ES2435506B1 - Conjunto, banco y procedimiento de calibración de ejes dinamométricos ferroviarios - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona un conjunto de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, que comprende un sistema de posicionamiento vertical, con al menos un conjunto de guiado vertical, una unidad lineal de izamiento y un pie; un útil de aplicación de fuerzas, con al menos cuatro transductores de calibración triaxiales dispuestos sobre un plato; una peana, que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales; y un tramo de carril ferroviario montado sobre la peana; y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas durante el movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento al plato, que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical; estando el conjunto de guiado vertical y la unidad lineal de izamiento dispuestas sobre el pie.
Description
Conjunto, banco y procedimiento de calibración de ejes dinamométricos ferroviarios
La presente invención se refiere a un conjunto de calibración, del tipo de los empleados en la calibración de ejes y semiejes dinamométricos ferroviarios en la homologación de vehículos ferroviarios. Adicionalmente se refiere a un 5 banco de calibración que integra el conjunto de calibración anterior, así como al procedimiento de calibración.
Los procesos de homologación dinámica de vehículos ferroviarios incluyen la medición de los esfuerzos involucrados en el contacto rueda-carril en condiciones de servicio. Para ello, los ejes que van a montar los vehículos son instrumentados mediante transductores extensométricos de cuyas medidas se determinan los valores 10 de fuerza transmitida en el contacto rueda-carril. Con objeto de comprobar la calidad de la medida del eje dinamométrico, debe realizarse una calibración a través de la cual se establece su precisión. Para ello se aplican en un banco estático fuerzas controladas sobre el eje, de manera que pueda ser comparada con la medida obtenida por el eje dinamométrico. Las particularidades de la técnica anterior correspondientes a bancos de calibración de ejes dinamométricos (o aplicaciones afines) se basan fundamentalmente en el método a través del cual se aplican y 15 miden las fuerzas en el contacto rueda-carril.
La patente europea EP1918689 B1 se refiere a un procedimiento y dispositivo destinado al posicionamiento de una pieza de prueba en un banco de pruebas para un bogie de vehículos ferroviarios. El bogie presenta al menos cuatro ruedas alojadas respectivamente sobre una unidad de posicionamiento correspondiente.
Las cuatro unidades de posicionamiento están equipadas con un carro deslizable Y dispuesto sobre una guía cola 20 de golondrina y con carros X inferiores, así como con un dispositivo de elevación regulable en altura Z. Un carro X superior, con ajuste fino, se ha dispuesto sobre el carro deslizable Y, igualmente sobre una guía cola de golondrina. Sobre el carro X superior se ha dispuesto además un prisma receptor, con un dispositivo de medición integrado para la determinación de la fuerza de contacto de la rueda, y un sensor de distancia.
Adicionalmente, un dispositivo de carga permite simular el peso de una caja de locomotora o de un vagón de 25 pasajeros, donde se originan las fuerzas de contacto de la rueda de rodadura, del propio peso del bogie y de la carga.
Al no aplicarse las cargas de ensayo directamente sobre las ruedas de rodadura, el alineamiento de los elementos que componen la pieza de prueba y el banco de pruebas cobra una vital importancia. El procedimiento de posicionamiento del banco de pruebas resulta complejo y complica en exceso el dispositivo de posicionamiento al 30 aumentar el número de elementos componentes.
La presente invención busca proporcionar un conjunto de calibración, un banco de calibración y un procedimiento de calibración simplificado para mitigar las deficiencias descritas en la técnica anterior.
Según un aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, 35 que comprende un sistema de posicionamiento vertical, con al menos un conjunto de guiado vertical, una unidad lineal de izamiento y un pie; un útil de aplicación de fuerzas, con al menos cuatro transductores de calibración triaxiales dispuestos sobre un plato; una peana, que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales; y un tramo de carril ferroviario montado sobre la peana; y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas durante el 40 movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento al plato, que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical; estando el conjunto de guiado vertical y la unidad lineal de izamiento dispuestas sobre el pie.
Una ventaja de la invención resulta de la utilización del tramo de carril ferroviario del útil de aplicación de fuerzas 45 para establecer el contacto rueda-carril durante la reproducción de las condiciones estáticas de carga del eje dinamométrico ferroviario al ser más próximo a las condiciones reales.
Otro aspecto de la invención se refiere a un banco de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, que incorpora el conjunto de calibración anterior. La elevada rigidez que confiere el banco de calibración al eje dinamométrico ferroviario facilita la aplicación de las fuerzas de calibración pues evita que se produzcan desplazamientos 50 significativos durante su aplicación.
La invención también alberga un procedimiento de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, con al menos las siguientes etapas:
sujeción de un eje dinamométrico ferroviario al banco de calibración anterior;
establecimiento de un punto de contacto objetivo sobre una banda de rodadura de una rueda del eje dinamométrico ferroviario; 5
desplazamiento lateral del conjunto de calibración anterior hasta situarlo bajo el punto de contacto objetivo;
desplazamiento vertical de un útil de aplicación de fuerzas mediante una unidad lineal de izamiento que desplaza verticalmente el útil de aplicación de fuerzas hasta que un tramo de carril ferroviario entra en contacto con el punto de contacto objetivo;
aplicación de una fuerza de calibración vertical; y, 10
aplicación de una fuerza de calibración lateral.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de unas realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompañan unos dibujos 15 de carácter ilustrativo y no limitativo.
Las figuras 1 y 2 muestran una realización de un banco de calibración estática, en perspectiva y en vista en sección lateral, respectivamente.
La figura 3 muestra una realización de un bastidor del banco de calibración, en perspectiva.
La figura 4 muestra una realización de un conjunto sustentador del banco de calibración, en vista en sección lateral. 20
Las figuras 5 y 6 muestran una realización de unos anclajes del conjunto sustentador al bastidor, en perspectiva y en vista frontal.
Las figuras 7 y 8 muestran una realización de un sistema de posicionamiento lateral del banco de calibración en las posiciones extremas del recorrido lateral, en perspectiva.
Las figuras 9 y 10 muestran una realización de un conjunto de calibración del banco de calibración en las posiciones 25 extremas del recorrido vertical, en perspectiva.
La figura 11 muestra un útil de aplicación de fuerzas del conjunto de calibración, en perspectiva.
La función principal de un banco de calibración 10 como el representado en las figuras 1 y 2 es la calibración de un eje dinamométrico ferroviario 20 como transductor de fuerza, por lo que las fuerzas de calibración y los puntos de 30 contacto deben estar correctamente determinados.
Los sistemas y elementos principales que constituyen el banco de calibración 10 son:
un bastidor 30, que dota de suficiente rigidez a los apoyos del eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar;
un conjunto sustentador 40, que sujeta el eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar y adicionalmente mide los esfuerzos de sujeción del eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar en una realización preferida; 35
un sistema de posicionamiento lateral 50, que se posiciona bajo los puntos de contacto y aplica las fuerzas de calibración laterales; y,
un conjunto de calibración 60, que entra en contacto con los puntos de contacto, aplica las fuerzas de calibración verticales y mide las fuerzas de calibración aplicadas al eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar.
En la figura 3 se muestra en detalle una realización preferida del bastidor 30 del banco de calibración 10, en donde 40 un marco superior 301, al que está fijada una viga intermedia 302, descansa sobre cuatro pilares 303 montados sobre una bancada 304. La viga intermedia 302 puede fijarse en distintas posiciones del marco superior 301 de manera que el banco de calibración 10 admite ejes dinamométricos ferroviarios 20 de diferentes tamaños.
Una realización del eje dinamométrico ferroviario 20, mostrada en detalle en la figura 4, presenta un semieje 201 con una rueda 202 montada y unas cajas de grasa 204 acopladas en los extremos del semieje 201. Sobre una banda de rodadura 203 de la rueda 202 se define el punto de contacto.
El procedimiento de calibración del eje dinamométrico ferroviario 20 comienza con una primera etapa de sujeción del eje dinamométrico ferroviario 20 al conjunto sustentador 40. Para ello, unos soportes adaptadores 401 reciben las 5 cajas de grasa 204 y se fijan al bastidor 30. En una realización preferida representada en la figura 4, los soportes adaptadores 401 se fijan al bastidor 30 mediante unos anclajes 402, estando un anclaje 402 fijado al marco superior 301 del bastidor 30 y otro anclaje 402 fijado a la viga intermedia 302 del bastidor 30.
Todos los esfuerzos de sujeción del conjunto sustentador 40 se transmiten al bastidor 30 a través de unos transductores de referencia 403 de los anclajes 402, según se muestra en las figuras 5 y 6. Dos transductores de 10 referencia 403 se confinan entre una placa superior 404, fijada al bastidor 30, y una placa inferior 406, fijada al soporte adaptador 401. La placa superior 404 presenta adicionalmente unos rigidizadores 405.
Preferiblemente, los transductores de referencia 403 son células de carga triaxiales piezoeléctricas dispuestas de forma que su eje Z coincida con el eje vertical del banco de calibración 10, y su eje Y con el eje de giro del eje dinamométrico ferroviario 20. 15
A continuación se procede al posicionamiento lateral del conjunto de calibración 60 para situarlo bajo el punto de contacto. Esta segunda etapa se efectúa mediante el sistema de posicionamiento lateral 50 representado en las figuras 7 y 8.
Un conjunto de accionamiento lineal 501 proporciona movimiento lateral a una plataforma móvil 506 que está montada sobre un conjunto de guiado horizontal 508. Tanto el conjunto de accionamiento lineal 501 como el 20 conjunto de guiado horizontal 508 están fijados a una plataforma fija 507, que a su vez está montada sobre la bancada 304 mediante unas uniones roscadas que permiten la nivelación del sistema de posicionamiento lateral 50 en el momento de su instalación.
En una realización preferida, el conjunto de accionamiento lineal 501 está constituido por un husillo 502, un moto-reductor 503, una tuerca móvil 504 y dos soportes fijos 505. Los extremos del husillo 502 están fijados a la 25 plataforma fija 507 mediante sendos soportes fijos 505, mientras que la tuerca móvil 504 discurre a lo largo del husillo 502 entre los soportes fijos 505. El movimiento rotativo del moto-reductor 503 es transformado por el husillo 502 en movimiento lineal de la tuerca móvil 504 que desplaza la plataforma móvil 507 al estar montada sobre la tuerca móvil 504.
El conjunto de guiado horizontal 508 está constituido por unos carros 509, que montan la plataforma móvil 506; unos 30 carriles 510, que guían los carros 509; y unos finales de carrera laterales 511, que definen las posiciones extremas del recorrido lateral entre las que es desplazable la plataforma móvil 506. Las posiciones inicial y final de carrera lateral se representan en las figuras 7 y 8, respectivamente. El control del posicionamiento lateral se realiza mediante un codificador rotatorio integrado en el moto-reductor 503.
La siguiente etapa posiciona verticalmente el conjunto de calibración 60 para hacer entrar en contacto un útil de 35 aplicación de fuerzas 70 del conjunto de calibración 60 con el punto de contacto. Esta etapa se efectúa mediante un sistema de posicionamiento vertical integrado en el conjunto de calibración 60. En una realización preferida representada en las figuras 9 y 10 se muestra el conjunto de calibración 60 que adicionalmente integra un sistema de monitorización.
Un conjunto de guiado vertical 601 restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas 70 durante el 40 movimiento vertical proporcionado por una unidad lineal de izamiento 608. Tanto el conjunto de guiado vertical 601 como la unidad lineal de izamiento 608 están fijados a un pie 609, que a su vez está montado sobre la plataforma móvil 506. Preferiblemente, la unidad lineal de izamiento 608 es un actuador hidráulico.
El conjunto de guiado vertical 601 es un conjunto de elevada rigidez que, en la realización preferida representada en las figuras 9 y 10, está constituido por unas guías 602 que se insertan en el interior de unas camisas 603, y unos 45 finales de carrera verticales que definen las posiciones extremas del recorrido vertical entre las que es desplazable el útil de aplicación de fuerzas 70. Las posiciones inicial y final de carrera vertical se representan en las figuras 9 y 10, respectivamente.
El útil de aplicación de fuerzas 70 de la realización preferida del conjunto de calibración 60 se ha representado de forma aislada en la figura 11. Todas las fuerzas de calibración aplicadas al eje dinamométrico ferroviario 20 se 50 transmiten a través de unos transductores de calibración triaxiales 701 montados sobre un plato 702.
Especialmente ventajosa resulta la instalación de cuatro transductores de calibración triaxiales 701 centrados con respecto a los planos principales del útil de aplicación de fuerzas 70, pues esta disposición permite obtener el torsor
resultante de las fuerzas de contacto. Los planos principales del útil de aplicación de fuerzas 70 son aquellos en los que las tensiones tangenciales son nulas.
Preferiblemente, los transductores de calibración triaxiales 701 son células de carga triaxiales extensométricas que se han dispuesto con sus ejes Z coincidentes con el eje vertical del conjunto de calibración 60.
El plato 702 está montado sobre la unidad lineal de izamiento 608 y presenta unas perforaciones 703 por cuyo 5 interior discurren las guías 602, según se muestra en las figuras 9 y 10. Una peana 705 une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales 701, permitiendo el montaje de un tramo de carril ferroviario 706. En caso necesario, una inclinación del tramo de carril ferroviario 706 se define introduciendo una cuña 708 entre la peana 705 y el tramo de carril ferroviario 706, siendo las inclinaciones más habituales 1/40 y 1/20.
El sistema de monitorización controla la posición vertical y la fuerza ejercida sobre el útil de aplicación de fuerzas 70. 10 Un transductor lineal de posición 801 se ha fijado al pie 609 y al plato 702 de manera que controla la posición vertical del plato 702. La fijación de una célula de carga uniaxial de compresión 802 a la unidad lineal de izamiento 608 y al plato 702 permite controlar la fuerza ejercida por la unidad lineal de izamiento 607.
El avance de la unidad lineal de izamiento 608 se detiene al entrar en contacto una cabeza 707 del tramo de carril ferroviario 706 con el punto de contacto debido al incremento de resistencia generada por la oposición de la rueda 15 203 al avance.
Tras entrar en contacto, la próxima etapa del procedimiento consiste en la aplicación de la fuerza de calibración vertical. Para ello, la unidad lineal de izamiento 608 continúa su avance hasta que los transductores de calibración triaxiales 701 registran el valor de la fuerza de calibración vertical objetivo.
El conjunto de accionamiento lineal 501 reanuda entonces su movimiento, aplicando una fuerza de calibración lateral 20 en el punto de contacto. El movimiento se detiene cuando los transductores de calibración triaxiales 701 registran el valor de la fuerza de calibración lateral objetivo. Las etapas de aplicación de las fuerzas de calibración vertical y horizontal del procedimiento de calibración se repiten para los distintos casos de carga establecidos en el punto de contacto.
Cuando las fuerzas de calibración registren valores elevados resulta conveniente reforzar tanto las guías 602 como 25 las camisas 603 para limitar su deformación lateral durante la aplicación de las fuerzas de calibración. En las figuras 9 y 10 se muestra el refuerzo superior de las guías 602 consistente en un marco 606 que arriostra los extremos superiores de las guías 602, así como el refuerzo en la base de las camisas 603 mediante unas chapas de refuerzo lateral 607 paralelas al eje dinamométrico ferroviario 20.
En la posición inicial de carrera vertical representada en la figura 9 un primer final de carrera vertical 604, fijado a 30 una de las chapas de refuerzo lateral 607, está en contacto con el plato 702. En la posición final de carrera vertical representada en la figura 10 un segundo final de carrera vertical 605, fijado al marco 606, está en contacto con un tope 704 fijado al plato 702.
Aunque se han descrito y representado unas realizaciones de la invención, es evidente que pueden introducirse en ellas modificaciones comprendidas dentro de su alcance, no debiendo considerarse limitado ésta a dichas 35 realizaciones, sino únicamente al contenido de las reivindicaciones siguientes.
Claims (12)
- REIVINDICACIONES1.- Conjunto de calibración (60), de ejes dinamométricos ferroviarios (20), que comprende un sistema de posicionamiento vertical, que a su vez comprende un conjunto de guiado vertical (601), una unidad lineal de izamiento (608) y un pie (609); un útil de aplicación de fuerzas (70), que a su vez comprende un plato (702); y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical (601) restringe el desplazamiento lateral del útil 5 de aplicación de fuerzas (70) durante el movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento (608) al plato (702), que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical (601); estando el conjunto de guiado vertical (601) y la unidad lineal de izamiento (608) dispuestas sobre el pie (609); caracterizado porque el útil de aplicación de fuerzas (70) comprende adicionalmente al menos cuatro transductores de calibración triaxiales 10 (701) dispuestos sobre el plato (702) y centrados con respecto a los planos principales del útil de aplicación de fuerzas (70); una peana (705), que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales (701); y un tramo de carril ferroviario (706) montado sobre la peana (705).
- 2.- Conjunto de calibración (60), según la reivindicación 1, caracterizado porque el útil de aplicación de fuerzas (70) comprende adicionalmente una cuña (708) que está situada entre la peana (705) y el tramo de carril ferroviario (706) 15 y define una inclinación del tramo de carril ferroviario (706).
- 3.- Conjunto de calibración (60), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conjunto de guiado vertical (601) comprende adicionalmente una pluralidad de unas guías (602) que se insertan al menos parcialmente en el interior de unas camisas (603), unos finales de carrera verticales (604, 605) y un marco (606) que arriostra los extremos superiores de las guías (602); y, porque el plato (702) comprende adicionalmente 20 unas perforaciones (703) por cuyo interior discurren las guías (602).
- 4.- Conjunto de calibración (60), según la reivindicación 3, caracterizado porque las camisas (603) comprenden unas chapas de refuerzo lateral (607) paralelas al eje de giro del eje dinamométrico ferroviario (20).
- 5.- Conjunto de calibración (60), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad lineal de izamiento (608) es un actuador hidráulico. 25
- 6.- Conjunto de calibración (60), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de monitorización comprende un transductor lineal de posición (801) fijado al pie (609) y al plato (702); y una célula de carga uniaxial de compresión (802) fijada a la unidad lineal de izamiento (608) y al plato (702).
- 7.- Banco de calibración (10), de ejes dinamométricos ferroviarios (20), caracterizado porque comprende un conjunto de calibración (60) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 30
- 8.- Banco de calibración (10), según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende adicionalmente un bastidor (30); un conjunto sustentador (40), que comprende a su vez unos soportes adaptadores (401) que reciben unas cajas de grasa (204) del eje dinamométrico ferroviario (20) y se fijan al bastidor (30); y, un sistema de posicionamiento lateral (50), que comprende a su vez un conjunto de accionamiento lineal (501) que proporciona movimiento lateral a una plataforma móvil (506) montada sobre un conjunto de guiado horizontal (508), estando el 35 conjunto de accionamiento lineal (501), la plataforma móvil (506) y el conjunto de guiado horizontal (508) fijados a una plataforma fija (507), y, en donde la plataforma móvil (506) es desplazable entre una posición inicial de carrera lateral y una posición final de carrera lateral, las posiciones inicial y final de carrera lateral definidas por el conjunto de guiado horizontal (508).
- 9.- Banco de calibración (10), según la reivindicación 8, caracterizado porque la fijación de los soportes 40 adaptadores (401) al bastidor (30) se realiza mediante unos anclajes (402) y porque cada anclaje (402) comprende al menos dos transductores de referencia (403) confinados entre una placa superior (404) fijada al bastidor (30) y una placa inferior (406) fijada al soporte adaptador (401) correspondiente.
- 10.- Banco de calibración (10), según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque el conjunto de accionamiento lineal (501) comprende un husillo (502), un moto-reductor (503), dos soportes fijos (505) que fijan los 45 extremos del husillo (502) a la plataforma fija (507), y una tuerca móvil (504) fijada a la plataforma móvil (506), en donde la tuerca móvil (504) es desplazable entre los soportes fijos (505).
- 11.- Banco de calibración (10), según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el conjunto de guiado horizontal (508) comprende unos carros (509), que montan la plataforma móvil (506); unos carriles (510), que guían los carros (509); y unos finales de carrera laterales (511). 50
- 12.- Procedimiento de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios (20), caracterizado porque comprende las siguientes etapas:sujeción de unas cajas de grasa (204) de un eje dinamométrico ferroviario (20) a un banco de calibración (10), mediante unos soportes adaptadores (401);establecimiento de un punto de contacto objetivo sobre una banda de rodadura (203) de una rueda (202) del eje dinamométrico ferroviario (20);desplazamiento lateral de un conjunto de calibración (60) mediante un conjunto de accionamiento lineal (501) que 5 desplaza lateralmente el conjunto de calibración (60) hasta que el conjunto de calibración (60) se sitúa bajo el punto de contacto objetivo;desplazamiento vertical de un útil de aplicación de fuerzas (70) mediante una unidad lineal de izamiento (608) que desplaza verticalmente el útil de aplicación de fuerzas (70) hasta que una cabeza (707) de un tramo de carril ferroviario (706) entra en contacto con el punto de contacto objetivo; 10aplicación de una fuerza de calibración vertical mediante el avance de la unidad lineal de izamiento (608) que comprime el útil de aplicación de fuerzas (70) hasta que unos transductores de calibración triaxiales (701) registran el valor de la fuerza de calibración vertical objetivo; y,aplicación de una fuerza de calibración lateral mediante el avance del conjunto de accionamiento lineal (501) hasta que los transductores de calibración triaxiales (701) registran el valor de la fuerza de calibración lateral objetivo. 15
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2435506 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20141112 |