一种基于镟轮机床的踏面检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种基于镟轮机床的踏面检测装置。


背景技术：

2.车轮踏面是车轮与钢轨的接触部分，简称踏面。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。因此，轮对的检测对车辆运行安全有着至关重要的意义。
3.目前，国内生产厂检测轮对参数大致采用两种方式，一是手工检测，测试过程劳动强度大，准确度低；二是采用三坐标测量机，该方法虽然测试精度高，但由于采用接触式测量方法，对于轮对这样的大型构件所消耗的测试时间非常长，效率过低。


技术实现要素：

4.鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于镟轮机床的踏面检测装置，以解决现有技术中对车轮踏面检测的方式劳动强度大、测试效率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种基于镟轮机床的踏面检测装置，包括：
7.机床底座，定义机床底座的长度方向为前后方向，宽度方向为左右方向，机床底座上设有沿前后方向延伸且内凹的镟修槽，镟修槽内转动装配有沿前后方向延伸的第一丝杠；
8.车轮定位架，包括固定在机床底座上支撑架体和转动装配在支撑架体上的车轮定位盘，车轮定位盘上设有三个用于在圆周方向上定位待检测的机车车轮的定位卡柱，支撑架体上于车轮定位盘的上方转动装配有沿前后方向延伸的第二丝杠；
9.轮径检测机构，包括第一滑块、安装架、轮径测量轮和编码器，第一滑块螺纹连接在第一丝杠上，安装架包括左右间隔设置在第一滑块上的安装板、在上下方向活动装配在两块安装板之间的支撑板以及连接在支撑板与第一滑块之间的至少两个顶紧弹簧，轮径测量轮转动装配在支撑板上，编码器与轮径测量轮同轴连接，轮径测量轮用于与待检测的机车车轮踏面接触以随机车车轮旋转，编码器用于记录轮径测量轮的转动圈数；
10.踏面轮廓检测机构，包括第二滑块和固定在第二滑块底部的激光位移传感器，第二滑块与所述第二丝杠螺纹连接，激光位移传感器的测量端朝向机车车轮踏面；
11.机床动力系统，包括用于驱动第一丝杠转动的第一驱动电机、用于驱动第二丝杠转动的第二驱动电机以及用于驱动车轮定位盘转动的第三驱动电机。
12.进一步的，所述车轮定位架设有两个，分别位于镟修槽的前后两侧，两个车轮定位架上的车轮定位盘同轴布置；轮径检测机构设有两组且在第一丝杠上间隔布置，第一丝杠
上设有两个螺纹旋向相反的第一外螺纹段，两组轮径检测机构中的第一滑块分别螺纹连接在两个螺纹旋向相反的第一外螺纹段上；踏面轮廓检测机构设有两组且在第二丝杠上间隔布置，第二丝杠上设有两个螺纹旋向相反的第二外螺纹段，两组踏面轮廓检测机构中的第二滑块分别螺纹连接在两个螺纹旋向相反的第二外螺纹段上。
13.进一步的，所述车轮定位盘包括盘体和安装在盘体上且呈圆周均匀间隔分布的三块板体，任意相邻的两块板体之间形成沿盘体的径向延伸的导向滑槽，每个导向滑槽内均设有液压调节杆，液压调节杆的端部连接有所述定位卡柱，三个定位卡柱用于卡紧与机车车轮连接的车轴。
14.进一步的，每个定位卡柱上均可拆连接有内撑柱，内撑柱用于伸入至机车车轮的中心筒内并沿机车车轮的径向将中心筒的内侧壁顶紧。
15.进一步的，所述内撑柱为t型柱，包括中间柱体和连接在中间柱体径向两侧的连接板，定位卡柱上对应连接板的位置设有螺纹连接孔，连接板上设有与螺纹连接孔对应的穿孔，穿孔中穿设有与螺纹连接孔螺纹连接的紧固螺栓。
16.进一步的，内撑柱的用于顶紧中心筒内侧壁的面为弧面。
17.进一步的，第二滑块的底部设有前后间隔布置的两块夹板，激光位移传感器过盈装配在两块夹板之间。
18.进一步的，所述安装板上设有沿上下方向延伸的长孔，支撑板的左右两端分别设有与对应侧的长孔滑动配合的插柱。
19.上述技术方案的有益效果是：
20.1、本实用新型对于机车车轮踏面检测是在镟轮机床上进行的，在检测时，通过激光位移传感器能够在不接触机车车轮踏面的情况下实现对对机车车轮踏面轮廓和不圆度进行检测，并且激光位移传感器能够前后移动，以全面检测整个机车车轮踏面轮廓上的缺陷；轮径测量轮在顶紧弹簧的作用下能够始终与机车车轮踏面接触，以测量接触位置处的机车车轮周长和机车车轮半径，而轮径测量轮也能在前后方向移动，从而能够沿机车车轮的轴向与机车车轮踏面的各个位置进行接触，进而全面检测出机车车轮踏面在各个位置处的周长和半径。整个检测过程无需手工检测，采用无接触式进行测量，提高了检测效率。
21.2、本实用新型既可以对单独的机车车轮的踏面进行检测，也可以同时对一对机车车轮上的踏面进行检测，提高了检测效率。
22.3、本实用新型在镟轮机床上对待检测的机车车轮进行定位时，既可以使用定位卡柱对与机车车轮连接的车轴进行定位来实现机车车轮的定位，也可以单独通过内撑柱来对机车车轮进行定位，从而实现机车车轮在有车轴连接和无车轴连接等不同状态下的检测。
附图说明
23.图1是本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置的第一种使用状态示意图；
24.图2是本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置的第二种使用状态示意图；
25.图3是本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置中轮径检测机构的结构示意图；
26.图4是本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置中车轮定位盘的结构示意图；
27.图5是本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置中定位卡柱与内撑柱之间的装
配示意图。
28.附图标记说明：1-机床底座，2-镟修槽，3-第一丝杠，4-第二丝杠，5-第一滑块，6-第二滑块，7-支撑架体，8-车轮定位盘，9-定位卡柱，10-内撑柱，11-顶紧弹簧，12-轮径测量轮，13-编码器，14-支撑板，15-安装板，16-长孔，17-插柱，18-激光位移传感器，19-夹板，20-盘体，21-板体，22-导向滑槽，23-液压调节杆，24-连接板，25-紧固螺栓，26-车轴，27-机车车轮，28-踏面，29-第一驱动电机，30-第二驱动电机。
具体实施方式
29.下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
30.本实用新型的基于镟轮机床的踏面检测装置的具体实施例：
31.如图1和图2所示，基于镟轮机床的踏面检测装置包括机床底座1、车轮定位架、轮径检测机构、踏面轮廓检测机构和机床动力系统。本实施例中，为便于描述，定义机床底座1的长度方向为前后方向，宽度方向为左右方向。机床动力系统包括第一驱动电机29、第二驱动电机30和第三驱动电机（图中未显示）。
32.具体的，机床底座1上设有沿前后方向延伸且内凹的镟修槽2，镟修槽2的前槽壁处开设有安装槽，第一驱动电机29设置在安装槽内，第一驱动电机29的输出轴通过联轴器传动连接有沿前后方向延伸的第一丝杠3，第一丝杠3的另一端通过轴承转动装配在镟修槽2的后槽壁上。
33.轮径检测机构设有两组且均装配在第一丝杠3上，具体的，如图1和图3所示，轮径检测机构包括第一滑块5、安装架、轮径测量轮12和编码器13。其中，第一滑块5螺纹连接在第一丝杠3上。安装架包括两块安装板15、一块支撑板14和两个顶紧弹簧11；两块安装板15在第一滑块5上左右间隔设置，支撑板14在上下方向活动装配在两块安装板15之间，顶紧弹簧11连接在支撑板14与第一滑块5之间且左右间隔布置。安装板15上设有沿上下方向延伸的长孔16，支撑板14的左右两端分别设有与对应侧的长孔16滑动配合的插柱17。轮径测量轮12通过转轴转动装配在支撑板14上，编码器13安装在转轴上并与轮径测量轮12同轴，编码器13与轮径测量轮12分别位于支撑板14的前后两侧。本实施例中，编码器13为现有技术常见的增量型编码器，在此不再详细赘述其工作原理和结构。测量时，如图1和图2所示，轮径测量轮12与待检测的机车车轮27的踏面28接触以随机车车轮27旋转，编码器13则用于记录轮径测量轮27的转动圈数，从而得出机车车轮在转动过程中的周长和半径，提高了机车车轮在镟修过程中对机车车轮半径变化检测的检测精度。
34.第一丝杠3上设有两个螺纹旋向相反的第一外螺纹段，两组轮径检测机构中的第一滑块5分别螺纹连接在两个螺纹旋向相反的第一外螺纹段上。在开启第一驱动电机时，两个第一滑块相互靠近或相互远离。
35.如图1所示，车轮定位架设有两个，分别位于镟修槽2的前后两侧，两个车轮定位架上的车轮定位盘10同轴布置。车轮定位架包括固定在机床底座1上的支撑架体7和转动装配在支撑架体7上的车轮定位盘8，此处的支撑架体7为封闭式结构，第三驱动电机位于支撑架体7内部，从而在附图中未显示。如图4所示，车轮定位盘8包括盘体20和安装在盘体20上且呈圆周均匀间隔分布的三块板体21，任意相邻的两块板体21之间形成沿盘体20的径向延伸的导向滑槽22，每个导向滑槽22内均设有液压调节杆23，液压调节杆23的端部连接有定位
卡柱9。此处的液压调节杆23为现有技术，由液压油驱动，能够伸长和缩短，进而实现定位卡柱9在导向滑槽22内的移动，如图2所示，三个定位卡柱9能够卡紧与机车车轮27连接的车轴26。
36.另外，如图5所示，每个定位卡柱9上均可拆连接有内撑柱10，如图1所示，内撑柱10用于伸入至机车车轮27的中心筒内并沿机车车轮27的径向将中心筒的内侧壁顶紧。内撑柱10为t型柱，包括中间柱体和连接在中间柱体径向两侧的连接板24，中间柱体用于伸入至机车车轮27的中心筒内，并且中间柱体的用于顶紧中心筒内侧壁的面为弧面。定位卡柱9上对应连接板24的位置设有螺纹连接孔，连接板24上设有与螺纹连接孔对应的穿孔，穿孔中穿设有与螺纹连接孔螺纹连接的紧固螺栓25。
37.第二驱动电机30安装在位于前侧的支撑架体7的侧边，第二驱动电机30的输出轴穿过支撑架体7，并且通过联轴器传动连接有第二丝杠4，第二丝杠4的另一端通过轴承转动装配在处于后侧的支撑架体上。踏面轮廓检测机构设有两组且在第二丝杠4上间隔布置，第二丝杠4上设有两个螺纹旋向相反的第二外螺纹段。
38.踏面轮廓检测机构包括第二滑块6和固定在第二滑块6底部的激光位移传感器18，第二滑块6与第二丝杠4螺纹连接，第二滑块6的底部设有前后间隔布置的两块夹板19，激光位移传感器18过盈装配在两块夹板19之间，激光位移传感器18的测量端朝向机车车轮的踏面28。两组踏面轮廓检测机构中的第二滑块6分别螺纹连接在两个螺纹旋向相反的第二外螺纹段上，开启第二驱动电机30时，两个第二滑块6相互靠近或相互远离，从而使激光位移传感器18沿着踏面28的轴向轮廓移动，以进行全面检测。
39.本实施例中，激光位移传感器18为现有技术中常见的ft50 rla-20系列的激光位移传感器，主要原理是通过自身镜头将可见激光射向机车车轮的踏面，经踏面散射的激光通过接收器镜头，被内部的ccd线性相机接收，根据不同的距离，ccd线性相机可以在不同的角度下看见这个光电，根据这个角度及已知激光和相机之间的距离，就能计算出激光位移传感器和踏面之间的距离。在机车车轮无磨损的情况下，在同一位置处，机车车轮旋转一周，所检测到的多个激光位移传感器和踏面之间的距离是均相等的；若遇到踏面磨损的情况，则在踏面同一位置便会出现至少两个不同的距离数值，以此来对踏面进行检测。
40.本实用新型具有两种不同的检测方法，分别如图1和图2所示，图1中，两个机车车轮27之间并未连接车轴26，此时可利用内撑柱10伸入到机车车轮27的中心筒内来对机车车轮27进行定位，进而进行踏面检测。图2中，两个机车车轮27之间通过车轴26连接，此时可将内撑柱10拆掉，利用定位卡柱9在液压调节杆23的作用下夹紧车轴26，来实现踏面的检测。
41.无论采用哪种检测方法，本实用新型均无需采用手工检测，采用激光位移传感器进行无接触式测量，提高了检测效率；采用车轮定位盘保证机车车轮定位的准确和稳定，保证检测精度；激光位移传感器和轮径测量轮的位置均能调节，保证对踏面检测的全面性。
42.以上所述的本实用新型的实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包括在本实用新型的权利要求保护范围之内。