DE102009023204A1 - Torque measurement on rail-mounted axles as well as synchronization, speed, temperature, oscillation behavior of the axes and storage and monitoring of the data by computer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung umfasst eine Drehmomentmessung an schienengebundenen Achsen sowie Gleichlauf, Geschwindigkeit, Temperatur, Schwingungsverhalten der Achsen und Speichern und Überwachen der Daten per ComputerThe invention includes a torque measurement on rail-bound axes as well as synchronization, speed, temperature, vibration behavior of the axes and storage and monitoring of the data by computer

Description

Die Erfindung betrifft ein Mechanisch-elektronisches Messverfahren an schienengebundenen Achsen zur Ermittlung der Torsionskräfte, Drehzahl, Drehmoment, Schwingungsverhalten Schallemissionsmessung-Verfahren basiert auf der Aufnahme eines Grundschallspektrums in Verbindung mit einer Differenzmessung. Jeder kristalline Körper hat bei Belastung ein charakteristisches Schallspektrum. Entstehen Veränderungen im Gefüge ändert sich das Schallspektrum. Anwendung auf einem Prüfstand um die schienengebundene Achse auf Einschlüsse durch Produktionsfehler zu überprüfen und aufzuzeigen.The invention relates to a mechanical-electronic measuring method on rail-bound axles for determining the torsion forces, rotational speed, torque, vibration behavior. Acoustic emission measurement method is based on the recording of a fundamental sound spectrum in conjunction with a differential measurement. Every crystalline body has a characteristic sound spectrum when loaded. Changes in the microstructure change the sound spectrum. Application on a test bench to check and show the rail-bound axle for inclusions due to production errors.

Ein möglicher die Messung einer Phasendifferenz an einer Zahnscheiben.One possible is the measurement of a phase difference on a toothed disc.

In Analogie zur optischen Messung eines Torsionswinkels der Welle wird im folgenden Bild dieser Winkel mittels zweier Zahnscheiben oder Zahnräder und induktiven Aufnehmern gemessen.In analogy to the optical measurement of a torsional angle of the shaft, this angle is measured in the following image by means of two toothed disks or gears and inductive pickups.

Das dem Drehmoment proportionale Signal ergibt sich aus der Phasendifferenz der Einzelsignale der Aufnehmer. Das System kann natürlich gleichzeitig zur Drehzahlerfassung dienen.The torque proportional signal results from the phase difference of the individual signals of the transducer. Of course, the system can simultaneously serve for speed detection.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Welle auf der zwei Sensoren angeordnet sind; 1 shows a plan view of a shaft on which two sensors are arranged;

2 zeigt eine Seitenansicht der 1 entlang der Achse der Welle 2 shows a side view of 1 along the axis of the shaft

3 ist eine Schnittansicht des Sensors, wie er in 1 und 2 eingesetzt wird; 3 is a sectional view of the sensor as shown in FIG 1 and 2 is used;

4 ist eine Schittansicht mit einer Radsatzwelle mit zwei Sensorpaaren, wovon ein paar zwischen den Radscheiben angeordnet ist und das zweite am Wellenkopf. 4 is a Schitt view with a wheel set shaft with two pairs of sensors, a few of which are arranged between the wheel discs and the second on the shaft head.

5A ist ein Verfahrensablauf des Verfahrens 5A is a procedure of the method

5B ist ein weitere Verfahrensablauf des Verfahrens 5B is another procedure of the method

6 Schema der Drehmomentmessung mit zwei Zahnscheiben und zwei induktiven Aufnehmern 6 Diagram of torque measurement with two toothed disks and two inductive pickups

7 Drehmomentmessung auf optischer Basis mit Zahnscheiben (Lichtquelle S, Empfänger D) 7 Torque measurement on optical basis with toothed disks (light source S, receiver D)

8 Drehmomentmessung auf optischer Basis mit Reflexionsbändern (Lichtquelle S, Detektor D) 8th Torque measurement on an optical basis with reflection bands (light source S, detector D)

Ein optoelektronisches System zur Messung von Drehmoment und Drehzahl einer rotierenden Welle benutzt zwei Zahnscheiben, die sich unter Torsion gegeneinander verdrehen. In Wellenachsrichtung sind eine Photozelle und eine Photodiode vor bzw. hinter den Zahnscheiben angeordnet.An opto-electronic system for measuring the torque and speed of a rotating shaft uses two toothed pulleys, which twist against each other under torsion. In Wellenachsrichtung a photocell and a photodiode are arranged in front of and behind the toothed disks.

Bei Verdrehung der Scheiben erfolgt eine Verschiebung der Kanten. Die Dauer des Lichtempfängers des Phototransistors ist abhängig von der Kantenstellung und damit eine Funktion des Drehmomentes.When the discs are rotated, the edges shift. The duration of the light receiver of the phototransistor is dependent on the edge position and thus a function of the torque.

In einer zweiten Ausführung dieses Messsystems wird das Lichtsignal auf Bänder mit optisch reflektierenden und nichtreflektierenden Zonen gesendet. Auch hier bewirkt der Verdrehwinkel der Welle zwischen den Bändern eine Veränderung der Reflektionsdauer des Lichtsignals, was als drehmomentproportionales Signal verwendet werden kann.In a second version of this measuring system, the light signal is transmitted to bands with optically reflective and non-reflective zones. Again, the angle of rotation of the shaft between the bands causes a change in the reflection duration of the light signal, which can be used as a torque-proportional signal.

Claims (8)

Schienenfahrzeugradsatz, umfassend eine Radsatzwelle mit zwei Radscheiben, umfassend: – mindestens zwei Sensoren, die beabstandet voneinander entlang der Radsatzwelle angeordnet sind, die jeweils einen Messgeber und einen Messnehmer umfassen, von denen einer nicht rotierend angeordnet ist und der andere mit der Welle rotierend angeordnet ist; wobei sich der Messgeber ringförmig um die Radsatzwelle erstreckt oder scheibenförmig an der Stirnseite der Radsatzwelle angeordnet ist, und wobei der Messgeber radial angeordnete, ein alternierendes Signalverhalten erzeugende Felder aufweist; wobei der Messnehmer das Alternieren der Felder detektiert und ein Signal erzeugt; – eine Vergleichseinheit, die die Signale der beiden Sensoren miteinander vergleicht, und beim Abweichen der Signale um einen vorgegebenen Schwellwert eine Warnmeldung erzeugt.Rail vehicle wheel set comprising a wheel set shaft with two wheel disks, comprising: - At least two sensors, which are spaced from each other along the wheelset shaft, each comprising a transducer and a sensor, one of which is arranged non-rotating and the other is arranged to rotate with the shaft; wherein the encoder extends annularly around the wheelset shaft or disc-shaped is arranged on the front side of the axle, and wherein the encoder radially arranged, having an alternating signal behavior generating fields; wherein the measurer detects the alternation of the fields and generates a signal; - A comparison unit which compares the signals of the two sensors together, and generates a warning message when the signals differ by a predetermined threshold. Schienenfahrzeugradsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Messgeber am Kopf der Radsatzwelle fest angeordnet ist und mit dieser rotiert.Rail vehicle wheel set according to the preceding claim, wherein the encoder is fixedly mounted on the head of the wheel set shaft and rotates therewith. Schienenfahrzeugradsatz nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoren eine optische Erfassung und/oder elektromagnetische Erfassung durchführen.Rail vehicle wheel set according to one or more of the preceding claims, wherein the sensors perform an optical detection and / or electromagnetic detection. Verfahren zur Erfassung von Schäden eines Schienenfahrzeugradsatzes, der eine Radsatzwelle mit zwei Radscheiben umfasst, weiterhin mindestens zwei Sensoren umfasst, die beabstandet voneinander entlang der Radsatzwelle angeordnet sind, die jeweils einen Messgeber und einen Messnehmer umfassen, von denen einer nicht rotierend angeordnet ist und der andere mit der Welle rotierend angeordnet ist, wobei sich der Messgeber ringförmig um die Radsatzwelle erstreckt oder scheibenförmig an der Stirnseite der Radsatzwelle angeordnet ist, und wobei der Messgeber radial angeordnete, ein alternierendes Signalverhalten erzeugende Felder aufweist, wobei der Messnehmer das Alternieren der Felder detektiert und ein Signal erzeugt, und eine Vergleichseinheit, umfassend die Schritte: – Empfangen der Signale von beiden Sensoren, Vergleichen der beiden Signale, durch die Vergleichseinheit; – Erzeugen einer Warnung falls beim Vergleichen eine Abweichung festgestellt wird, die über einem vorgegebenen Schwellwert liegt, und beim Abweichen der Signale um einen vorgegeben Schwellwert eine Warnmeldung erzeugt.A method of detecting damage to a rail vehicle wheel set comprising a wheel set shaft with two wheel disks, further comprising at least two sensors, which are spaced from each other along the axle, each comprising a transducer and a sensor, one of which is arranged non-rotating is and the other is arranged to rotate with the shaft, wherein the encoder extends annularly around the wheelset shaft or disc-shaped is arranged on the front side of the axle, and wherein the encoder radially arranged, having an alternating signal behavior generating fields, wherein the measuring sensor alternating the Fields detected and generates a signal, and a comparison unit, comprising the steps of: - Receiving the signals from both sensors, comparing the two signals, by the comparison unit; - Generating a warning if a deviation is detected during comparison, which is above a predetermined threshold, and generates a warning message when the signals differ by a predetermined threshold. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei jeder Sensor mit einer Vergleichseinheit verbunden ist, die jeweils vom anderen Sensor die Daten erhält, um die Berechnungen redundant vorzunehmen.Method according to the preceding claim, wherein each sensor is connected to a comparison unit which receives the data from the other sensor in order to make the calculations redundant. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden zwei Ansprüche, wobei die Kommunikation zu einem zentralen System erfolgt.The method of one or more of the preceding two claims, wherein the communication is to a central system. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoren eine optische Erfassung und/oder elektromagnetische Erfassung durchführen.Method according to one or more of the preceding claims, wherein the sensors perform an optical detection and / or electromagnetic detection. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Erkennung von Schäden an einem Schienenfahrzeugradsatz.Use of a device according to claim 1 for detecting damage to a rail vehicle wheel set.
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