CN114166142B - 一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机车构架检测技术领域的一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法，检测平台包括基座；安装在基座上用于检测机车构架上的拉杆座的若干个定位支座，每个定位支座上设有一个检测定位单元；安装在基座上用于支撑机车构架的若干个万向支承座；安装在基座上用于调整机车构架在检测平台上的相对位置的若干个调正装置；每个检测定位单元包括至少一个检测位，每个检测位包括一个X向基准块、一个Y向基准块和一个Z向基准块；Y向基准块上安装有Y向定位块；激光测量单元安装在Z向基准块上并抵接在Y向定位块上。本发明能够实现对放置其上的机车构架进行自动快速调正，可同时对每个检测位的多个量进行测量，测量成本低、测量精度好、效率高，能够满足机车在役再制造的产业化需求。

Description

一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法

技术领域

本发明属于机车构架检测技术领域，具体涉及一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法。

背景技术

随着我国铁路里程数和运输量的不断增加，铁路机车数量随之上升，机车走行系统的数量更是十分庞大，其质量以及运行状态的好坏直接关系到机车整体质量的好坏。机车在服役期间其运行工况十分复杂，机车走行系统将会受到不断的冲击和振动，导致其构架和连接部件很容易发生变形，致使各部件相对位置的改变，构架的变形会严重影响机车的运行性能和安全保障，故每运行80万公里或4年必须对机车走行系统进行检修。现有的机车检修方式是以单件、小批量的手工生产为主，其检测方法是采用手工或三坐标测量仪进行，由于测量基准面的选取困难，且测量范围大(机车构架外形尺寸约6588mm×2789mm×1004mm)，需分段检测，因此其检测过程复杂，检测时间长、成本高，测量结果往往又与实际装配结果不符，造成返工影响工期，不能够满足铁路运营高速发展的需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法，能够实现对放置其上的机车构架进行自动快速调正，可同时对每个检测位的多个量进行测量，测量成本低、测量精度好、效率高，能够满足机车在役再制造的产业化需求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种机车构架拉杆座变形量检测平台，包括：基座；安装在所述基座上用于检测机车构架上的拉杆座的若干个定位支座，每个所述定位支座上设有一个检测定位单元；安装在所述基座上用于支撑机车构架的若干个万向支承座；安装在所述基座上用于调整机车构架在检测平台上的相对位置的若干个调正装置，每个所述调正装置上均安装有测距装置；每个所述检测定位单元包括至少一个检测位，每个所述检测位包括一个X向基准块、一个Y向基准块和一个Z向基准块；所述Y向基准块上安装有Y向定位块；激光测量单元安装在所述Z向基准块上并抵接在所述X向基准块和Y向定位块上。

进一步地，所述激光测量单元包括通过磁力吸附安装在所述Z向基准块上的磁力座，立柱穿过固定板安装在磁力座上，十字滑块与立柱连接，固定架与旋转导块连接，旋转导块与十字滑块连接，固定架上安装有若干个激光位移传感器。

进一步地，所述十字滑块包括用于与立柱连接并贯穿十字滑块的第一T型槽、用于与旋转滑块连接一端封闭的U字T型槽、用于通过旋转滑块调整固定架方向的半圆形凹槽。

进一步地，所述旋转滑块包括用于与固定架连接的第二T型槽、用于与U字T型槽连接的T型凸块、用于与半圆形凹槽连接的螺钉销。

进一步地，所述定位支座有三组，每组有两个，每组的两个定位支座分别位于基座的左右两侧，并与机车构架上的拉杆座的位置和尺寸相匹配；位于基座同一侧的各定位支座对应的各检测位中，Y向基准块的基准面共面；且位于基座两侧的各Y向基准块的基准面等距；同一组定位支座对应的各检测位中，X向基准块的基准面共面并与Y向基准块的基准面垂直；Z向基准块的基准面位于同一水平面上。

进一步地，位于基座两端的两组定位支座上的检测定位单元均设置有两个检测位。

进一步地，所述万向支承座包括安装在基座上的支承座，所述支承座上设有若干球窝，每个球窝内设置一个万向球，在每个万向球和球窝之间设有若干滚珠；固定板安装在支承座上，所述固定板上设有与支承座上球窝相对应的通孔，万向球的一部分穿过固定板上的通孔并可以自由滚动。

进一步地，所述调正装置有三组，每组有两个，其中两组位于基座的前后两端，用于调整机车构架在Y方向相对检测平台的位置；另一组位于基座的中间，用于调整机车构架在X方向相对检测平台的位置；所述调正装置包括安装在基座上的底座；固定板、下连接板、中立板、上连接板、电机固定板组装成“日”型框架，并与底座固定连接，电机安装于电机固定板上；丝杆通过轴承座组件安装在中立板上，其一端通过联轴器与电机的输出轴连接，其另一端装有丝杆螺母；推杆的一端与丝杆螺母固定连接，另一端穿过固结于固定板上的轴套，与轴套滑动连接，推杆的上下两面通过销轴安装有轴承，轴承分别嵌入上连接板和下连接板内侧沿丝杆轴向开设的矩形槽内。

第二方面，提供一种机车构架拉杆座变形量检测方法，包括采用检测芯轴及第一方面所述的机车构架拉杆座变形量检测平台；所述检测芯轴包括一个圆柱体、连接在该圆柱体的两端与机车构架上的拉杆座的切口相匹配的双梯形凸块，所述检测芯轴沿圆柱体的轴线切除四分之一，切除后形成的竖直面作为第一测量基准面，双梯形凸块上安装有与第一测量基准面相垂直的第二基准块；所述方法包括：吊放待检测的机车构架至万向支承座上；根据测距装置的检测结果，启动调正装置，将机车构架调正；将检测芯轴放入调正后的机车构架的第i个拉杆座切口内，其中序号i＝1,…,6，对应于机车构架的车轴号；将激光测量单元吸附在与第i个拉杆座相对应的Z向基准块上并抵接在对应的X向基准块和Y向定位块上；启动激光测量单元分别获取激光测量单元到拉杆座外侧切口内平面、拉杆座外侧切口中心线、拉杆座内侧切口中心线的距离，其中，左侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₁ ⁽ⁱ⁾、V₁ ⁽ⁱ⁾、V₂ ⁽ⁱ⁾，右侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₂ ⁽ⁱ⁾、V₃ ⁽ⁱ⁾、V₄ ⁽ⁱ⁾；当测量完所有的拉杆座的数据后，对测量数据进行处理，获取待检测的机车构架的变形量。

进一步地，所述对测量数据进行处理，获取待检测的机车构架的变形量，包括：

(1)计算拉杆座外侧切口内平面的变形量；左侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₁ ⁽ⁱ⁾＝U₁ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中，U₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座外侧切口内平面的距离，该值为一定值，事先一次性测量后存入测控系统，右侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₂ ⁽ⁱ⁾＝U₂ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中上标i＝1,…,6；

(2)计算拉杆座切口中心线的变形量；左侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₁ ⁽ⁱ⁾＝V₁ ⁽ⁱ⁾-V₀，其中，V₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座切口中心线的距离，左侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₂ ⁽ⁱ⁾＝V₂ ⁽ⁱ⁾-V₀；右侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₃ ⁽ⁱ⁾＝V₃ ⁽ⁱ⁾-V₀，右侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₄ ⁽ⁱ⁾＝V₄ ⁽ⁱ⁾-V₀，其中上标i＝1,…,6；

(3)计算同一车轴的上下拉杆座切口中心距的偏差；左侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₁ ^(j)＝ΔV₁ ^(2j)-ΔV₁ ^(2j-1)；右侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₄ ^(j)＝ΔV₄ ^(2j)-ΔV₄ ^{(2j -1)}，其中j＝1,2,3，代表车轴号；ΔL₁ ^(j)表示第j根车轴左侧上下拉杆座切口中心距的偏差，ΔL₄ ^(j)表示第j根车轴右侧上下拉杆座切口中心距的偏差；

(4)计算相邻车轴的轴距偏差；车轴轴线的位置是由上下拉杆座切口中心线的位置决定的，每根车轴轴线的变形量等于对应的上下拉杆座外侧切口中心线的变形量之和的一半，相邻车轴的轴距偏差等于相邻车轴轴线偏移量之差；依此定义可得：

I-II车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₁＝(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₁ ⁽¹⁾+ΔV₁ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₂＝(ΔV₁ ⁽⁵⁾+ΔV₁ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2；

I-II车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₁＝(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₄ ⁽¹⁾+ΔV₄ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₂＝(ΔV₄ ⁽⁵⁾+ΔV₄ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过设置基座、定位支座、万向支承座、调正装置、测距装置、激光测量单元能够实现对放置其上的机车构架进行自动快速调正，提高了调正的精度和自动化程度，同时降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率；通过借助检测芯轴等工装完成对各拉杆座的变形量进行测量，为后续机车构架的修整提供了精确的数据；本发明可同时对每个检测位的多个量进行测量，测量成本低、测量精度好、效率高，二十分钟就能够完成之前需要两小时的检测工作量，很好地满足了机车在役再制造的产业化需求。

附图说明

图1是本发明实施例中所述的机车构架的整体结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种机车构架拉杆座变形量检测平台的整体结构示意图；

图3是本发明实施例一中放置了机车构架后的机车构架拉杆座变形量检测平台的整体结构示意图；

图4是图3中I处的放大图(检测定位单元与拉杆座切口位置图)；

图5是本发明实施例一中激光测量单元的整体结构示意图；

图6是图5中十字滑块的轴测图；

图7是图5中旋转导块的轴测图；

图8是图3中II处放大图(激光测量单元工作状态)；

图9是本发明实施例一中的万向支承座的整体结构示意图；

图10是本发明实施例一中调正装置的局部剖面结构示意图；

图11是使用本发明实施例一提供的一种机车构架拉杆座变形量检测平台对机车构架进行调正的示意图；

图12是本发明实施例三中检测芯轴的轴测图；

图13是本发明实施例三中检测芯轴的侧视图；

图14是本发明实施例三中拉杆座测量示意图(激光测量单元在第5个拉杆座进行测量)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1所示，机车构架1主要由两根对称的侧梁101、两根端梁102、两根横梁103、三组上拉杆座104和下拉杆座105等组成。

一种机车构架拉杆座变形量检测平台，包括基座；安装在基座上用于检测机车构架上的拉杆座的若干个定位支座，每个定位支座上设有一个检测定位单元；安装在基座上用于支撑机车构架的若干个万向支承座；安装在基座上用于调整机车构架在检测平台上的相对位置的若干个调正装置，每个调正装置上均安装有测距装置；每个检测定位单元包括至少一个检测位，每个检测位包括一个X向基准块、一个Y向基准块和一个Z向基准块；所述Y向基准块上安装有Y向定位块；激光测量单元安装在Z向基准块上并抵接在X向基准块和Y向定位块上。

如图2～14所示，在基座2的左右两侧，对称、平行地固定安装有第一组定位支座8、第二组定位支座9、第三组定位支座10；本实施例中，定位支座有三组，每组有两个，每组的两个定位支座分别位于机车构架1的两个侧梁的外侧，并与机车构架1上的拉杆座的位置和尺寸相匹配。各定位支座上均设置一个检测定位单元7，这样的检测定位单元7共有三组十二处，分别与待测机车构架1上三组拉杆座的位置和尺寸相匹配，如图3。

所述每个检测定位单元7包括至少一个检测位，每个检测位包括一个X向基准块、一个Y向基准块和一个Z向基准块。

为满足不同车型机车构架测量的需求，在第一组定位支座8、第三组定位支座10的每个检测定位单元7上均设置有两个检测位，如图4，每个检测位包括三个基准块：X向基准块701、Y向基准块702、Z向基准块703，分别作为测量机车构架拉杆座位置的三个方向基准。由于不同车型同一检测位的三个基准块空间位置关系相同，只是因机车轴距有1800mm或2000mm之分，纵向的两基准块相距200mm。该检测定位单元的设置不仅节约了设备费用，还节约了场地使用面积、提高了设备的利用率。

在搭建测量平台时，通过精密仪器进行测量，先保证左右两侧各组对应检测位的Y向基准块702的基准面D面(各六块)处于同一铅锤面上，即六块Y向基准块702的基准面D面应共面，且两侧的Y向基准块702的基准面均须等距；再保证同组对应检测位的X向基准块701的基准面C面处于同一铅锤面上并与基准面D面垂直，同组对应检测位的Z向基准块703的基准面上表面处于同一水平面上。该检测平台的搭建安装过程为一次性调试，长久使用。

本实施例中，Y向基准块702上安装有Y向定位块704；激光测量单元的磁力座安装在Z向基准块703上并抵接在X向基准块701和Y向定位块704上，通过Z向基准块703、X向基准块701和Y向定位块704实现三个方向的定位。

所述激光测量单元15包括通过磁力吸附安装在Z向基准块703上的磁力座1501，立柱1502穿过固定板1507固定安装在磁力座1501上，十字滑块1503与立柱1502连接，固定架1505与旋转导块1504连接，旋转导块1504与十字滑块1503连接，固定架1505上安装有若干个激光位移传感器1506。

本实施例中，穿过固定板1507将立柱1502固定在磁力座1501的上表面，如图5～图7所示，十字滑块1503的一侧开设有贯穿的第一T型槽1503a，而相对的另一侧开设有下端封闭的U字T型槽1503b，U字T型槽1503b的封闭端为半圆柱面，同时开设有与此半圆柱面同轴、半径较大的半圆形凹槽1503c，十字滑块1503的第一T型槽1503a可滑动地安装在立柱1502上，并可用旋钮1508紧固在任意高度；

旋转导块1504的一侧开设有贯穿的第二T型槽1504a，而相对的另一侧开设有圆柱形的T型凸块1504b，旋转导块1504的T型凸块1504b通过U字T型槽1503b的开口端装入至封闭端的圆柱面内，然后装入一端是销轴另一端是螺钉的螺钉销1509，螺钉销1509的销轴落入十字滑块1503的半圆形凹槽1503c内，并形成滑动配合，既限制了旋转导块1504从十字滑块1503中脱出，也限制了旋转导块1504只能旋转180°，当螺钉销1509处于半圆形凹槽1503c的两端时，固定架1505分别处于立柱1502左侧或右侧的水平位置，从而可以实现对待测机车构架的对称测量，避免制造两种形式的激光测量单元；

固定架1505可滑动地安装在旋转导块1504的第二T型槽1504a内，并可用旋钮紧固在任意位置，三个激光位移传感器1506固定在固定架1505上，其相对位置与待测拉杆座切口位置匹配。

在立柱1502、十字滑块1503、旋转导块1504、固定架1505的滑动段上加工有刻度，以便精确定位和标记。

本实例中，磁力座1501选择HXBK40型，吸引力24Kg；激光位移传感器1506选用CL-L070同轴激光位移传感器，测量范围为70±10mm。

该激光测量单元使用三个激光位移传感器共同进行测量，其相对位置保持不变，不仅提高了测量精度，也节省了测量时间。

所述万向支承座3设置有四个，用于支承待测机车构架，分别支承在机车构架的左右侧梁的前后两端。其结构如图9，万向支承座3的下部分通过螺钉固定于基座2上，其间距根据机车构架的尺寸确定。万向支承座3包括支承座301、固定板302、万向球303等，支承座301的上法兰上均布有若干球窝，球窝内安置有若干个小滚珠和万向球303，固定板302的中心设有与支承座上球窝相对应的通孔，并和支承座301的上法兰通过螺钉固定连接；万向球303的顶部穿过固定板302的通孔，凸出于固定板302，万向球303可以自由滚动，万向球303的数量和直径可根据承载能力要求而确定，本实施例中，万向球303的数量为二十五个、直径为间距45mm，每个万向球可以承重180KG，足以承受机车构架的重量，保证机车构架能够在万向支承座3灵活移动，减少摩擦力。

本实施例中，在基座2上固定设置有三组、共六台调正装置，分别为第一组调正装置4、第二组调正装置5、第三组调正装置6，每组调正装置均由两个对称分布的、结构相同的电动推进机构组成，第一组调正装置4、第二组调正装置5分别设置在基座2的前端和后端，呈横向对称布置，其推进方向应垂直于Y向基准块702的基准面，用于调正机车构架在检测平台上的左右位置；第三组调正装置6设在基座2的中部，在机车构架的两个横梁104之间，呈纵向布置，其推进方向应垂直于X向基准块701的基准面，用于调正机车构架在检测平台上的前后位置。

本实施例中，所述的电动推进机构包括底座401、固定板402、下连接板403、轴套404、上连接板405、轴承406、推杆407、丝杆螺母408、轴承座组件409、丝杆410、电机固定板411、电机412、联轴器413、中立板414组成，如图10所示。

底座401为组焊件，通过底部的螺钉孔与基座2固定连接。

固定板402、下连接板403、上连接板405、中立板414、电机固定板411通过螺钉固定呈“日”型框架，并与底座401固定连接，用于安装电动推进机构。

丝杆410通过轴承座组件409安装在中立板414上，其一端通过联轴器413与固定在电机固定板411上的电机412连接，其另一端装有丝杆螺母408。

推杆407一端与丝杆螺母408固定连接，另一端穿过固结于在固定板402上的轴套404，与轴套404滑动连接，推杆407的上下两面通过销轴安装有轴承406，轴承406分别嵌入上连接板405和下连接板403内侧沿丝杆410轴向开设的矩形槽内，轴承406与矩形槽的B面滚动接触，当电机412工作时，通过丝杆螺母副传动，丝杆螺母408带动推杆407只能沿丝杆410轴向进行左右运动，而不会产生旋转。

本实施例中，每个调正装置上均安装有测距装置，测距装置采用激光测距传感器，如图2所示；具体地，在第一组调正装置4的两台调正装置的底座401的外侧面，分别左右对称地安装有一对第一激光测距传感器11，在第二组调正装置5的两台调正装置的底座401外侧面，也分别左右对称地安装有一对第二激光测距传感器12，四个激光测距传感器的激光束均须与其对应的Y向基准块702的基准面D面垂直，且各激光测距传感器的发射面到Y向基准块702的基准面D面距离W相等。激光测距传感器的安装高度对应于待测机车构架1侧梁高度方向的中间部位，以便能够测量出该位置处侧梁内侧面的距离。

在第三组调正装置6的两台调正装置的底座401侧面，安装有一个第三激光测距传感器13，其激光束与X向基准块701的基准面C面垂直，用于测量待测机车构架1横梁的位置。本实施例中，第一激光测距传感器11、第二激光测距传感器12、第三激光测距传感器13均选用LK-G155激光测距传感器，其测距范围为110mm—190mm。

实施例二：

基于实施例一所述的一种机车构架拉杆座变形量检测平台，本实施例提供一种机车构架自动调正方法，包括：吊放待检测的机车构架至万向支承座上；根据测距装置的检测结果，启动调正装置，将机车构架调正。待测机车构架调正方法如下。

(1)吊放待测件。如图3所示，将待测机车构架1翻转，让拉杆座侧朝上，用吊车把它平稳地安放于检测平台的四个万向支承座3上，保证此时各激光测距传感器均在测量范围之内。

(2)横向粗调正。如图11所示，打开测控系统，获取第一激光测距传感器11的一组实测数据Y1、Y2，测控系统的程序计算出其平均值Ya＝(Y1+Y2)/2，图中虚线为机车构架的目标位置。

如果Y1<Ya，则第一组调正装置4中左侧的电控推进机构工作，先快速进给Y1-S0，然后再工进Ya-Y1。其中，S0为电控推进机构中推杆407端面到激光测距传感器的发射面之间的距离，该值为一定值，安装调试时测定后，存储于测控系统。

如果Y1>Ya(即Y2<Ya)，则第一组调正装置4中右侧的电控推进机构工作，先快速进给Y2-S0，再工进Ya-Y2。

(3)与步骤(2)同步执行，获取第二激光测距传感器12的一组实测数据Y3、Y4，计算其平均值Yb＝(Y3+Y4)/2。如果Y3<Yb,则第二组调正装置5中左侧的电控推进机构工作，先快速进给Y3-S0，再工进Yb-Y3；如果Y3>Yb，则第二组调正装置5中右侧的电控推进机构工作，先快速进给Y4-S0，再工进Yb-Y4。

(4)纵向调正。获取第三激光测距传感器13的实测数据X1，如果X1<Xa，则第三组调正装置6中前端的电控推进机构工作，先快速进给X1-S0，再工进Xa-X1。如果X1>Xa，则第三组调正装置6中后端的电控推进机构工作，先快速进给(Xa-S0)-(X1-Xa)，再工进X1-Xa。

其中，Xa是在目标位置状态下，激光测距传感器的发射面到机车构架侧梁内侧面的距离。该值为事先根据不同车型确定的一个定值，并存储于测控系统。当目标位置状态时，理想的(即未变形的)机车构架各拉杆座切口中心线与对应检测位X向基准块701的基准面重合。

(5)横向微调正。由于待测机车构架的横向放置偏差对这个测量精度影响较大，所以在横向粗调正结束后，重新获取各激光测距传感器的实测数据Y1、Y2、Y3、Y4，如果Y1<Y2，则第一组调正装置4中左侧的电控推进机构工进，测控系统实时判别，当|Y1-Y2|<δ时，第一组调正装置4停止工作；如果Y3<Y4，则第二组调正装置5中左侧的电控推进机构工进，测控系统实时判别，当|Y3-Y4|<δ时，第二组调正装置5停止工作。其他情况类似操作。其中，δ为事先存储在系统中的阈值，代表测量精度，本实例中δ设定为0.1mm。

(6)当后续测量工作结束后，测控系统下发指令，各电控推进机构返回至初始位置，等待下次检测工作。

所述机车构架自动调正方法克服了现有的手工调整时需多人配合、反复测量和调整构架位置的不足，大大缩短调正所需时间，减少操作人员，大幅提高了调正精度。

实施例三：

机车构架的拉杆座是否变形以及变形量大小、轴距偏差、上下拉杆座的水平中心距偏差等数据的测量和计算，都是以拉杆座切口中心线为基准，拉杆座切口为斜度1:10的梯形切口E，如图4所示，用以匹配机车上轴箱拉杆的拉杆芯轴，将机车轮对的动力传递给机车车厢。由于拉杆座切口中心线F为虚拟的，无法直接测量，为此本发明设计了与拉杆芯轴类似的检测芯轴14。

所述检测芯轴14包括一个圆柱体1401、连接在该圆柱体的两端与机车构架上的拉杆座的切口相匹配的双梯形凸块1402，如图12、图13所示。所述梯形凸块1402的斜度是1:10，长度及高度与待测量机车构架的下拉杆座105切口E的长度与深度相匹配。检测芯轴沿圆柱体的轴线切除四分之一，切除后形成的竖直面G面作为第一测量基准面，第一测量基准面即为待测量拉杆座切口中心线的位置；在双梯形凸块1402内侧安装有与第一测量基准面相垂直的第二基准块1403，将对拉杆座外侧切口内平面H面的测量转化为对第二基准块1403的测量。因此本发明的检测芯轴14构建了拉杆座切口的可测量基准，提供了实用有效的检具。

基于实施例一所述的一种机车构架拉杆座变形量检测平台，实施例二所述的一种机车构架自动调正方法，本实施例提供一种机车构架拉杆座变形量检测方法，包括采用检测芯轴及实施例一所述的机车构架拉杆座变形量检测平台。

本实施例借助检测芯轴对机车构架拉杆座的变形量进行测量的具体步骤如下：

(1)在该激光测量装置安装过程中，先用理想的(即未变形的)机车构架进行调试，使拉杆座切口中心线与对应检测位X向基准块701的基准面重合、且机车构架侧梁与对应的Y向基准块702的基准面的间距相等，此状态定为目标位置。然后调整第一组调正装置4、第二组调正装置5、第三组调正装置6的位置，使各自的推杆407端面到与其推动的侧梁或横梁面之距相等，安装其上的各激光测距传感器发射面到与其测量面的距离也相等，固定其位置，并设定为原始参照位置，记录S₀、U₀、V₀的数值，其中S₀为推杆407端面到激光测距传感器发射面的距离，U₀、V₀为激光测量单元15的激光位移传感器1506到检测芯轴基准面的距离，存放到测控系统。该调试过程只进行一次，长期使用，本实例中S₀＝10mm，U₀＝V₀＝70mm。

(2)把激光测量单元15固定架的高度和伸出长度调整好，并用旋钮固定紧，在整个测量过程中不得再改变，以保证三个激光位移传感器1506相对于检测定位单元7的位置是一致的。

(3)将检测芯轴放入第i个拉杆座切口内，对应于机车构架的轴对编号，并用0.08mm塞尺检查切口与检测芯轴相配是否密贴，塞尺自边缘向中心线插入深度不得大于10mm。若超出范围，应用风砂轮或锉刀对切口进行修锉，保证达到要求。

(4)如图8所示，把激光测量单元15安放到第i个检测位上，使磁力座的三面均与该检测位上的Z向基准块703、X向基准块701、Y向定位块704抵接，打开磁力座上的开关，使激光测量单元15吸附在检测定位单元7上。

(5)通过测控系统获取并存储三个激光位移传感器1506的实测数据，该三个数据分别为传感器发射面到拉杆座外侧切口内平面、拉杆座外侧切口中心线、拉杆座内侧切口中心线的距离，为便于数据处理，测量数据标记规则为：左侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₁ ⁽ⁱ⁾、V₁ ⁽ⁱ⁾、V₂ ⁽ⁱ⁾，右侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₂ ⁽ⁱ⁾、V₃ ⁽ⁱ⁾、V₄ ⁽ⁱ⁾，其中上标i＝1,…,6，如图14所示。

(6)完成一个检测位的测量后，重复步骤(3)-(5)，对下一检测位进行测量，直到12个检测位测量完毕。

对测量数据进行处理，获取待检测的机车构架的变形量，包括：

(1)计算拉杆座外侧切口内平面的变形量；左侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₁ ⁽ⁱ⁾＝U₁ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中，U₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座外侧切口内平面的距离，该值为一定值，事先一次性测量后存入测控系统，右侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₂ ⁽ⁱ⁾＝U₂ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中i＝1,…,6；从I轴至III轴进行编号。该变形量反映了拉杆座的纵向形变大小，其正负表示变形的变形方向，平面度的允差为±2.5mm。本实例的实测数据如表1。

(2)计算拉杆座切口中心线的变形量；左侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₁ ⁽ⁱ⁾＝V₁ ⁽ⁱ⁾-V₀，其中，V₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座切口中心线的距离，左侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₂ ⁽ⁱ⁾＝V₂ ⁽ⁱ⁾-V₀；右侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₃ ⁽ⁱ⁾＝V₃ ⁽ⁱ⁾-V₀，右侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₄ ⁽ⁱ⁾＝V₄ ⁽ⁱ⁾-V₀；该变形量反映了拉杆座的横向和扭转形变大小，其正负表示变形的变形方向，允差为±2mm。本实例的实测数据如表2。

(3)计算同一车轴的上下拉杆座切口中心距的偏差；左侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₁ ^(j)＝ΔV₁ ^(2j)-ΔV₁ ^(2j-1)；右侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₄ ^(j)＝ΔV₄ ^(2j)-ΔV₄ ^{(2j -1)}，其中j＝1,2,3，代表车轴号；ΔL₁ ^(j)表示第j根车轴左侧上下拉杆座切口中心距的偏差，ΔL₄ ^(j)表示第j根车轴右侧上下拉杆座切口中心距的偏差；同一车轴的上下拉杆座切口中心距均为860mm，其允差为±2mm。

(4)计算相邻车轴的轴距偏差；车轴轴线的位置是由上下拉杆座切口中心线的位置决定的，每根车轴轴线的变形量等于对应的上下拉杆座外侧切口中心线的变形量之和的一半，相邻车轴的轴距偏差等于相邻车轴轴线偏移量之差；依此定义可得：

I-II车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₁＝(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₁ ⁽¹⁾+ΔV₁ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₂＝(ΔV₁ ⁽⁵⁾+ΔV₁ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2；

I-II车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₁＝(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₄ ⁽¹⁾+ΔV₄ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₂＝(ΔV₄ ⁽⁵⁾+ΔV₄ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2。

偏差为负值，表示轴距变小；偏差为正值，表示轴距变大。相邻车轴的轴距为1800mm或2000mm两种，其允差为±3mm。

(5)在测控系统中，按照上述变量和关系式进行编程，可实现实测数据的自动处理和输出，为后续的火焰矫正修复工艺提供数据。

表1拉杆座外侧切口内平面的变形量(单位：mm)

表2拉杆座切口中心线的变形量及轴距偏差(单位：mm)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，包括：

基座；

安装在所述基座上用于检测机车构架上的拉杆座的若干个定位支座，每个所述定位支座上设有一个检测定位单元；

安装在所述基座上用于支撑机车构架的若干个万向支承座；

安装在所述基座上用于调整机车构架在检测平台上的相对位置的若干个调正装置，每个所述调正装置上均安装有测距装置；

每个所述检测定位单元包括至少一个检测位，每个所述检测位包括一个X向基准块、一个Y向基准块和一个Z向基准块；所述Y向基准块上安装有Y向定位块；

激光测量单元安装在所述Z向基准块上并抵接在所述X向基准块和Y向定位块上。

2.根据权利要求1所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述激光测量单元包括通过磁力吸附安装在所述Z向基准块上的磁力座，立柱穿过固定板安装在磁力座上，十字滑块与立柱连接，固定架与旋转导块连接，旋转导块与十字滑块连接，固定架上安装有若干个激光位移传感器。

3.根据权利要求2所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述十字滑块包括用于与立柱连接并贯穿十字滑块的第一T型槽、用于与旋转滑块连接一端封闭的U字T型槽、用于通过旋转滑块调整固定架方向的半圆形凹槽。

4.根据权利要求3所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述旋转滑块包括用于与固定架连接的第二T型槽、用于与U字T型槽连接的T型凸块、用于与半圆形凹槽连接的螺钉销。

5.根据权利要求1所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述定位支座有三组，每组有两个，每组的两个定位支座分别位于基座的左右两侧，并与机车构架上的拉杆座的位置和尺寸相匹配；

位于基座同一侧的各定位支座对应的各检测位中，Y向基准块的基准面共面；且位于基座两侧的各Y向基准块的基准面等距；

同一组定位支座对应的各检测位中，X向基准块的基准面共面并与Y向基准块的基准面垂直；Z向基准块的基准面位于同一水平面上。

6.根据权利要求5所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，位于基座两端的两组定位支座上的检测定位单元均设置有两个检测位。

7.根据权利要求1所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述万向支承座包括安装在基座上的支承座，所述支承座上设有若干球窝，每个球窝内设置一个万向球，在每个万向球和球窝之间设有若干滚珠；固定板安装在支承座上，所述固定板上设有与支承座上球窝相对应的通孔，万向球的一部分穿过固定板上的通孔并可以自由滚动。

8.根据权利要求1所述的机车构架拉杆座变形量检测平台，其特征在于，所述调正装置有三组，每组有两个，其中两组位于基座的前后两端，用于调整机车构架在Y方向相对检测平台的位置；另一组位于基座的中间，用于调整机车构架在X方向相对检测平台的位置；所述调正装置包括安装在基座上的底座；

固定板、下连接板、中立板、上连接板、电机固定板组装成“日”型框架，并与底座固定连接，电机安装于电机固定板上；

丝杆通过轴承座组件安装在中立板上，其一端通过联轴器与电机的输出轴连接，其另一端装有丝杆螺母；

推杆的一端与丝杆螺母固定连接，另一端穿过固结于固定板上的轴套，与轴套滑动连接，推杆的上下两面通过销轴安装有轴承，轴承分别嵌入上连接板和下连接板内侧沿丝杆轴向开设的矩形槽内。

9.一种机车构架拉杆座变形量检测方法，其特征在于，包括采用检测芯轴及权利要求1～8任一项所述的机车构架拉杆座变形量检测平台；

所述检测芯轴包括一个圆柱体、连接在该圆柱体的两端与机车构架上的拉杆座的切口相匹配的双梯形凸块，所述检测芯轴沿圆柱体的轴线切除四分之一，切除后形成的竖直面作为第一测量基准面，双梯形凸块上安装有与第一测量基准面相垂直的第二基准块；

所述方法包括：

吊放待检测的机车构架至万向支承座上；

根据测距装置的检测结果，启动调正装置，将机车构架调正；

将检测芯轴放入调正后的机车构架的第i个拉杆座切口内，其中序号i＝1,…,6，对应于机车构架的车轴号；

将激光测量单元吸附在与第i个拉杆座相对应的Z向基准块上并抵接在对应的X向基准块和Y向定位块上；

启动激光测量单元分别获取激光测量单元到拉杆座外侧切口内平面、拉杆座外侧切口中心线、拉杆座内侧切口中心线的距离，其中，左侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₁ ⁽ⁱ⁾、V₁ ⁽ⁱ⁾、V₂ ⁽ⁱ⁾，右侧第i个拉杆座的实测数据依次记录为U₂ ⁽ⁱ⁾、V₃ ⁽ⁱ⁾、V₄ ⁽ⁱ⁾，其中上标i＝1,…,6；

当测量完所有的拉杆座的数据后，对测量数据进行处理，获取待检测的机车构架的变形量，包括：

(1)计算拉杆座外侧切口内平面的变形量；左侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₁ ⁽ⁱ⁾＝U₁ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中，U₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座外侧切口内平面的距离，该值为一定值，事先一次性测量后存入测控系统，右侧各拉杆座外侧切口内平面的变形量为ΔU₂ ⁽ⁱ⁾＝U₂ ⁽ⁱ⁾-U₀，其中上标i＝1,…,6；

(2)计算拉杆座切口中心线的变形量；左侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₁ ⁽ⁱ⁾＝V₁ ⁽ⁱ⁾-V₀，其中，V₀表示理想机车构架在检测状态时激光测量单元测得的拉杆座切口中心线的距离，左侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₂ ⁽ⁱ⁾＝V₂ ⁽ⁱ⁾-V₀；右侧各拉杆座内侧切口中心线的变形量ΔV₃ ⁽ⁱ⁾＝V₃ ⁽ⁱ⁾-V₀，右侧各拉杆座外侧切口中心线的变形量ΔV₄ ⁽ⁱ⁾＝V₄ ⁽ⁱ⁾-V₀，其中上标i＝1,…,6；

(3)计算同一车轴的上下拉杆座切口中心距的偏差；左侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₁ ^(j)＝ΔV₁ ^(2j)-ΔV₁ ^(2j-1)；右侧拉杆座切口中心距的偏差为ΔL₄ ^(j)＝ΔV₄ ^(2j)-ΔV₄ ^(2j-1)，其中j＝1,2,3，代表车轴号；ΔL₁ ^(j)表示第j根车轴左侧上下拉杆座切口中心距的偏差，ΔL₄ ^(j)表示第j根车轴右侧上下拉杆座切口中心距的偏差；

(4)计算相邻车轴的轴距偏差；车轴轴线的位置是由上下拉杆座切口中心线的位置决定的，每根车轴轴线的变形量等于对应的上下拉杆座外侧切口中心线的变形量之和的一半，相邻车轴的轴距偏差等于相邻车轴轴线偏移量之差；依此定义可得：

I-II车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₁＝(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₁ ⁽¹⁾+ΔV₁ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的左侧轴距偏差ΔA₁₂＝(ΔV₁ ⁽⁵⁾+ΔV₁ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₁ ⁽³⁾+ΔV₁ ⁽⁴⁾)/2；

I-II车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₁＝(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2-(ΔV₄ ⁽¹⁾+ΔV₄ ⁽²⁾)/2；

II-III车轴的右侧轴距偏差ΔA₂₂＝(ΔV₄ ⁽⁵⁾+ΔV₄ ⁽⁶⁾)/2-(ΔV₄ ⁽³⁾+ΔV₄ ⁽⁴⁾)/2。