3480火车轮对盘位差检测系统机构设计x.docx
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火车轮对盘位差检测系统机构设计
摘 要
在中国这个人口众多的发张中国家,铁路运输是人们出行的一种重要交通工具,同时在货物运输中也离不开铁路,铁路运输也在飞快的发展与完善,但在发展的过
程中如果没有性能良好的轮对作为保证,要提高车辆运行速度和运行安全是不可能的。
轮对参数检测在轮对检修中处于关键地位,是保证轮对检修质量的重要手段,传统的
检测方式是以人工操作为主,数据的判断读取存在较大的人为误差,所以影响了检测结果的准确性、真实性,也直接影响了车辆的行车安全。
所以急需对现有的检测方式进行自动化改造,以消除测试过程中人为因素对测试结果的影响,用先进的设备保证车辆行车安全。
本课题研究的是一种可以自动完成火车轮对盘位差检测的装置,传感器采用德国米铱激光位移传感器,更好地保证参数的检测质量,轮对盘位差自动测量机构的开发和应用对新形势下铁路运输设备实现技术升级、试验检测手段现代化、保证行车安全都具有积极的意义。
整个测量装置有送料机构,托起机构,顶尖定位机构,旋转驱动机构。
采用相对测量法,传感器通过丝杠上下和左右移动来完成制动盘盘位差、端面跳动及盘厚的测量。
关键词:
轮对;制动盘;机构
Abstract
InChina,thepopulationmanyhairafamilyofChina,railwaytransportationispeopletravelisakindofimportanttraffictool,atthesametimeinthecarriageofgoodsisalsoinseparablefromtherailway,therailwaytransportationisinrapiddevelopmentandimprovement,butintheprocessofdevelopmentwithoutthegoodperformanceofthewheelasaguaranteetoimprovethevehiclerunningspeedandsafeoperationisnotpossible.Detectingwheelsetparametersofrailwayvehiclesinthewheels"repairinakeyposition,isanimportantmeanstoensurethequalityofwheelsoverhaul,thetraditionaldetectionmethodismainlybymanualoperation,dataofthejudgeandreadthereisalargeman-madeerror,sotheeffectoftheaccuracyandreliabilityofthetestresults,butalsohasadirectimpactonthesafetyofvehicles.Therefore,itisurgenttoautomatetheexistingtestingmethodsinordertoeliminatetheimpactofhumanfactorsonthetestresultsinthetestprocess,andtoensurethesafetyofvehicleoperationwithadvancedequipment.
Thisresearchisakindofcanautomaticallycompletethetrainwheeldiscparallaxdetectiondevice,thesensoradoptstheGermanymeteriridiumlaserdisplacementsensor,tobetterensurethequalityofmeasurementparameters,wheeldiscparallaxautomaticmeasurementmechanismofthedevelopmentandapplicationunderthenewsituationofrailwaytransportationdesignrealizeequipmentupgradetechnology,modernizationofthemeanstest,toensurethatthetrafficsafetyareofpositivesignificance.
Themeasurementapparatusincludesafeedingmechanism,supportmechanism,toppositioningmechanism,arotationdrivingmechanism.Byusingtherelativemeasurementmethodandsensorthroughascrewupanddownandleftandrightmovestocompletebrakepotentiometertrays,endfacerunoutanddiscthicknessmeasurement.
Keywords:
Wheelset;Brakedisc;Mechanism
目录
1 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2.1国内现状分析 1
1.2.2国外现状分析 3
1.3设计任务的主要内容与要求 5
2总体方案设计 6
2.1激光位移传感器测量方法 6
2.2总体方案的确定 8
3滚珠丝杠的设计计算与选用 9
3.1滚珠丝杠介绍 9
3.2滚珠丝杠的选型与计算 11
3.2.1水平方向滚珠丝杠选型与计算 11
3.2.2垂直方向滚珠丝杠的选型与计算 13
4液压缸的设计计算 15
4.1液压系统的结构形式和工作原理 15
4.2油缸的选取 15
4.3液压缸工作压力的确定 15
4.4油缸各部分材料的确定 17
4.5液压缸壁厚和外径的计算 17
4.6液压缸活塞行程 18
4.7油缸的缸径、活塞杆直径的计算 19
5旋转机构 20
5.1摩擦轮传动 20
5.2减速电机介绍:
21
5.3电动机的选择计算 21
5.4轴承校核 23
6双顶尖定位机构设计 26
6.1回转顶尖结构 26
6.2轴承的受力计算 27
6.3顶尖心轴的设计与计算 29
总 结 30
参考文献 31
致 谢 32
32
1绪论
1.1问题的提出
机车车辆的检修是铁路运输过程中的一个重要环节,车轮作为机车车辆走行部的重要部件,直接关系到行车安全,因此,轮对几何参数的测量在机车车辆的检修过程中尤为重要。
铁路系统中,作为车辆走行部主要部件的轮对是影响安全运行的一个重要环节。
轮对不仅承受着列车的全部重量和自身的重量,而且还要传递列车与钢轨间的驱动力和制动力。
另外轮对需要承受很大的静载荷和动作用力、组装应力、闸瓦制动时产生的热应力以及曲线通过时的构架力、导向力、轮对本身旋转的离心力等。
所以要求轮对必须保持良好的技术状态,否则会严重影响行车安全。
目前国内的车轮外形检测主要是人工手动接触测量,测量工具原始粗糙,精度低,自动化程度和工作效率不高,并且受人为因素影响很大。
尤其是对车轮踏面部分的外形尺寸的测量,因为是空间的复杂尺寸,并且没有有效且精确的测量工具,因此很难达到理想的效果。
这样的工作方式不仅使企业的生产成本居高不下,还严重影响着生产效率的提高和进一步发展,因此尺寸检测的自动化对于提高生产效率,降低成本,以及企业竞争力的提高都具有重要的意义。
国外生产的轮对自动检测机,虽然性能先进,功能齐全,但是价格高,操作维护困难。
况且,国外产品的一些技术参数,操作界面和语言也不能很高的适应我们的工艺现状和技术标准,维修和售后服务也跟不上。
综上所述,我们有必要自主研制和开发具有国际先进水平的、性价比较高的并能代替进口产品的轮对尺寸自动检测机,以提高火车轮对的装配质量和精度。
1.2现状分析
1.2.1国内现状分析
国内开展轮对外形尺寸检测研究工作相对较晚,从90年代开始,经过十多年的努力,提出了一些新思路和新方法,研制出了不同类型的检测装置,但是没有形成广泛适用的自动化检测产品,没有改变我国轮对尺寸定期进行人工检测的落后状态。
目前,柳州铁路局车辆研究所和北京铁路局车辆研究所在进行这一项目的开发研制,西南交大也正在进行铁道部的车载在线测量的项目申请。
我们与石家庄铁龙电子计量有限公司合作开发的项目——火车车轮外形尺寸自动检测仪,实现了计算机自动测量火车车轮的多项
外形尺寸。
检测仪采用CCD探测头作为测量的传感器对火车车轮进行综合测量,利用计算机处理采集数据和图像、提取边沿、检测数据,实现了高速、连续的自动测量,人为因素的影响也降至最低,从而提高了工厂的自动化程度和工人的劳动效率,这套方案的研制成功对于实际的工厂检测是一个创新,它取代了现有的测量工具,具有很大的实际应用价值和广泛的应用前景。
归纳起来,现阶段使用的火车车轮外形尺寸自动检测仪具有以下特点:
1)计算机控制自动测量;
2)测量范围大、精度高,可以测量空间二维复杂尺寸;
3)每次测量尺寸达到20多个,由计算机软件控制自动对8片线阵CCD和16个面阵CCD探测头进行切换,实现逐一测量的顺序化;
4)可随时进行软件标定,从而避免长期使用造成的精度降低;
5)因为采用非接触光电测量方式,对被测工件没有影响,对于光电探头也不存在磨损的问题,不必要定期更换检测探头,只要定期为光电探头除尘即可。
在国内早期,无锡市中国船舶科学研究中心陈建平等人研制出一套乘用车制动盘转向节部件的检测设备,用来测量滚动轴承拖滞扭矩和制动盘的跳动量[1]。
该设备由气动系统控制,
依次完成工件的初定位、精确定位、加载销的插入。
利用花键传递载荷的方式,借助步进电机提供的扭矩,来解决花键轴与花键孔插入时齿形不配的问题,并实现了制动盘的旋转,测量制动盘的跳动量。
该套设备的工件定位属于制动盘轮毂组件与轮毂轴承上下压紧形式中的一种。
在整个系统中关于加载、工件定位、花键轴轴向定位三个方面所做的工作,均值得借鉴与学习研究。
2011年,湖北省机电研究院为东风日产乘用车公司研制了“一种基于高精度激光位移传感器的汽车制动盘面振在线检测系统”[2]。
该套系统与本课题所研究的设备的主要区别在于
其检测工件不同,该项目对应工件是制动盘与轮毂总成,方案设计的基础是建立在固定轮毂来检测制动盘端面跳动,而本课题所测量的工件是制动盘转向节总成,在制动盘与轮毂装配完成后,再压入转向节内,最后再测量制动盘的端面跳动。
但该套系统依然具有一定的参考价值,具体为:
1)在该套系统中,测量时制动盘旋转转速为每分钟10~12转,一个测量周期内制动盘的转角为1.2~2转。
2)对不同车型的制动盘,设置不同的检测探头,探头的安装位置设计成可以沿制动盘径
向水平方向调整。
3)该设备在夹紧工件时,采用上部压紧的结构方式。
安装时,工件朝下,通过气缸、减压阀、导杆及弹簧,
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