CN202522197U - 车轮型面激光测量设备 - Google Patents

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王文健
刘启跃
王衡禹
杜星
金学松
朱旻昊
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Abstract

一种车轮型面激光测量设备，其构成是：基座的一端固定有电动机，电动机与传动丝杆相连，传动丝杆的另一端安装增量光电编码器；基座上还设有与传动丝杆平行的导杆，基座的底部通过支撑块固定在钢轨上；移动滑块套合在导杆上，移动滑块还与传动丝杆螺纹配合；移动滑块上固定移动杆，移动杆的顶端固定激光位移传感器的激光头，激光位移传感器的串口、USB接口分别与计算机的串口和USB接口相连，增量光电编码器的信号输出端与激光位移传感器的控制信号输入端相连。该试验设备能方便地在现场测量车轮型面的磨损变化情况；且该设备便于携带、操作简单方便、测量精度高、试验数据的重现性好。

Description

车轮型面激光测量设备
技术领域
本实用新型涉及一种铁路车轮型面的检测设备。
背景技术
列车车轮作为铁路客车、货车和机车不可缺少的重要行走部件，其功能主要是安全可靠地承担载荷和在钢轨上快速行驶；对其可靠性具有极高的要求。铁路车轮在运营过程中，由于轮轨摩擦力的作用，会使车轮型面(车轮的横向表面)产生一定的磨损，磨损后的型面与标准车轮型面会产生一定差异，这对轮轨关系匹配会产生较大影响，进而影响列车的安全运行。
近年来随着我国铁路不断向重载、高速发展，车轮型面磨损也变得越来越严重。车轮型面磨损主要形式表现为：轮缘磨损、踏面磨损、剥落磨损、沿圆周出现的沟槽式磨损等。当车轮型面磨损达到一定极限值后，必须对车轮进行旋修处理，通过旋修使车轮型面恢复为标准型面。因此，对车轮型面磨损的跟踪测量是非常重要和必要的，测量结果对车轮的维护，及车轮、轨道的分析与设计均有着重要的意义。
我国车轮型面测量大都采用接触式测量仪，这种测量仪通过摇臂前端的滚珠(滚轮)在车轮型面上滚动来测量型面变化情况，由于滚珠存在一定的直径，当车轮上出现的沟槽式磨损的凹坑或剥落凹坑直径小于滚珠直径时，使用这种测量仪就不行测量显示出车轮真实的磨损和型面变化情况。
目前，我国铁路运行中的车轮超过500万个，为了在现场中对车轮进行不拆卸的直接测量，要求测量设备必须能在现场中方便地移动、安装和拆卸，而且具有高的测量精度。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种车轮型面激光测量设备，该试验设备能方便地在现场测量车轮型面的磨损变化情况；且该设备便于携带、操作简单方便、测量精度高、试验数据的重现性好。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种车轮型面激光测量设备，其构成是：
基座的一端固定有电动机，电动机与传动丝杆相连，传动丝杆的另一端安装增量光电编码器；基座上还设有与传动丝杆平行的导杆，基座的底部通过支撑块固定在钢轨上；移动滑块套合在导杆上，移动滑块还与传动丝杆螺纹配合；
移动滑块上固定移动杆，移动杆的顶端固定激光位移传感器的激光头，激光位移传感器的串口、USB接口分别与计算机的串口和USB接口相连，增量光电编码器的信号输出端与激光位移传感器的控制信号输入端相连。
本实用新型的工作过程和原理是：
将基座置于被测车轮前面，并使激光头与被测车轮踏面之间的距离在有效工作距离内。开启激光位移传感器、计算机，再启动电动机带动传动丝杆转动，从而使移动滑块沿导杆运动，移动滑块则带动激光头横向(沿车轮踏面)运动；传动丝杆转动同时带动增量光电编码器轴转动，增量光电编码器监测传动丝杆的转动角度，并按设定的转动角度间隙向激光位移传感器发出触发脉冲信号，控制激光位移传感器采集被测车轮踏面与激光头之间的距离，最后将测出的距离值序列送入计算机处理并与标准型面比较，即得到被测车轮踏面的表面磨损和型面变化情况。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
一、将基座置于现场的被测车轮前，使被测车轮在激光头的有效距离内，即可由电机驱动激光头沿车轮型面移动实现对车轮型面扫描测量，从而能方便快速地对车轮型面磨损情况进行现场测量。设备仅由激光位移传感器、基座及其上的横向移动机构等组成，其结构简单，也非常便于现场安装、拆卸和使用。
二、通过电动机及丝杠来带动移动滑块的往复移动，最大往复移动距离为150mm，移动速度匀速且可调，使设备自动化程度高，测量范围大，操作方便。
三、增量光电编码器监测传动丝杆的转动角度，并按设定的间隙发出信号，控制激光位移传感器采集数据，因此测量过程中数据采集的步长一定，测量数便于计算分析，测量结果精确，可靠，重复性好。
四、激光位移传感器所发射的激光点很小，这能更精确、真实地测量出车轮踏面上小的凹坑和剥落点，测量结果更接近于实际情况。
五、通过激光位移传感器的串口(RS-232)与计算机上的串口连接来实现数据的通讯，传输数据速度快，通过计算机软件可实现数据的自动存储和显示，通过与标准车轮型面的比较，可获得磨损后车轮型面的变化情况。
上述的移动杆的顶端固定激光位移传感器的激光头的具体结构是：激光头通过螺栓固定在移动杆的顶端。
上述的移动滑块上固定移动杆的具体结构是，移动杆通过螺纹固定移动滑块上。
这种螺纹固定方式，更便于现场的安装、拆卸和使用。
上述的基座的底部的支撑块为磁性支撑块。
这样，测量时将基座置于被测车轮前面，基座则被磁性吸引在车轮前面的钢轨上，工作时基座固位牢固、不易偏移，保证测量的精确、可靠；同时又方便移动与拆取操作。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。图中19为车轮。
图2是图1(去掉计算机、激光位移传感器和车轮)的右视图。
图3是图1(去掉计算机、激光位移传感器和车轮)的俯视图。
图4是本实用新型实施例对一产生沟槽式磨损的车轮踏面型面测量结果。其中横轴为沿车轮型面的横向位置，纵轴为车轮型面的纵向位置。
具体实施方式
实施例
图1-3示出，本实用新型的一种具体实施方式为，一种车轮型面激光测量设备，其构成是：
基座5的一端固定有电动机2，电动机2与传动丝杆9相连，传动丝杆9的另一端安装增量光电编码器13；基座5上还设有与传动丝杆9平行的导杆15，基座5的底部通过支撑块24固定在钢轨上；移动滑块7套合在导杆15上，移动滑块7还与传动丝杆9螺纹配合；
移动滑块7上固定移动杆3，移动杆3的顶端固定激光位移传感器1的激光头11，激光位移传感器1的串口、USB接口分别与计算机14的串口和USB接口相连，增量光电编码器13的信号输出端与激光位移传感器1的控制信号输入端相连。
本例的移动杆3的顶端固定激光位移传感器1的激光头11的具体结构是：激光头11通过螺栓固定在移动杆3的顶端。移动滑块7上固定移动杆3的具体结构是，移动杆3通过螺纹固定移动滑块7上。
本例的基座5的底部的支撑块24为磁性支撑块。
图4为采用本例的设备对某一车轮踏面进行型面测量的结果。其中曲线1为该车轮踏面的型面曲线，曲线2标准的型面曲线。由图可见，该车轮踏面出现了不均匀磨损，与标准型面相比，车轮踏面表面发生了一定的磨损。

Claims (4)

1.一种车轮型面激光测量设备，其构成是：
基座(5)的一端固定有电动机(2)，电动机(2)与传动丝杆(9)相连，传动丝杆(9)的另一端安装增量光电编码器(13)；基座(5)上还设有与传动丝杆(9)平行的导杆(15)，基座(5)的底部通过支撑块(24)固定在钢轨上；移动滑块(7)套合在导杆(15)上，移动滑块(7)还与传动丝杆(9)螺纹配合；
移动滑块(7)上固定移动杆(3)，移动杆(3)的顶端固定激光位移传感器(1)的激光头(11)，激光位移传感器(1)的串口、USB接口分别与计算机(14)的串口和USB接口相连，增量光电编码器(13)的信号输出端与激光位移传感器(1)的控制信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种车轮型面激光测量设备，其特征在于：所述的移动杆(3)的顶端固定激光位移传感器(1)的激光头(11)的具体结构是：激光头(11)通过螺栓固定在移动杆(3)的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种车轮型面激光测量设备，其特征在于：所述的移动滑块(7)上固定移动杆(3)的具体结构是，移动杆(3)通过螺纹固定移动滑块(7)上。
4.根据权利要求1所述的一种车轮型面激光测量设备，其特征在于：所述的基座(5)的底部的支撑块(24)为磁性支撑块。
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