上表面为水平面；多个支撑部件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的一侧，且包括第一支撑部件或第二支撑部件，所述第一支撑部件的高度小于所述第二支撑部件的高度；称台组件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的另一侧，且具有与所述第一支撑部件相同的高度。

可选地，所述称台组件与所述机车顶盖之间设有圆头顶销，所述圆头顶销通过螺母固定到所述机车顶盖。

可选地，所述称台组件包括：底板，与所述测量平台的上表面接触；压力传感器，固定在所述底板上，且具有显示压力数值的显示装置；垫块，设置在所述压力传感器上方；螺柱，连接所述垫块与所述压力传感器。

可选地，所述第二支撑部件包括：底板，位于所述第二支撑部件的下端，用于接触所述测量平台的上表面；第一立柱和第二立柱，分别固定在所述底板上，且所述第一立柱的高度小于所述第二立柱的高度；垫板，固定在所述第一立柱和第二立柱上方，用于接触所述机车顶盖。

可选地，所述垫块和所述支承垫块的上表面分别设有橡胶板，且所述橡胶板通过粘合剂粘接到所述垫块和所述支承垫块。

可选地，所述压力传感器通过螺钉固定到所述称台组件的底板上。

根据本申请的实施例的第二方面，提出一种利用如以上所述的机车顶盖重心检测系统进行机车顶盖重心检测的方法，包括：平面重心检测步骤，其包括：在所述机车顶盖的长度方向的一侧将第一支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；在所述机车顶盖的长度方向的另一侧将称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；读取第一压力数值；在所述机车顶盖的宽度方向的一侧将第一支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；在所述机车顶盖的宽度方向的另一侧将称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；读取第二压力数值；立体重心检测步骤，包括：在所述机车顶盖的长度方向的一侧将第二支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；在所述机车顶盖的长度方向的另一侧将称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；读取第三压力数值；平面重心计算步骤，其中，依据所述第一压力数值、所述第二压力数值、所述第一支撑部件和所述称台组件设置的位置以及所述机车顶盖的尺寸参数分别计算所述机车顶盖在长度方向以及宽度方向的平面重心；立体重心计算步骤，其中，依据所述第三压力数值、所述第二支撑部件和所述称台组件设置的位置以及所述机车顶盖的尺寸参数计算所述机车顶盖在高度方向的立体重心。

可选地，所述平面重心检测步骤和所述立体重心检测步骤分别进行3-5次，将得到的压力数值计算平均值，将所述平均值作为所述第一压力数值、所述第二压力数值和所述第三压力数值。

可选地，在所述平面重心检测步骤和所述立体重心检测步骤，所述第一支撑部件、所述第二支撑部件和所述称台组件均设置为多个。

可选地，所述第二支撑部件为多个，且多个所述第二支撑部件具有彼此不同的高度，进行多次所述立体重心检测步骤中，且每次所述立体重心检测步骤中所使用的所述第二支撑部件的高度不同，并且依据多次所述立体重心检测步骤得到的不同的所述第三压力数值，多次进行所述立体重心计算步骤，并计算平均值。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本申请的装置和方法不但能保证顶盖组装符合各种设计要求，而且能进一步提高转向架性能，最大限度抑制机车运行过程中的轴重转移，有效地保持机车轮轨黏着条件；

2、本申请的装置和方法操作简便，既提高产品质量、保证了行车安全，又降低制造成本，提高了生产效率；

3、本申请的装置和方法定位精确、操作简便、减少重复劳动，从而有利于规模化生产；

4、本申请的装置和方法不但可以运用在机车制造过程中，也可以广泛应用于机车检修工作中，能有效分析出机车顶盖重心参数。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请的范围。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的机车顶盖重心检测系统和机车顶盖在进行平面重心测量时、沿机车顶盖的长度方向的示意性平面图；

图2是本申请的机车顶盖重心检测系统和机车顶盖在进行平面重心测量时、沿机车顶盖的宽度方向的示意性平面图；

图3是本申请的机车顶盖重心检测系统和机车顶盖在进行立体重心测量时、沿机车顶盖的长度方向的示意性平面图；

图4是本申请的机车顶盖重心检测系统的立体支架的示意性平面图；

图5是本申请的机车顶盖重心检测系统的称台组件的剖视图；

图6-图8分别是示意性地示出本申请的机车顶盖的平面重心(图6和图7)和立体重心(图8)的计算方法的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参见图1-图3，本申请的机车(例如铁路电力机车)顶盖重心检测系统1用于在将机车顶盖2安装于车厢上之前或者在对机车进行检修时测量机车顶盖2的重心。机车顶盖重心检测系统1可包括测量平台10、多个支撑部件20和称台组件30。测量平台10上表面为水平面，可用于支撑整个机车顶盖重心检测系统1，例如，将车顶盖重心检测系统1支撑在地面上；多个支撑部件20设置在测量平台10与机车顶盖2之间的一侧，例如图1-图3中的右侧，且包括第一支撑部件或第二支撑部件。第一支撑部件为支承垫块210，而第二支撑部件为立体支架220。支承垫块210的高度小于立体支架220的高度。称台组件30设置在测量平台10与机车顶盖2之间的另一侧，例如图1-图3中的左侧，且具有与支承垫块210相同的高度。

在一个实施例中，当需要测量机车顶盖重心检测系统1的沿长度方向的平面重心(即，机车顶盖2的重心在水平面上的位置)时，沿机车顶盖2的长度方向的左侧设置一个或更多个称台组件30，而右侧设置两个或更多个支承垫块210(参见图1)。

在一个实施例中，当需要测量机车顶盖重心检测系统1的沿宽度方向的平面重心时，沿机车顶盖2的宽度方向的左侧设置一个或更多个称台组件30，而右侧设置两个或更多个支承垫块210(参见图2)。支承垫块210例如可以是凸字形。

在一个实施例中，当需要测量机车顶盖重心检测系统1的立体重心(即，机车顶盖2的重心在竖直高度方向的位置)时，沿机车顶盖2的长度方向或宽度方向的左侧设置一个或更多个称台组件30，而右侧设置两个或更多个立体支架220(参见图3)。

在以上实施例中，左侧和右侧均可以互换。在以上实施例中，可选地，在称台组件30与机车顶盖2之间可设有圆头顶销40，圆头顶销40可通过螺母固定到机车顶盖2。在以上实施例中，可选地，在支承垫块210或立体支架220与机车顶盖2之间可设有圆头顶销40，圆头顶销40可通过螺母固定到机车顶盖2。

参见图5，称台组件可包括底板310、压力传感器320、垫块340和螺柱330。底板310可与测量平台10的上表面接触。压力传感器320可固定在底板310上，且具有显示压力数值的显示装置。该显示装置可以是液晶显示器。垫块340可设置在压力传感器320的上方。螺柱330可连接垫块340与压力传感器320(例如，通过连接垫块340与压力传感器320分别设有的螺孔)。

参见图4，立体支架220可包括底板223、第一立柱221、第二立柱222和垫板224。底板223可位于立体支架220的下端，用于接触测量平台10的上表面。第一立柱221和第二立柱222可分别固定在底板223上，且第一立柱221的高度小于所述第二立柱222的高度。垫板224可分别固定在第一立柱221和第二立柱222上方，用于接触机车顶盖2。

可选地，垫块340的上表面可分别设有橡胶板360。可选地，支承垫块210的上表面可设有橡胶板(未示出)。可选地，橡胶板通过粘合剂粘接到垫块340和支承垫块210上。

可选的，压力传感器320可通过螺钉350固定到称台组件30的底板310上(参见图5)。

称台组件30具有与支承垫块210相同的高度，因此，当由称台组件30和支承垫块210支撑机车顶盖2时，机车顶盖2被水平地支撑。称台组件30的高度小于立体支架220的高度，因此，当由称台组件30和立体支架220支撑机车顶盖2时，机车顶盖2朝向一侧倾斜。该倾斜角度可以为5°到7°，优选地为6°。可选地，可具有不同高度的立体支架220，从而可以设置可变化的倾斜角度。

以下将描述本申请的机车顶盖重心检测的方法。

本申请的机车顶盖重心检测的方法可包括平面重心检测步骤、立体重心检测步骤、平面重心计算步骤和立体重心计算步骤。

平面重心检测步骤可包括：在机车顶盖2的长度方向(图1中的左右方向)的一侧(例如图1中的左侧或者右侧)将支承垫块210设置在测量平台10与机车顶盖2之间；在机车顶盖2的长度方向的相对的另一侧将称台组件30设置在测量平台10与机车顶盖2之间；读取此时的压力数值(第一压力数值)；在机车顶盖2的宽度方向的一侧(例如图2中的左侧或者右侧)将支承垫块210设置在测量平台10与机车顶盖2之间；在机车顶盖2的宽度方向的相对的另一侧将称台组件30设置在测量平台10与机车顶盖2之间；读取此时的压力数值(第二压力数值)。

立体重心检测步骤可包括：在机车顶盖2的长度方向的一侧将立体支架220设置在测量平台10与机车顶盖2之间；在机车顶盖2的长度方向的相对的另一侧将称台组件30设置在测量平台10与机车顶盖2之间；读取此时的压力数值(第三压力数值)。

在平面重心计算步骤中，依据第一压力数值、第二压力数值、支承垫块210和称台组件30设置的位置参数以及机车顶盖2的尺寸参数分别计算机车顶盖2在长度方向以及宽度方向的平面重心。

在立体重心计算步骤中，依据第三压力数值、立体支架220和称台组件30设置的位置参数以及机车顶盖2的尺寸参数计算机车顶盖2在高度方向的立体重心。

可选地，平面重心检测步骤和立体重心检测步骤均可分别进行3-5次，将得到的压力数值计算平均值，将平均值作为第一压力数值、第二压力数值和第三压力数值，以使测量更精确。

可选地，在平面重心检测步骤和立体重心检测步骤，支承垫块210、立体支架220和称台组件30均可设置为一个或多个。例如，在机车顶盖2的一侧的中间设置一个称台组件30，在在机车顶盖2的另一侧设置两个支承垫块210或立体支架220。或者，例如，在机车顶盖2的一侧的中间设置一个称台组件30且在该侧的两边设置两个支承垫块210或立体支架220，而在机车顶盖2的另一侧的中间设置一个支承垫块210或立体支架220且在该另一侧的两边设置两个称台组件30。

可选地，立体支架220为多个，且多个立体支架220具有彼此不同的高度，进行多次立体重心检测步骤，且每次立体重心检测步骤中所使用的立体支架220的高度不同，并且依据多次立体重心检测步骤得到的不同的第三压力数值，多次进行立体重心计算步骤，并计算平均值。

以下描述计算机车顶盖重心的具体过程。需指出，以下计算方法仅为示例，本申请的进行机车顶盖重心检测的方法可使用任何可行的数学方法进行计算。

如图6所示，当计算沿长度方向的平面重心时，机车顶盖2的总重G是已知的，机车顶盖2沿长度方向的一侧的重量F1可由压力传感器320示出，且如图所示的尺寸信息L、S1、S2和L2均可测量出。因此，表示平面重心的C点到一侧的支撑位置的距离L1＝F1/G×L2。

如图7所示，当计算沿宽度方向的平面重心时，机车顶盖2的总重G是已知的，机车顶盖2沿宽度方向的一侧的重量F2可由压力传感器320示出，且如图所示的尺寸信息Y2可测量出。因此，表示平面重心的C点到一侧的支撑位置的距离Y1＝F2/G×Y2。

如图8所示，当计算立体重心时，机车顶盖2的总重G是已知的，机车顶盖2沿宽度方向的一侧的重量F3可由压力传感器320示出，且如图所示的尺寸信息H、S3可测量出。表示机车顶盖2的立体重心h可以通过以下公式计算出来：

其中，AD、AB、BD、CB为图8中不同位置之间的长度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述机车顶盖重心检测系统包括：

测量平台，其上表面为水平面；

多个支撑部件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的一侧，且包括第一支撑部件或第二支撑部件，所述第一支撑部件的高度小于所述第二支撑部件的高度；

称台组件，设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间的另一侧，且具有与所述第一支撑部件相同的高度。

2.根据权利要求1所述的机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述称台组件与所述机车顶盖之间设有圆头顶销，所述圆头顶销通过螺母固定到所述机车顶盖。

3.根据权利要求1所述的机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述称台组件包括：

底板，与所述测量平台的上表面接触；

压力传感器，固定在所述底板上，且具有显示压力数值的显示装置；

垫块，设置在所述压力传感器上方；

螺柱，连接所述垫块与所述压力传感器。

4.根据权利要求1所述的机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述第二支撑部件包括：

底板，位于所述第二支撑部件的下端，用于接触所述测量平台的上表面；

第一立柱和第二立柱，分别固定在所述底板上，且所述第一立柱的高度小于所述第二立柱的高度；

垫板，固定在所述第一立柱和第二立柱上方，用于接触所述机车顶盖。

5.根据权利要求3所述的机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述垫块和所述支承垫块的上表面分别设有橡胶板，且所述橡胶板通过粘合剂粘接到所述垫块和所述支承垫块。

6.根据权利要求3所述的机车顶盖重心检测系统，其特征在于，所述压力传感器通过螺钉固定到所述称台组件的底板上。

7.一种利用如权利要求1-6中任一项所述的机车顶盖重心检测系统进行机车顶盖重心检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

平面重心检测步骤，包括：

在所述机车顶盖的长度方向的一侧将第一支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

在所述机车顶盖的长度方向的另一侧将称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

读取第一压力数值；

在所述机车顶盖的宽度方向的一侧将所述第一支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

在所述机车顶盖的宽度方向的另一侧将所述称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

读取第二压力数值；

立体重心检测步骤，包括：

在所述机车顶盖的长度方向的一侧将第二支撑部件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

在所述机车顶盖的长度方向的另一侧将所述称台组件设置在所述测量平台与所述机车顶盖之间；

读取第三压力数值；

平面重心计算步骤，其中，依据所述第一压力数值、所述第二压力数值、所述第一支撑部件和所述称台组件设置的位置参数以及所述机车顶盖的尺寸参数分别计算所述机车顶盖在长度方向以及宽度方向的平面重心；

立体重心计算步骤，其中，依据所述第三压力数值、所述第二支撑部件和所述称台组件设置的位置参数以及所述机车顶盖的尺寸参数计算所述机车顶盖在高度方向的立体重心。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述平面重心检测步骤和所述立体重心检测步骤分别进行3-5次，将得到的压力数值计算平均值，将所述平均值作为所述第一压力数值、所述第二压力数值和所述第三压力数值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述平面重心检测步骤和所述立体重心检测步骤，所述第一支撑部件、所述第二支撑部件和所述称台组件均设置为多个。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二支撑部件为多个，且多个所述第二支撑部件具有彼此不同的高度，进行多次所述立体重心检测步骤，且每次所述立体重心检测步骤中所使用的所述第二支撑部件的高度不同，并且依据多次所述立体重心检测步骤得到的不同的所述第三压力数值，多次进行所述立体重心计算步骤，并计算平均值。

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