一種車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置的設(shè)計(jì)

詹凌峰

摘要：在進(jìn)行車輪異常磨耗跟蹤測(cè)量的過程中，需要反復(fù)抬升沉重的動(dòng)車組輪對(duì)，目前市場(chǎng)上缺乏此類設(shè)備，僅依靠人力墊高液壓千斤頂，效率低下且不安全。所以根據(jù)生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題，本文設(shè)計(jì)了一種車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組輪對(duì)自動(dòng)升降的功能，完成動(dòng)車組車輪圓周外形的測(cè)量工作。

Abstract： In the process of tracking and measuring abnormal wheel wear， heavy EMU wheels need to be lifted repeatedly. Currently， there is no such equipment in the market. It is inefficient and unsafe to rely on manpower to raise hydraulic jacks. Therefore， according to the actual problems encountered in the production process， an auxiliary device for measuring the circumference of the wheel was designed in this paper， which can realize the automatic lifting function of the wheels of the EMU and complete the measurement of the circumference of the wheel of the EMU.

關(guān)鍵詞：車輪外形;測(cè)量裝置;升降裝置

Key words： wheel profile;measuring device;lifting device

中圖分類號(hào)：U270.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）24-0094-02

0? 引言

目前，隨著中國(guó)鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，與鋼軌直接接觸摩擦的車輪的損耗和安全問題也日益凸顯[1]。為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)車輪的磨耗情況，確保列車的行車安全，就必須定期測(cè)量車輪圓周外形[2]。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)車輪圓周外形的測(cè)量往往要將輪對(duì)抬升離開鋼軌，使車輪能在不拆卸的情況下完成完整的圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而利用人工手持測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。但抬升車輪缺乏專用的輔助裝置，現(xiàn)階段需要將液壓千斤頂墊在數(shù)層鋼板疊加累計(jì)1m高的墊板上，再手動(dòng)撬升千斤頂頂起車輪，人為轉(zhuǎn)動(dòng)被抬升的車輪，完成測(cè)量。但一列16編組的動(dòng)車組有64個(gè)輪對(duì)需要測(cè)量，人工抬升輪對(duì)再測(cè)量的效率較低，且無法做到勻速轉(zhuǎn)動(dòng)車輪使得測(cè)量精度較低。

針對(duì)目前動(dòng)車組車輪檢測(cè)輔助裝置的不足，為了克服上述現(xiàn)有動(dòng)車組車輪圓周外形測(cè)量過程中人力疊放鋼板墊高千斤頂不方便、不安全的問題和人為無法勻速轉(zhuǎn)動(dòng)被抬升車輪導(dǎo)致測(cè)量精度低的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的動(dòng)車組圓周外形測(cè)量輔助裝置，以解決目前車輪圓周測(cè)量輔助裝置移動(dòng)不便捷、安全性低和轉(zhuǎn)動(dòng)車輪非勻速的問題，能有效提高測(cè)量車輪圓周外形的安全性、效率和精度。

1? 設(shè)計(jì)的要求

為了能夠順利的完成不同型號(hào)動(dòng)車組車輪圓周外形的測(cè)量工作，本裝置必須滿足以下幾點(diǎn)要求：

①設(shè)備應(yīng)滿足動(dòng)車所針對(duì)輪對(duì)作業(yè)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，升降裝置的抬升能力可將軸重最大的轉(zhuǎn)向架輪對(duì)抬升至所需的工作高度，以便于輪對(duì)能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)完成測(cè)量車輪圓周外形的工作。

②設(shè)備應(yīng)適配于軌道橋下的空間，容許升降裝置自由進(jìn)出測(cè)量區(qū)域。

③設(shè)備必須具備安全防護(hù)裝置，保證在測(cè)量車輪圓周外形時(shí)人員和設(shè)備的安全。

④設(shè)備應(yīng)能滿足各類型號(hào)的動(dòng)車組車輪圓周外形測(cè)量作業(yè)的需求。

2? 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在充分考慮裝置的設(shè)計(jì)要求[3]和現(xiàn)有技術(shù)[4]的基礎(chǔ)上，本文研制了一種車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其從下到上主要包括了手推車底座、傳動(dòng)裝置和液壓升降柱三部分：

2.1.1 推車底座

本車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置下部是一個(gè)裝有可手動(dòng)鎖止萬(wàn)向輪的手推車，在手推車上設(shè)置有支撐架和控制面板。手推車主要作用是為了更便捷的完成整列車的車輪外形測(cè)量，如在1號(hào)車的1軸開始測(cè)量，需要人力搬移設(shè)備到8號(hào)車，甚至到16號(hào)車，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率極低。另外在支撐架上設(shè)有橫移滑軌，針對(duì)不同類型的車軸時(shí)，可以使用控制面板控制橫移電機(jī)，使橫移電機(jī)在不同的工況下正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)液壓升降柱在橫移滑軌上的往返移動(dòng)，滿足不同類型動(dòng)車組車輪外形的測(cè)量任務(wù)。

2.1.2 傳動(dòng)裝置

傳動(dòng)裝置由移動(dòng)傳動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)裝置兩大部分組成。移動(dòng)傳動(dòng)裝置由橫移電機(jī)、傳感器、錐齒輪和絲杠組成，主要作用是橫移電機(jī)上的傳感器接受控制面板的指令，控制橫移電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠錐齒輪和絲杠控制液壓升降柱沿著橫移滑軌進(jìn)行往返移動(dòng)，改變液壓升降柱上支撐臺(tái)之間的距離，從而適配不同型號(hào)動(dòng)車組車軸的需求。轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、傳感器和滾輪組成，主要作用是轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)上的傳感器接受控制面板的指令，控制轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠滾輪與車軸之間的擠壓摩擦力，帶動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制輪對(duì)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，保障車輪圓周外形測(cè)量時(shí)的精準(zhǔn)度和可靠性。

2.1.3 液壓升降柱

本車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置上部是一個(gè)設(shè)有支撐臺(tái)和滾動(dòng)滑輪的抬升液壓柱。如圖2所示，升降液壓柱安裝在底座的橫移滑軌上，接受橫移電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)升降柱的橫向移動(dòng)來滿足不同類型輪對(duì)的需求。橫移電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)上裝有控制傳感器，可人為控制液壓升降柱的橫向移動(dòng)和垂直升降，以及車軸的勻速滾動(dòng)。

2.2 實(shí)施過程

以抬升過程為例說明裝置的實(shí)施過程。首先需要人為推動(dòng)裝置進(jìn)入需要測(cè)量車輪外形的軌道橋下，操縱控制面板使橫移電機(jī)通過錐齒輪和絲杠的傳動(dòng)，調(diào)整液壓升降柱的位置對(duì)齊凹型支撐臺(tái)與車軸上能承受較大壓力的部位，鎖住萬(wàn)向輪。其次，根據(jù)測(cè)量需求在操縱面板上設(shè)定好需要將輪對(duì)抬升的高度，使液壓升降柱上升到設(shè)定高度頂起輪對(duì)。最后，釋放動(dòng)車組需要測(cè)量車輪圓周外形的停放制動(dòng)，使輪對(duì)可以在外力驅(qū)動(dòng)下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，之后再將測(cè)量?jī)x觸頭壓在旋轉(zhuǎn)的車輪踏面上即可完成安全、便捷、精確的車輪圓周外形測(cè)量。

3? 裝置適用條件及主要技術(shù)參數(shù)

3.1 裝置適用條件

我國(guó)的動(dòng)車所遍布全國(guó)各地，由于我國(guó)幅員遼闊，南北、東西各地的氣候也天差地別，所以各種型號(hào)的動(dòng)車組在結(jié)構(gòu)上也存在頗大的差異，因此本裝置為了能夠適用于各型號(hào)動(dòng)車組的結(jié)構(gòu)需求，應(yīng)綜合考慮各類影響測(cè)量的因素，具體適用條件如表1所示。

3.2 裝置主要技術(shù)參數(shù)

隨著動(dòng)車組列車運(yùn)行里程的增加，動(dòng)車組車輪的直徑會(huì)由大到小變化，另外各地動(dòng)車所軌道橋的規(guī)格有所差異，所以不同車輪在測(cè)量時(shí)需要抬升的高度不一致。另外，在測(cè)量車輪圓周外形時(shí)必須緩慢的旋轉(zhuǎn)車輪才能保障有足夠的精確度，所以旋轉(zhuǎn)電機(jī)不需要太快的轉(zhuǎn)速，但動(dòng)車組軸重較大所以裝置需要較大的起重能力。另外為了優(yōu)化工作人員的作業(yè)環(huán)境，需要將裝置的工作噪聲控制在人體舒適的范圍內(nèi)。裝置的具體技術(shù)參數(shù)如表2所示。

4? 結(jié)論

本文介紹的實(shí)用型車輪圓周外形測(cè)量輔助裝置通過橫移電機(jī)控制液壓升降柱在橫移滑軌上橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整液壓升降柱上支撐臺(tái)和滾輪與車軸的接觸位置，從而適配各類車軸;通過液壓升降柱的上移抬升車軸和車輪，使得車輪與鋼軌脫離接觸;再通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪，實(shí)現(xiàn)車軸和車輪的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，便于加在車輪上測(cè)量圓周外形的儀器能充分發(fā)揮其測(cè)量精度高的優(yōu)勢(shì)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。以上作用均由裝在可移動(dòng)手推車上的控制面板控制實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了安全、便捷、精確測(cè)量動(dòng)車組車輪圓周外形的目的。

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