DE2758997A1 - Tracked vehicle wheel loading measurement element - consists of spring-ended beam with strain gauges in axial holes - Google Patents

Tracked vehicle wheel loading measurement element - consists of spring-ended beam with strain gauges in axial holes

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Abstract

The measurement element is for rail track vehicle wheel loading and may be used with another device to measure bogie wheel loadings. Accurate results are achieved without requiring exact measurement point maintenance using strain gauges. This enables easy installation with mechanical strength. Each element consists of a mechanical transverse beam (B1, B2) with its ends sprung relative to the centre by having slots perpendicular to the longitudinal axis cut either side of the centre section. Each end includes a hole containing four strain gauges placed symmetrically w.r.t. two perpendicular measurement planes and connected in a bridged circuit.

Description

Meßglied, insbesondere für eine Einrichtung zum Messen des Rad-Measuring element, in particular for a device for measuring the wheel

drucks der Räder von Schienenfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßglied zum Messen des Raddrucks des Rades eines Schienenfahrzeugs. pressure of the wheels of rail vehicles The invention relates on a measuring element for measuring the wheel pressure of the wheel of a rail vehicle.

An Meßglieder zum Messen des Raddrucks von Schienenfahrzeugen und mit diesen bestückte Meßeinrichtungen zum Messen der Raddrücke der Räder von Drehgestellen werden sowohl hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit als auch der Meßgenauigkeit hohe Anforderungen gestellt, da der tatsächliche Raddruck der wichtigste Parameter für die Bestimmung der Sicherheit und der Laufeigenschaften eines Drehgestells bzw. des gesamten Schienenfahrzeugs ist. Falls beispielsweise nur drei Räder eines Drehgestells tragen, das vierte Rad dagegen frei läuft, neigt das Drehgestell zum Entgleisen, ganz abgesehen von der ungleichmäßigen Belastung und des damit verbundenen Verschleiß des Gleises.On measuring elements for measuring the wheel pressure of rail vehicles and with these equipped measuring devices for measuring the wheel pressures of the wheels of bogies are both in terms of mechanical strength and measurement accuracy High demands are made, since the actual wheel pressure is the most important parameter for determining the safety and running properties of a bogie or of the entire rail vehicle. If, for example, only three wheels on a bogie while the fourth wheel runs freely, the bogie tends to derail, Quite apart from the uneven load and the associated wear and tear of the track.

Ein weiteres Problem ist die genaue Ausrichtung des zu messenden Fahrzeugs oder Drehgestells in bezug auf die Meßpunkte, um fehlerhafte Messungen zu vermeiden.Another problem is the exact alignment of the vehicle to be measured or bogie with respect to the measuring points in order to avoid erroneous measurements.

Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, ein neues Meßglied zum Messen des Raddrucks der Räder von Scbisnenfahreeugen sowie eine eolche Meßglieder verwendende ELarichtunig zum Messen des Raddrucks von Drehgestellen zu schaffen, die ttrrter Verwendung von Dehnungsießstreifen unabhängig von der Sinhattung einer punitförzeigen Meßposition genaue Meßergebnisse liefert, mechanisch robust und leicht einbaubar auRgeblldot ist. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Meßglied alsmechanischer Biegebalken ausgebildet ist, dessen Endteile durch äe eine rechtwinkelig zur Längsachse liegende schlitzförmige Aussparung federnd zum Mittelteil sind und äe eine sie zentrisch durchsetzende Bohrung aufweisen, an deren Innenwandungen symmetrisch zu den rechtwinkelig aufeinanderstehenden Meßebenen angeordnete Dehnungsmeßstreifen befestigt sind, die Zweige je einer Meßbrückenschaltung bilden.The invention is based on the task of a new measuring element for measuring of the wheel pressure of the wheels of scbisnenfahreeugen as well as using such measuring elements It is not necessary to create the door to measure the wheel pressure of bogies Use of stretch marks regardless of the purpose of a punitförsh competitive Measuring position delivers precise measurement results, mechanically robust and easy to install auRgeblldot is. According to the invention, this object is achieved by that the measuring element is designed as a mechanical bending beam, the end parts of which through äe resiliently a slot-shaped recess lying at right angles to the longitudinal axis are to the middle part and äe have a centrally penetrating hole the inner walls of which are symmetrical to the measuring planes which are at right angles to one another arranged strain gauges are attached, the branches each of a measuring bridge circuit form.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine mit den Schienenköpfen eines Neßgleises verbundene Einrichtung zum Messen des Raddrucks der Räder eines Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die paarweise Anordnung von mindestens zwei der Meßglieder innerh-alb von Aussparungen in den Schienenköpfen der Schienen des Meßglelses, deren Dehnun-g-&meß-streifen Zweige einer Meßbrückenschaltung bilden, deren Ausgang mit einer den Raddruck, die Achsparallelität od. ähnl. anzeigenden Anzeigevorrichtung verbunden ist.According to a preferred embodiment of the invention is one with Device for measuring the wheel pressure connected to the rail heads of a railroad track the wheels of a rail vehicle or a bogie according to the invention by arranging at least two of the measuring elements in pairs within Recesses in the rail heads of the rails of the measuring device, their expansion and measuring strips Branches of a measuring bridge circuit, the output of which is connected to the wheel pressure, the Axial parallelism or similar displaying display device is connected.

Durch die Ausbildung der Meßglieder als ausgeprägte Biegebereiche aufweisende Biegebalken als Träger für Dehnungsmeßstreifen entstehen in den Endteilen der Biegebalken relativ große Biege- bzw. Schubspannungen unabhängig davon, ob das jeweilige Rad exakt auf der Mittellinie mittig oder aber vor oder hinter der Mitte und/oder seitlich der Mittellinie des Biegebalkens zur Auflage gelangt. Diese Biege- und Schubspannungen können daher ohne großen Aufwand durch die in den Endteilen der Biegebalken angeordneten Dehnungsmeßstreifen, die Teile zweier genau abstimmbarer Meßbrücken bilden, exakt gemessen und damit der Raddruck genaue bestimmt werden. Die Meßglieder sind leicht auswechselbar und können gegen die für die Meßglieder vorgesehenen Aussparungen ausfüllende normale Schienenteile ausgewechselt werden, so daß das Gleis normal befahrbar ist.Due to the design of the measuring elements as pronounced bending areas having bending beams as a carrier for strain gauges are created in the end parts the bending beam has relatively large bending or shear stresses regardless of whether the respective wheel exactly on the center line in the middle or in front of or behind the middle and / or comes to rest laterally of the center line of the bending beam. This bending and shear stresses can therefore be easily absorbed by those in the end parts the bending beam arranged strain gauges, the parts of two precisely tunable Form measuring bridges, measured exactly and thus the wheel pressure can be precisely determined. The measuring elements are easily exchangeable and can be used against those for the measuring elements normal rail parts filling the recesses provided are replaced, so that the track can be used normally.

Werden solche Meßglieder in Errichtungen zum Messen des Raddrucks der Räder des Drehgistells eines Schienenfahrzeugs verwendet, so bleiben diese Vorteile voll erhalten und ermöglichen sehr genaue Messungen sowohl des Aehsdruckials auch - bei entsprechender schaltung der Meßbrücke -der Achsparallelitäten. Ferner läBt sich, da eine punktförmige Ausrichtung der zu messenden Last nicht mehr notwendig ist, das erfindungsgemäße MeBglied ganz allgemein vorteilhaft zum Messen von Wanderlasten ein8etze4, wie es beispielsweise auch im Kranbetrieb erforderlich ist.Are such measuring elements in installations for measuring the wheel pressure the wheels of the revolving rack of a rail vehicle are used, these advantages remain fully preserved and allow very accurate measurements of both the pressure and the - with appropriate switching of the measuring bridge -the axis parallelism. Furthermore, lets because a point-like alignment of the load to be measured is no longer necessary is, the measuring element according to the invention is generally advantageous for measuring moving loads a network4, as is also required in crane operation, for example.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüche.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung mehr oder ninder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels eines Meßgleises zur Messung der Raddrücke des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs beschrieben.The invention is more or less schematic based on one in the drawing illustrated embodiment of a measuring track for measuring the wheel pressures of the Bogie of a rail vehicle described.

Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Meßgleises, in dessen Schienenköpfe die Meßglieder der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung eingesetzt sind, Fig. 2 eine perspektivische Explosivdarstellung - teilweise im Schnitt - einer Schiene des Meßgleises mit einem als Biegebalken ausgebildeten Meßglied in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 ein Schienenteil, das anstelle des Meßgliedes in die Schiene eines Gleises einfügbar ist.In detail: FIG. 1 shows a perspective illustration of a Measuring track, in whose rail heads the measuring elements of the measuring device according to the invention are used, Fig. 2 is a perspective exploded view - partially in Section - a rail of the measuring track with a measuring element designed as a bending beam on an enlarged scale and FIG. 3 shows a rail part which, instead of the measuring element can be inserted into the rail of a track.

Ein Biegebalken in Form eines langgestreckten prismatischen Metallkörpers bildet ein in Figur 2 mit B1 bezeichnetes Meßglied B, das in eine Ausnehmung A - in Figur 2 mit A1 bezeichnet - einer Schiene S eines Gleises MG einfügbar ist.A bending beam in the form of an elongated prismatic metal body forms a measuring element B, designated B1 in FIG. 2, which is inserted into a recess A - denoted by A1 in FIG. 2 - a rail S of a track MG can be inserted.

Die Ausnehmung A erstreckt sch über den Schienenkopf 10 der Schiene hinaus in den Schienenhals 11, der von einem im Querschnitt etwa u-förmigen Auflageglied 13 umfaßt ist, das mit dem Schienenhals, beispielsweise durch Schweißen, fest verbunden ist. Das Aufnahmeglied weist eine Aufnahmefläche 15 und an beiden Stirnseiten Aussparungen 16, 17 auf, die von seitlichen Fortsätzen 20, 21 und 22, 23 teilweise begrenzt sind. In eine der Stirnflächen des Schienenkopfes 10 ist ferner eine Nut 24 eingebracht, die der Aufnahme der hier nicht dargestellten elektrischen Leitungen L der noch zu beschreibenden Meßbrücken des MeBgliedes B dient.The recess A extends over the rail head 10 of the rail out into the rail neck 11, which is supported by a support member which is approximately U-shaped in cross section 13 is included, which is firmly connected to the rail neck, for example by welding is. The receiving member has a receiving surface 15 and recesses on both end faces 16, 17, which are partially limited by lateral extensions 20, 21 and 22, 23. A groove 24 is also made in one of the end faces of the rail head 10, the inclusion of the electrical lines L, not shown here, still To be described measuring bridges of the measuring element B is used.

Das Meßglied ist an seiner dem Laufflächenkegel der nicht dargestellten Räder eines Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells zugewandten Seite 25 abgerundet, während seine Seitenflächen 26 und 27 sowie seine Grundfläche 28 ebene Flächen sind.The measuring element is not shown on its tread cone Wheels of a rail vehicle or a bogie facing side 25 rounded, while its side surfaces 26 and 27 and its base surface 28 are flat surfaces.

Durch zwei schlitzförmige, sich rechtwinklig zur Längsachse des Meßglieds erstreckende Aussparungen 30 und 31 sind zwei federnd zu dem Mittelteil 33 liegende Endteile 34 und 35 gebildet. Zentrisch zur Längsachse des Meßglieds liegend durchdringen jeweils Bohrung 37 und 38 die Endteile, welche Bohrungen sich in einer im Mittelteil 33 befindlichen Durchgangsbohrung 39 geringeren Durchmessers fortsetzen. Die Durchgangsbohrung 39 nimmt die elektrischen Leitungen der noch zu beschreibenden Dehnungsmeßstreifen auf.By two slot-shaped, perpendicular to the longitudinal axis of the measuring element Extending recesses 30 and 31 are two resiliently lying to the middle part 33 End portions 34 and 35 are formed. Penetrate it while lying centrically to the longitudinal axis of the measuring element each bore 37 and 38 the end parts, which bores are in a central part 33 through hole 39 of smaller diameter. The through hole 39 takes the electrical lines of the strain gauges to be described on.

An den Innenwandungen der Bohrungen 37 und 38 sind jeweils symmetrisch zu den rechtwinklig aufeinander stehenden waagerechten und senkrechten Meßebenen des Meßgliedes liegende Dehnungsmeßstreifen DDE1 bis DM54 bzw. DPE5 bis BIMS8 befestigt, deren Ausgänge in an sich bekannter Weise so miteinander verbunden sind, daß die genannten Dehnungsmeßstreifen Teile je einer Neßbrückenschaltung bilden, deren Ausgangsströme ein Naß für den Raddruck des auf dem Meßglied aufliegenden Rades des *NE Schienenfahrzeugs sind. Die Verschaltung dieser Meßbrücken ist, da an sich bekannt und nicht unmittelbar zur Erfindung gehörend, weder beschrieben noch dargestellt. Die Bohrungen 37 und 38 sind nach Einfügen der genannten Bauteile in geeigneter Weise lösbar verschlossen.On the inner walls of the bores 37 and 38 are each symmetrical to the horizontal and vertical measuring planes at right angles to one another The strain gauges DDE1 to DM54 or DPE5 to BIMS8 are attached to the measuring element, the outputs of which are connected to one another in a manner known per se so that the called strain gauges each form parts of a Neßbrückenschaltung whose output currents a wet for the wheel pressure of the * NE wheel resting on the measuring element Rail vehicle are. The interconnection of these measuring bridges is known per se and not immediately belonging to the invention, neither described nor shown. The holes 37 and 38 are releasably closed in a suitable manner after the aforementioned components have been inserted.

In Figur 1 ist die Anwendung des vorstehend beschriebenen Meßgliedes in einer Einrichtung zum Messen des Raddrucks der Räder des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs dargestellt. Hierzu weisen die Schienen S1, S2 eines Meßgleises MG vier Aussparungen A1 bis A4 auf, von denen in Figur 1 nur zwei Aussparungen A1 und A2 gezeigt sind. Diese Aussparungen befinden sich mittig zu den Ecken eines rechtwinkligen Vierecks, von denen zwei einander gegenÜberliegende Seiten dem Achsabstand der Achsen der zu vermessenden Achse entsprechen . Selbstverständlich können auch nur zwei Aussparungen vorhanden sein, wenn beispielsweise lediglich eine Achse eines Schienenfahrzeugs vermessen werden soll.In Figure 1 is the application of the measuring element described above in a device for measuring the wheel pressure of the wheels of the bogie of a rail vehicle shown. For this purpose, the rails S1, S2 of a measuring track MG have four cutouts A1 to A4, of which only two recesses A1 and A2 are shown in FIG. These recesses are located in the middle of the corners of a right-angled square, of which two opposite sides have the center distance of the axes of the correspond to the axis to be measured. Of course, only two recesses can be used be present if, for example, only one axle of a rail vehicle should be measured.

Nach Einfügen der beschriebenen Biegebalken bildenden Meßglieder B in die hierfür vorgesehenen Aufnahmen A1 bis A4 der Schienen des Meßgleises und Verbinden der elektriBhen Ausgänge mit der ebenfalls nicht dargestellten Meßschaltung kann das Messen des Raddrucks der Räder des Drehgestells eines Schienenfahrzeugs in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Durch die besondere Ausbildung der Meßglieder als Biegebalken ist die exakte Ausrichtung des Drehgestells oder bei einer Anordnung, mit der lediglich eine Achse zu vermessen ist, des Fahrzeugs zu vorgegebenen Meßpunkten nicht notwendig, da, wie sich durch einfache Rechnung leicht nachweisen läßt, Abweichungen in der Ausrichtung des Drehgestells oder des Fahrzeugs von in bezug auf die Mittellage der Meßglieder das Meßergebnis lediglich um maximal 2 % verfälschen.After inserting the described bending beam forming measuring members B in the receptacles A1 to A4 provided for this purpose on the rails of the measuring track and Connect the electrical outputs to the measuring circuit, also not shown can measure the wheel pressure of the wheels of the bogie of a rail vehicle be carried out in a manner known per se. Due to the special training of the Measuring elements as a bending beam is the exact alignment of the bogie or at an arrangement with which only one axle is to be measured, of the vehicle given measuring points are not necessary, since, as can be easily done by simple calculation proves deviations in the alignment of the bogie or the vehicle of with respect to the central position of the measuring elements the measurement result only by a maximum Falsify 2%.

A Soll ein Ausnehmungen/aufweisendes Gleis für andere Aufgaben benutzt werden, so können die Meßglieder leicht aus den Ausnehmungen entnommen und an deren Stelle die in Fig 3 dargestellten Schienenteile 50 eingefügt werden. Hierzu weisen die Schienenteile 50 in ihrem Oberteil eine mit dem Schienenkopf der Schiene des Gleises übereinstimmende und in ihrem unteren Teil eine der Aufnahmeglieder entsprechende Konfiguration auf. Über eine nicht näher dargestellte Schraubverbindung lassen sich die Schienenteile 50 mit den Schienen des Gleises fest verbinden. Das Gleis ist nun wieder normal befahrbar. A Should a recessed / bearing track be used for other tasks are, so the measuring members can easily be removed from the recesses and on their Place the rail parts 50 shown in FIG. 3 are inserted. Point to this the rail parts 50 in their upper part one with the rail head of the rail of the Track coinciding and one of the receiving members corresponding in its lower part Configuration on. A screw connection (not shown in more detail) can be used the rail parts 50 firmly connect to the rails of the track. The track is now normal drivable again.

Selbstverständlich ist das beschriebene Meßglied auch in anderen Anwendungsgebieten, bei denen das Messen einer Wanderlast erforderlich ist, wie z.B. im Kranbetrieb, einsetzbar.Of course, the measuring element described can also be used in other areas of application, where the measurement of a moving load is necessary, e.g. in crane operation, applicable.

Claims (6)

Patent anarüch e 1.) MeBglied zum Messen des Raddruckes des Rades eines Schienenfahrzeugs, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß es als mechanischer Biegebalken (B) ausgebildet ist, dessen Endteile (34, 35) durch je eine rechtwinkelig zur Längsachse liegende schlitzförmige Aussparung (30, 31) federnd zum Mittelteil (33) sind und je eine sie zentrisch durchsetzende Bohrung (37, 38) aufweisen, an deren Innenwandungen symmetrisch zu den rechtwinkelig aufeinanderstehenden Meßebenen angeordnete Dehnungsmeßstreifen (DOMS1 bis DNS8) befestigt sind, die Zweige je einer Meßbrücken-Schaltung bilden. Patent anarch e 1.) Measuring element for measuring the wheel pressure of the wheel of a rail vehicle, in that it is not shown as mechanical Bending beam (B) is formed, the end parts (34, 35) of which are each at right angles Slit-shaped recess (30, 31) lying to the longitudinal axis resiliently towards the central part (33) and each have a centrally penetrating bore (37, 38) the inner walls of which are symmetrical to the measuring planes which are at right angles to one another arranged strain gauges (DOMS1 to DNS8) are attached, the branches each one Form measuring bridge circuit. 2. Meßglied nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß es ein im Querschnitt der Form eines Schienenkopfes (10) angepaßter mit einer Schiene (S) eines Gleises (MG) formschlüssig verbindbarer prismatischer Körper ist, der an seiner dem Laufflächenkegel der Räder des Schienenfahrzeuges zugewandten Seite (25) abgerundet ist, während die Seitenflächen (26, 27) und die Grundfläche (28) ebene Flächen sind. 2. Measuring element according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that there is a cross-section of the shape of a rail head (10) adapted with a Rail (S) of a track (MG) is a positively connectable prismatic body, the one facing the tread cone of the wheels of the rail vehicle Side (25) is rounded, while the side surfaces (26, 27) and the base (28) are flat surfaces. 3. Meßglied nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n -z e ic h n e t , daß sein von den Endteilen (34, 35) eingeschlossenes Mittelteil (33) eine größere Längenausdehnung als die der beiden Endteile aufweist und seine Grundfläche gegenüber der Grundfläche der Endteile zurückgesetzt ist, wobei im Schienenhals (11) der Schiene (S1) eine der Grundfläche Biegebalkens entsprechend gestufte Ausnehmung vorgesehen ist, derart, daß einander gegenüberliegende Flächen von Biegebalken und Schienenhals formschlüssig ineinander greifen. 3. Measuring element according to claims 1 and 2, characterized in that g e k e n n -z e i h e t that its central part (33) enclosed by the end parts (34, 35) has a greater length than that of the two end parts and its base area opposite to the base of the end parts is set back, with the rail neck (11) of the rail (S1) a recess stepped according to the base area of the bending beam is provided is such that opposite surfaces of the bending beam and rail neck interlock positively. 4. Meßglied nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ihm ein im Querschnitt etwa u-förmiges Aufnahmeglied (13) zugeordnet ist, das mit seinen Schenkeln den Schienenhals (11) umfaßt und mit diesem fest verbunden ist sowie mit seiner der Grundfläche (28) des Meßgliedes (B) entsprechend gestuften Aufnahmefläche (15) und mittels paarweise angeordneter seitlicher Fortsätze (20 bis 23) das Meßglied formschlüssig hält.4. Measuring element according to claims 1 to 3, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that it is assigned a receiving member (13) which is approximately U-shaped in cross section is, which includes the rail neck (11) with its legs and is firmly connected to this is and with its the base (28) of the measuring element (B) stepped accordingly Receiving surface (15) and by means of side extensions (20 to 23) holds the measuring element positively. 5. mit den Schienenköpfen eines Meßgleises verbundene Einrichtung zum Messen des Raddruckes der Räder eines Schienenfahrzeugs oder eines Drehgestells, g e k e n n z e i c h n e t durch die paarweise Anordnung von mindestens zwei der Meßglieder (B1 bis B4) gemäß den Patentansprüchen 1 bis 4 innerhalb von Aussparungen (A1 bis A4) in den Schienenköpfen (10) der Schienen (S1, S2) des Meßgleises (MG), deren Dehnungsmeßstreifen (DMS) Zweige einer Meßbrückenschaltung bilden, deren Ausgang mit einer den Raddruck, die Achsparallelität od. ähnl. anzeigenden Anzeigevorrichtung verbunden ist.5. Device connected to the rail heads of a measuring track for measuring the wheel pressure of the wheels of a rail vehicle or a bogie, not shown by the pairwise arrangement of at least two of the Measuring elements (B1 to B4) according to claims 1 to 4 within recesses (A1 to A4) in the rail heads (10) of the rails (S1, S2) of the measuring track (MG), whose strain gauges (DMS) form branches of a measuring bridge circuit, whose output with one of the wheel pressure, the axle parallelism or similar. displaying display device connected is. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t ,daß der Form der Meßglieder (B1 bis B4) angepaßte Schienenteile (50) mit den Ausnehmungen (A1 bis A4) der Schienen (S1 S2) S2) des Gleises (MB) verbindbar sind.6. Device according to claim 5, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the shape of the measuring members (B1 to B4) adapted rail parts (50) with the Recesses (A1 to A4) of the rails (S1 S2) S2) of the track (MB) can be connected.
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