一种车轮踏面测量装置的制作方法

[0001]
本发明涉及车轮测量技术领域，具体涉及一种车轮踏面测量装置。


背景技术：

[0002]
在轨道车辆在轨道上运动时，车轮同轨道及制动闸片会产生撞击、摩擦，因为摩擦造成的车轮踏面磨损，使得车轮直径减少；除此以外，车轮还经常遭到雨、雪、油污甚至腐蚀剂的侵蚀。轮对的踏面及轮缘磨耗，将使轮对的几何形状发生变化。磨耗过大将产生严重的交通事故隐患。
[0003]
目前对于车轮踏面的测量方法多是基于ccd成像技术进行测量的，这种方法的测量过程相对复杂，所需要的设备也较多，占地面积较大。


技术实现要素：

[0004]
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的使用ccd成像技术进行测量时，测量过程相对复杂，所需要的设备也较多，占地面积较大的问题。从而提供一种车轮踏面测量装置。
[0005]
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种车轮踏面测量装置，该车轮踏面测量装置包括：连接部，适于安装在车轮上；位移检测装置，与所述连接部连接，适于获取所述车轮表面预设位置距离所述位移检测装置的距离。
[0006]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：驱动装置，与所述连接部相连接，所述驱动装置的活动端作用在所述位移检测装置上，在所述驱动装置的驱动下，所述位移检测装置沿所述车轮的轴向方向进行运动。
[0007]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：控制器，与所述驱动装置和所述位移检测装置通信连接。
[0008]
可选地，所述驱动装置包括步进电机，以及与所述步进电机相连接的传动部，所述位移检测装置设置在所述传动部上。
[0009]
可选地，所述传动部为螺纹丝杠，所述位移检测装置设置在所述螺纹丝杠的螺母上。
[0010]
可选地，所述螺纹丝杠的两端分别设置有限位开关；所述限位开关与所述控制器通信连接。
[0011]
可选地，所述位移检测装置为激光位移传感器。
[0012]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：夹具，与所述驱动装置连接；所述夹具适于夹设在所述车轮上。
[0013]
可选地，所述夹具设置有两个夹板，所述夹板上设置有电磁铁。
[0014]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：保护壳，适于包裹在所述驱动装置和所述位移检测装置的外部。
[0015]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：前面板，设置在所述夹具上；所述前面板设
置有适于固定所述保护壳的定位孔；所述保护壳设置有适于嵌入所述定位孔中的定位凸起。
[0016]
可选地，该车轮踏面测量装置还包括：定位板，设置在所述夹具上；所述定位板与所述前面板垂直。
[0017]
本发明技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
[0018]
1.本发明实施例提供了一种车轮踏面测量装置，该车轮踏面测量装置包括：连接部，适于安装在车轮上；位移检测装置，与所述连接部连接，适于获取所述车轮表面预设位置距离所述位移检测装置的距离。
[0019]
如此设置，在对车轮踏面进行测量时，直接将位移检测装置通过连接部安装在车轮上，然后人工控制位移检测装置沿所述车轮的轴向方向进行测量即可。从而简化了测量过程，简化了测量设备。并且，本发明实施例中的车轮踏面测量装置仅包括驱动装置和位移检测装置，从而减小了占地面积。
[0020]
2.本发明实施例通过设置驱动装置，可以自动控制位移检测装置沿所述车轮的轴向方向进行测量，从而简化了测量过程，提高了测量效率。
[0021]
3.本发明实施例通过设置夹具，可以更加方便地将驱动装置安装在车轮上，在完成测量之后，直接通过夹具将驱动装置从车轮上卸下即可。
[0022]
4.本发明实施例通过设置定位板，可以保证位移检测装置与驱动装置整体的稳定性，保证位移检测装置和驱动装置在测量过程中保证水平，提高测量精度。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为本发明实施例车轮踏面测量装置的整体结构示意图。
[0025]
附图标记：
[0026]
1-车轮；11-车轮踏面；2-步进电机；3-螺纹丝杠；4-激光位移传感器。
具体实施方式
[0027]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0031]
在轨道车辆在轨道上运动时，车轮同轨道及制动闸片会产生撞击、摩擦，因为摩擦造成的车轮踏面磨损，使得车轮直径减少；除此以外，车轮还经常遭到雨、雪、油污甚至腐蚀剂的侵蚀。轮对的踏面及轮缘磨耗，将使轮对的几何形状发生变化。磨耗过大将产生严重的交通事故隐患。车轮踏面是车轮与钢轨的接触部分。简称踏面。踏面与钢轨内侧接触的凸出部分称为轮缘，轮缘的作用是防止车轮脱轨，车轮通过曲线时，轮缘与外轨内侧面接触，引导机车在曲线上运行。踏面外形对机车的运行性能有很大的影响，设计必须合理。踏面必须具有斜度，左右两轮装在车轴上成为轮对，两轮缘内侧距离为1353mm，在轮对组装时必须严格检查该尺寸，此距离决定了轮缘与钢轨的间隙。
[0032]
目前对于车轮踏面的测量方法多是基于ccd成像技术进行测量的，这种方法的测量过程相对复杂，所需要的设备也较多，占地面积较大。本发明提供的一种车轮踏面测量装置可以解决现有技术中存在的使用ccd成像技术进行测量时，测量过程相对复杂，所需要的设备也较多，占地面积较大的问题。
[0033]
实施例1
[0034]
如图1所示，本发明实施例提供了一种车轮踏面测量装置，该车轮踏面测量装置包括：连接部和位移检测装置。
[0035]
连接部适于安装在待测量的车轮1上，位移检测装置与连接部连接，位移检测装置适于获取所述车轮表面预设位置距离所述位移检测装置的距离。
[0036]
如此设置，在对车轮踏面进行测量时，直接将位移检测装置通过连接部安装在车轮上，然后人工控制位移检测装置沿所述车轮的轴向方向进行测量即可。从而简化了测量过程，简化了测量设备。并且，本发明实施例中的车轮踏面测量装置仅包括驱动装置和位移检测装置，从而减小了占地面积。
[0037]
本实施例中，连接部自身可以为定长结构，从而实现对车轮1上某一特定位置进行测量操作。作为变型，位移检测装置自身也可以相对连接部进行移动，此时可以通过操作人员手动控制，对位移检测装置在连接部上的位置进行调整，从而对车轮1的不同部位进行测量操作。
[0038]
可选地，在本发明实施例中，该车轮踏面测量装置还包括驱动装置，驱动装置与连接部相连接。驱动装置的活动端作用在位移检测装置上，在驱动装置的驱动下，位移检测装置沿车轮1的轴向方向进行运动。
[0039]
如此设置，在对车轮踏面11进行测量时，可以通过驱动装置自动控制位移检测装置沿所述车轮1的轴向方向进行测量即可，从而简化了测量过程，提高了测量效率。
[0040]
可选地，在本发明的一些实施例中，控制器与驱动装置和位移检测装置通信连接。通信连接可以包括无线连接和有线连接。
[0041]
可选地，在本发明的一些实施例中驱动装置可以包括步进电机2，此时步进电机2的活动端为驱动轴，步进电机2的驱动轴与传动部连接。位移检测装置设置在传动部上。
[0042]
具体地，传动部可以是螺纹丝杠3，螺纹丝杠3与步进电机2的驱动轴连接，位移检测装置设置在螺纹丝杠3的螺母上。螺纹丝杠3的两端分别设置有限位开关，限位开关与控制器通信连接。
[0043]
当然，本领域技术人员可根据实际情况将驱动装置和传动部的类型进行改变，本实施例仅仅是举例说明，并不加以限制。例如，驱动装置还可以为推杆电机，位移检测装置与推杆电机的伸缩杆连接。当驱动装置为步进电机时，传动部还可以是传送带等传动装置，能够起到相同作用即可。
[0044]
位移检测装置可以为激光位移传感器4。当然，还可以是其他类型的用于检测位移的检测装置。本实施例仅仅是举例说明，并不加以限制，能够起到相同的作用即可。
[0045]
具体地，步进电机2与螺纹丝杠3通过联轴器相连，将位移检测装置固定在螺母上，从而带动其运动。在装置的左端安装有两个限位开关，在装置的右端也安装有两个限位开关，可实现步进电机2极限位置的控制。当螺纹丝杠3带动激光位移传感器4运动到两端时，限位开关会给控制器一个信号，控制器会控制步进电机2紧急制动，避免发生碰撞事故。
[0046]
由步进电机2以及与步进电机2的驱动轴连接的螺纹丝杠3构成的机械系统，主要实现测量仪的装卡、定位、运动等功能，能够将位移检测装置牢固、准确定位于车轮1之上，同时保证测量系统所需的运行精度等要求。
[0047]
机械系统的性能参数如下：(1)运行长度>150mm；(2)运行精度<0.05mm；(3)运行速度>50mm/s；(4)运行时间<3s；(5)运行分辨率<0.025mm；(6)整体结构刚度要求<0.025mm。
[0048]
可选地，在本发明实施例中，由控制器以及位移检测装置构成测量系统。具体地，测量系统主要由控制器、激光位移传感器4、滤波器、蜂鸣器、串口、蓝牙模块等组成。它作为系统的一个重要组成部分，决定了系统的检测精度。
[0049]
为了拟合出车轮踏面11的轮廓，利用激光位移传感器4对车轮踏面11实现高速数据采集，经过滤波器的处理后传输并存储到控制器的单片机上。再通过串口或者蓝牙模块将采集好的数据输送到计算机上进行进一步的处理。在发生故障时，系统会通过蜂鸣器发出蜂鸣提醒。所以，测量系统主要实现测量仪的数据采集、分析、存储、传输等功能，从而能够有效采集数据并对数据进行滤波等处理，保证数据的真实性。
[0050]
测量系统的性能参数如下：(1)测试传感器测量精度<0.05mm；(2)测试传感器量程>150mm；(3)系统采样频率>2000hz。
[0051]
可选地，在本发明实施例中，该连接部还可以是夹具，该夹具与驱动装置连接，夹具适于夹设在车轮1上。具体地，夹具设置有两个夹板，两个夹板适于夹紧车轮1，夹板上设置有电磁铁。
[0052]
本发明实施例通过采用电磁铁的方式，其优点是电磁铁的磁性可以用通、断电来控制。磁性的大小也可以通过电流的强弱或者线圈的匝数来控制，也可以通过改变电阻的大小控制电流大小来控制磁力的大小。将电磁铁用螺丝的方式固定在夹具上，通电后将其吸附在车轮1合适的位置上。
[0053]
本发明实施例通过设置夹具，可以更加方便地将驱动装置安装在车轮1上，在完成测量之后，直接通过夹具将驱动装置从车轮1上卸下即可。
[0054]
可选地，在本发明实施例中，该车轮踏面11检测装置还包括保护壳，该保护壳适于包裹在驱动装置和位移检测装置的外部。
[0055]
由于在测量的过程中，螺纹丝杠3要带动激光位移传感器4走直线运动，所以保护壳会把控制器、步进电机2、激光位移传感器4等元件安装在其中，以避免接触车轮1从而对其造成损坏。
[0056]
该车轮1检测装置还设置有前面板，前面板设置在夹具上。前面板设置有适于固定保护壳的定位孔。保护壳设置有适于嵌入定位孔中的定位凸起。
[0057]
当然，该车轮1检测装置还包括有定位板，该定位板设置在夹具上，并且定位板与前面板垂直。可以保证车轮1检测装置的水平，提高测量的精度。
[0058]
测量过程如下：
[0059]
(1)x方向的测量范围及测量精度分析
[0060]
系统通过驱动装置带动实现x方向上的直线运动，根据总体参数轮辋宽度0～145mm，检测时间小于3秒，机械传动部分在x方向的行程需大于145mm，速度需要满足相应的时间要求；0.05mm精度，x方向最小分辨率需小于0.05mm。
[0061]
(2)y方向的测量范围及测量精度分析
[0062]
在y方向上，系统的测量范围主要是靠传感器的测量范围来保证，根据轮径、轮辋厚度、踏面损耗等技术指标可知，y方向上的测量范围不小于150mm，测量精度不小于0.05mm。
[0063]
(3)采样频率确定
[0064]
系统精度0.05mm，最大测量距离150mm，测量时间3s。
[0065]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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