本承载鞍自动检测设备涉及铁路货车运用技术装备，主要用于车辆段修对转向架承载鞍的自动检测，取代现行人工检测方法。解决样板检测所带来的人力消耗大、效率低、质量差无法记录检测信息等问题，根本改变该领域技术状况，消除安全隐患。本发明专利技术采用创新的标样比较法检测技术，检测承载鞍磨耗量；采用固定弦高测量圆弧直径技术，检测鞍面圆弧磨耗量；采用接触传感器检测技术和智能卡钳等效间接测量方法，开发新颖的检测模块，解决承载鞍形状复杂、空间狭小等测量难题；运用先进气压转动、直线导轨开发检测模块三维空间调整定位机构，解决对各型承载鞍检测适用性需要；采用微机和PLC联合控制，开发专用检测软件，解决铁路长期困扰的技术难题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于铁路货车承载鞍运用检修，对各型承载鞍磨耗量进行自动检测的设备及方法。
技术介绍
承载鞍是铁路货车转向架的重要部件，安装在货车轮对滚动轴承和转向架侧架导框之间，承担货车轮对轴承座的作用。承载鞍的内圆弧鞍面与轮对滚动轴承密贴，顶面与侧架导框下平面紧密接触，主要承受和传递着轮重载荷和轮轨滚动冲击载荷；承载鞍导框的内侧面与侧架导框对应面之间，保持合理的间隙，对抑制车辆高速运行时所产生的蛇行运动有较好的效果，也可满足转向架在曲线运行时转动灵活的要求。承载鞍的工作面有承载鞍支撑顶面、轴承圆弧鞍面及轴承挡肩内环面、导框档边内侧面、导框底面，上述工作面在车辆运行中承受载荷轴重、轮轨冲击和振动载荷作用，承载鞍各工作面与侧架导框对应面产生相互摩擦，保持了转向架的动力学性能和车辆的正常运行，同时承载鞍各工作面也产生相应的工作磨耗。根据设计和安全运用要求，铁道部下达“货车检修规程”对承载鞍各工作面的最大磨耗量提出明确限度要求，在车辆检修时对上述部位进行检测，超过规定限度时进行修复或更换。目前全国货车检修仍然采用手工样板检测方法，对应部位采用不同卡板、量规和检查尺等计量器具，每种型号承载鞍有一套专用量具。当前全国铁路货车保有量约60万辆，每年运用后需要段修的货车约几十万辆，每辆车装有8件承载鞍，每年承载鞍检修总量计约300余万件。每件约18kg，手工翻转检测和搬运数次，工作繁杂，靠样板目测没有测量信息记录，检测质量低，使检修和落车装配无据可依，已成为车辆安全运用现代化管理的瓶颈；各种量规的保管、使用维护和定期校对等也十分复杂。总之，人工检测效率低，劳动强度大，成本高；有时使检测作业流于形式，造成安全运用的隐患。近年来铁路领导部门和有关专业技术部门对开发承载鞍检测设备进行技术探索和试验①2002年5月公开的专利名称为“铁路货车承载鞍检测设备”，专利号01259363(唐山)，简介机械部分采用液压系统、旋转齿盘机构等，检测工位设有步进电机旋转测量杆和液压滑动检测杆。该项法律状态已于2003年10月08日未交年费专利权终止;②2003年8月公开的“铁路货车承载鞍智能检测设备”专利号02247984，(兰州新普光机电集成技术有限责任公司)简介机械部分米用气缸传动，检测机构设有各方向测量头及位移传感器等。法律状态已于2007年10月17日未交年费专利权终止；③2004年8月公开专利名称“承载鞍尺寸检测装置”专利号CN2632627，专利权人连云港九洲电控设备有限公司，简介采用流水作业，工件在流水线上是纵向步进的，将检测工作分散为两个台位进行，采用PLC控制，微机处理位移传感器检测结果等；2005年《铁道车辆》第05期发表“CZA-1I型承载鞍自动检测机”，是基于前项“承载鞍尺寸检测装置”专利内容撰写的，该系统要求工件在两个检测台位分别定位增加了定位难度，检测过程传感器模块上下频繁移动对检测的重复精度也会有影响，该方案没有成功的现场实施使用案例；④承载鞍检测也引起铁路外其他行业科技人员注意，2008年第03期《工业仪表与自动化装置》发表了 “列车承载鞍自动检测分拣系统的研制”，提出采用位移传感器制成接触探头测量，用ADAM5510工控机负责采集数据运算处理等，但没有对承载鞍检测系统的详细结构设计内容。⑤2003年第03期《铁路技术创新》发表“光学非接触测量技术在承载鞍自动检测中的应用”及2005年第02期《中国机械工程》发表“货车承载鞍视觉自动检测研究”等论文，并于2005年由天津大学精密测试技术与仪器国家重点研究室等部门科研人员，探索利用几组激光投射器的射线结构光照射被测面形成图像，再通过几组立体视觉光学传感器对图像进行采集，即三维形貌测量技术，对承载鞍磨耗进行检测研究，并开发影像视觉检测组件和相应软件等，对承载鞍检测进行开发论证和实验研究，但存在光学传感器系统体积大、对环境亮度要求高，难以达到检测精度要求，又要采用软件设计补偿等，增加了技术难度和设备成本。凡此种种，有的单机制造费耗资近百万元，虽经各方给予期待和关切，但均没能达到现场实际应用的客观效果。⑥本专利申请人曾于2005年为成都东车辆段设计开发用于“转8A”型承载鞍的自动检测设备，首次采用标准样块比较法对承载鞍进行检测；测量探头采用电涡流非接触传感器组成检测模块，微机处理检测结果；初步解决了该型承载鞍三维工作面磨耗量检测难题，取得初步成功并交付试用。但由于存在非接触传感器预留间隙难以调整；传感器对不同材料电涡流需要进行数据补偿，检测产品型号单一等不足，未能完成进一步跟进开发。近年来我国铁路货运重载、提速得到快速发展，速度为120km/h的提速货车和轴重25t的重载货运列车发展迅速，已经成为货车主力和发展方向。在全国各货车运用检修段所承担的任务中，基于D轴的转K2型、转K4型及基于E轴的转K5型、转K6型承载鞍已占据检修主导地位，对新型承载鞍检测设备开发提出更高的技术要求。而目前，在货车运用检修现场，对承载鞍检测的落后装备和方式，与现有动车段转向架检修流水线中的其他部件的检修技术差距越来越大，已经成为货车检修的薄弱环节。
技术实现思路
3.1要解决的技术问题本承载鞍自动检测设备专利技术项目，是针对现有各型承载鞍检测的通用设备。承载鞍其实质是货车轮对的开放式滚动轴承座，承受和传递侧架导框和轴承各种载荷，其接触面必然产生磨损；经过设计和应用实践总结制定的“铁路货车检修规程”，明确规定各部位的合理磨耗量限度，超过限度值将对正常运用造成影响。但因承载鞍形状复杂工作面分散，尺寸测量难度大，又加承载鞍种类多、形状各异，至今尚未开发出适用的检测设备。以往研究试验存在的问题有对被检测工件各工作面磨耗量的原型基准尺寸标定有缺失，没有提供实体标准样块和采用对比的检测方法，难以实现对磨耗量的检测；采用的工件定位方式和基准部位选择不能与检测工序流程紧密结合，定位精度不足；检测机构和检测方法单一，没有针对特殊部位进行有效的检测技术开发和创新结构设计开发，没能解决工件狭小形状复杂难题；对检测传感器的选型和安装使用研究不深，检测精度不够；工件输送机构运动精度低，造成重复定位精度低；检测机构的位置调节性差，检测品种单一等。以上诸问题在本项目中全部加以解决。3. 2采用的技术方案紧密结合实际，针对以往承载鞍检测装置试验存在的问题，采用创新技术方法，开发设计专用结构，解决有关技术难题。①对检测设备整体方案设计，坚持自动化检测和以人为本的原则，对工件定位、工位送进、集中采样输出检测结果和检测后自动下料输送、不良品隔离等关键环节按自动程序完成，减少人为干预；对工件上料前的预检和检测分离后的不良品工件，需要由操作者必要的处理，以保证设备进出料的正常管理。②坚持设备先进性和适用性要求，通过对不同方案的对比分析，进行优化和创新设计，坚持模块化设计原则，对鞍面和挡肩部位、导框和顶面分别设计传感器测量组件模块，解决了传感器安装和调整问题，满足工件型号改变时对检测点三维空间位置变化的要求，解决检测空间狭小可能出现的机构干涉问题。③该设备采用自动检测作业线生产方式，设备动作采用程序控制气压传动系统和直线精密导轨机构，达到机构运动准确和稳定要求；采用PLC电气与工控机联合控制系统，设备操作简便，按工作程序完成本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术设备采用承载鞍工件与标准样块对比的技术方法检测各工作面的磨耗量，“比较法”检测适用于对各型承载鞍工作面磨耗量的检测，工件检测前首先对承载鞍“标样”进行检测，由工控机采集、处理各传感器检测数据，对标样检测结果进行记忆保存，完成对标样的标定；再将其后的承载鞍工件的检测结果与标定数值进行比较运算，即可得到各工作面磨耗量的检测结果，用比较法检测，结果真实可靠。标样形状与各型承载鞍相同，各检测部位按原型产品对应部位的设计尺寸，采用精确加工制作，各型承载鞍标准样块的设计图样纳入“承载鞍自动检测设备技术条件”，标样应通过国家专业标准计量部门检查认证。
【技术特征摘要】
2012.09.06 CN 201210326218.71.本发明设备采用承载鞍工件与标准样块对比的技术方法检测各工作面的磨耗量，“比较法”检测适用于对各型承载鞍工作面磨耗量的检测，工件检测前首先对承载鞍“标样”进行检测，由工控机采集、处理各传感器检测数据，对标样检测结果进行记忆保存，完成对标样的标定；再将其后的承载鞍工件的检测结果与标定数值进行比较运算，即可得到各工作面磨耗量的检测结果，用比较法检测，结果真实可靠。标样形状与各型承载鞍相同，各检测部位按原型产品对应部位的设计尺寸，采用精确加工制作，各型承载鞍标准样块的设计图样纳入“承载鞍自动检测设备技术条件”，标样应通过国家专业标准计量部门检查认证。2.采用测量固定弦高度的方法，检测鞍面园弧直径磨耗量在鞍面圆弧检测机构中，设有固定弦定位块，中间位置安装的高精度传感器触头与被测工件圆弧面接触，测量固定弦的高度，当固定弦左右棱线与鞍面接触后，利用固定弦高的细微变化，即可检测鞍面圆弧直径数值变化，以变量X表示弦高，变量y表示被检测圆弧直径，2k表示固定弦长(固定弦定位块两棱线距离)，则有数学函数式I = x+k2/x ;当x、y取正值，且当X < k时有意义，该方法同时适用对“D型”车轴鞍面(￠230)和“E型”车轴鞍面(￠250)磨耗量的检测，选取2k值略大于直径一半时(如2k= 130mm)，适于对各种型号承载鞍的检测定位要求。在实际应用范围内，变量I的增量值约为变量X减少值的8-12倍，而X值由高精度传感器采集，其显示精度达到U m级，y值的数值按数学模型由微机运算处理，并与“标定值”比较，即可完成对鞍面圆弧磨耗量的检测。“固定弦定位块”固定弦长略大于鞍面直径之半，可以满足工件精确定位需要。3.铁路货车承载鞍自动检测设备，它包括 -经过精确机加工的各型承载鞍的标准样块(简称“标样”)； -工件上料、定位及检测输送机构； -工件送至设备检测位置后，由中心检测模块顶升，完成工件二次定位，并将工件送入鞍面检测装置、导框检测装置和顶面检测装置进行综合检测； -各路检测传感器采样数据输入微机系统处理，检测后工件自动下料并根据检测结果自动进行对不良品与合格工件的分离； -本设备可用于现有各型号承载鞍自动检测，设有导框检测模块位置调整机构，配合局部机构调整，可完成不同型号承载鞍检测位置转换，实现检测通用性要求。4.如权利要求3所述的工件上料定位装置，采用气缸与滚珠直线导轨组成的工件定位输送滑台，滑台为钢制长方框形结构，中间制成空形，为“中心模块”顶升定位、检测及滑台前后的工位输送留出空间。用手控气动起重滑车，将工件从预检台吊送至输送滑台的定位块上完成上料定位。本发明工件输送方向特点是，与工件自身左右导框横向位置相垂直，工件以横向位置，鞍面圆弧向下，水平的放在滑台上料位置的定位块上，第一次定位基准选取承载鞍底平面与档边圆弧面及圆环面交汇形成的4组立体直角棱线为定位基准；工件第一次定位后，由输送滑台准确送到检测台位上方，使工件中心与正下方的顶升检测“中心模块”垂直，以保证工件的二次定位的准确性；二次定位的特征在于，定位动作是“中心模块”由下向上运动完成的，模块前后安装定位块，以工件档肩为定位面，精确定位...
【专利技术属性】
技术研发人员：许广立，许竞，
申请(专利权)人：许广立，许竞，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。