一种落轮式车轮不圆度测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种落轮式车轮不圆度测量装置和方法，包括定位装置、端盖、传感器支架、激光位移传感器；所述定位装置上设置三个定位销以定位车轮的圆心；传感器支架呈台阶状，包括两端平行的纵梁以及垂直连接二者的横梁，一条纵梁的末端与定位装置固定连接、另一条纵梁与车轮的外端面紧贴且末端设置激光位移传感器；端盖与定位装置通过螺纹连接，激光位移传感器的激光原点距离车轮内端面的距离为L1；定位装置的中心轴线距离激光原点的距离为L2。车轮在外力驱动下匀速旋转一周，将车轮踏面上的滚动圆进行多项式拟合，从而确定车轮的不圆情况。本发明专利技术简单便携、成本低，可在落轮情况下对车轮进行不圆度的测量，对车轮的镟修提供技术依据。

Device and method for measuring wheel wheel roundness

The invention discloses a falling wheel roundness measuring device and method, which comprises a positioning device, an end cover, a sensor bracket, a laser displacement sensor; the positioning device is provided with three positioning pin positioning wheel center; the sensor bracket is in the shape of a step, including both ends of the beam parallel to the longitudinal beams and vertical connections two the outer surface of the end and a positioning device is fixedly connected with the longitudinal beam, another longitudinal beam and the wheel and close to the end of the set of laser displacement sensor; the end cover and the positioning device are connected by a screw thread, a laser displacement sensor of laser distance from origin wheel end distance of L1; the central axis distance of laser positioning device from the origin L2. The wheel is driven to rotate at a constant speed for a week, and the rolling circle of the wheel tread is fitted by a polynomial, so that the wheel is not round. The invention is simple, portable, low cost, in the case of the wheel to wheel out of roundness measurement, provide the technical basis for repairing the wheel lathe.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通安全监测
，特别是一种落轮式车轮不圆度测量装置和方法。
技术介绍
列车轮对作为列车最基础、最重要的组成部件之一，承载着整个列车的重量并保证列车在轨道上的正常运行，是安全检查中的重点检测对象。列车在运行过程中，轮对与钢轨不断摩擦，轮对踏面的状态也随之不断发生变化，当轮轨接触关系不良时，导致车轮踏面不圆，从而影响列车的正常安全运行。目前，国内外对于车轮不圆度的检测方法分为静态检测和动态检测。目前国内静态检测通过人工观察、各类人工卡尺等对走行系的状态进行检测，该方法不仅劳动强度大，而且极易受到人为原因、作业条件等因素的影响。列车走行系动态检测是指列车在正线运行过程中对其进行实时检测，动态检测具备实时性强、检测精度高等特点，但检测难度大，对技术要求比较高。按照检测装置的安装位置又可将动态检测分为车载检测和轨旁检测两种，其中车载检测是指将用于信号采集的传感器安装于车辆上，轨旁检测是在运营线路上安装走行系的状态监测系统。按照检测方法可分为噪声检测法、图像检测法、振动加速度检测法、电信号检测法。专利1(基于激光位移传感器的城轨车辆车轮不圆度检测装置及方法，申请号：201310556634.0申请日：2013.11.11)公开了一种基于激光位移传感器的城轨车辆车轮不圆度检测装置及方法，该方法利用多个激光位移传感器，并在检测区域的钢轨内测设置护轨，护轨与车轮轮缘内测相切，传感器安装在轨道和护轨之间，并位于车轮下方，但该方法成本高，并且需要改装轨道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、测量方便的落轮式车轮不圆度测量装置和方法，从而提高测量精度，对车轮维修提供技术依据。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种落轮式车轮不圆度测量装置，包括定位装置、端盖、传感器支架、激光位移传感器；所述定位装置上设置三个定位销，该三个定位销与轮轴端面上已有的三个定位孔位置相对应以定位车轮的圆心；传感器支架呈台阶状，包括两端平行的纵梁以及垂直连接二者的横梁，传感器支架一条纵梁的末端与定位装置固定连接、另一条纵梁与车轮的外端面紧贴且末端设置激光位移传感器；端盖与定位装置通过螺纹连接，使得传感器支架不能沿车轮的轴向移动，激光位移传感器的激光原点距离车轮内端面的距离为L1；所述定位装置的中心轴线距离激光原点的距离为L2。进一步地，所述传感器支架的横梁可伸缩调节，使定位面能够和不同半径的车轮外端面紧贴。进一步地，所述激光位移传感器的激光原点距离车轮内端面距离L1，小于车轮内端面与外端面之间的距离。进一步地，所述定位装置的中心轴线距离激光原点的距离L2大于车轮半径。进一步地，所述激光位移传感器为基恩士公司生产的LK-H055型一维激光位移传感器。一种基于所述落轮式车轮不圆度测量装置的落轮式车轮不圆度测量方法，包括以下步骤：第1步，以激光位移传感器的激光原点为坐标系原点，以激光光束为y轴，以平行于轮对中心线为x轴，建立坐标系xoy；第2步，将车轮匀速旋转一周，激光位移传感器的测量的点数为n，测量频率为fs；第3步，根据落轮式车轮不圆度测量装置的结构参数，将激光位移传感器测量的原始数据转化为车轮在不同位置的半径值；第4步，以车轮圆心为原点建立平行于车轮端面的坐标系x’o’y’，将车轮半径值按照所对应的车轮旋转角度关系在坐标系x’o’y’中描绘出车轮滚动圆，进行多项式曲线拟合，完成车轮滚动圆的不圆度测量，并计算车轮半径的最大差值Dmax，将Dmax作为不圆度量化指标。进一步地，第3步所述将激光位移传感器测量的原始数据转化为车轮在不同位置的半径值，具体如下：激光位移传感器的输出为yi，则yi对应的车轮滚动圆半径ri为：ri＝L2-yi (1)其中，i＝1,2,…n为激光位移传感器(4)所测量的原始数据标号，n为原始数据总数。进一步地，第4步所述将车轮半径值按照所对应的车轮旋转角度关系在坐标系x’o’y’中描绘出车轮滚动圆，进行多项式曲线拟合，完成车轮滚动圆的不圆度测量，并计算车轮半径的最大差值Dmax，将Dmax作为不圆度量化指标，具体如下：(4.1)相邻两个车轮半径值相对车轮圆心的间隔的角度θ为： θ = 2 π n - - - ( 2 ) ]]>(4.2)每个车轮半径值在坐标系x’o’y’中对应的横纵坐标(xi,yi)为： x i = ( L 2 - y i ) c o s ( ( i - 1 ) θ ) y i = ( L 2 - y i ) s i n ( ( i - 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：包括定位装置(1)、端盖(2)、传感器支架(3)、激光位移传感器(4)；所述定位装置(1)上设置三个定位销，该三个定位销与轮轴端面上已有的三个定位孔位置相对应以定位车轮的圆心；传感器支架(3)呈台阶状，包括两端平行的纵梁以及垂直连接二者的横梁，传感器支架(3)一条纵梁的末端与定位装置(1)固定连接、另一条纵梁与车轮的外端面紧贴且末端设置激光位移传感器(4)；端盖(2)与定位装置(1)通过螺纹连接，使得传感器支架(3)不能沿车轮的轴向移动，激光位移传感器(4)的激光原点距离车轮内端面的距离为L1；所述定位装置(1)的中心轴线距离激光原点的距离为L2。

【技术特征摘要】
1.一种落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：包括定位装置(1)、端盖(2)、传感器支架(3)、激光位移传感器(4)；所述定位装置(1)上设置三个定位销，该三个定位销与轮轴端面上已有的三个定位孔位置相对应以定位车轮的圆心；传感器支架(3)呈台阶状，包括两端平行的纵梁以及垂直连接二者的横梁，传感器支架(3)一条纵梁的末端与定位装置(1)固定连接、另一条纵梁与车轮的外端面紧贴且末端设置激光位移传感器(4)；端盖(2)与定位装置(1)通过螺纹连接，使得传感器支架(3)不能沿车轮的轴向移动，激光位移传感器(4)的激光原点距离车轮内端面的距离为L1；所述定位装置(1)的中心轴线距离激光原点的距离为L2。2.根据权利要求1所述的落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：所述传感器支架(3)的横梁可伸缩调节，使定位面能够和不同半径的车轮外端面紧贴。3.根据权利要求1所述的落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：所述激光位移传感器(4)的激光原点距离车轮内端面距离L1，小于车轮内端面与外端面之间的距离。4.根据权利要求1所述的落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：所述定位装置(1)的中心轴线距离激光原点的距离L2大于车轮半径。5.根据权利要求1所述的落轮式车轮不圆度测量装置，其特征在于：所述激光位移传感器(4)为基恩士公司生产的LK-H055型一维激光位移传感器。6.一种基于权利要求1所述落轮式车轮不圆度测量装置的落轮式车轮不圆度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步，以激光位移传感器(4)的激光原点为坐标系原点，以激光光束为y轴，以平行于轮对中心线为x轴，建立坐标系xoy；第2步，将车轮匀速旋转一周，激光位移传感器(4)的测量的点数为n，测量频率为fs；第3步，根据落轮式车轮不圆度测量装置的结构参数，将激光位移传感器(4)测量的原始数据转化为车轮在不同位置的半径值；第4步，以车轮圆心为原点建立平行于车轮端面的坐标系x’o’y’，将车轮半径值按照所对应的车轮旋转角度关系在坐标系x’o’y’中描绘出车轮滚动圆，进行多项式曲线拟合，完成车轮滚动圆的不圆度测量，并计算车轮半径的最大差值Dmax，将Dmax作为不圆度量化指标。7.根据原理要求6所述的落轮式车轮不圆度测量方法，其特征在于，第3步所述将激光位移传感器(4)测量的原始数据转化为车轮在不同位置的半径值，具体如下：激光位移传感器(4)的输出为yi，则yi对应的车轮滚动圆半径ri为：ri＝L2-yi (1)其中，i＝1,2,…n为激光位移传感器(4)所测量的原始数据标号，n为原始数据总数。8.根据原理要求6所述的落轮式车轮不圆度测量方法，其特征在于，第4步所述将车轮半径值按照所对应的车轮旋转角度关系在坐标系x’o’y’中描绘出车轮滚动圆，进行多项式曲线拟合，完成车轮滚动圆的不圆度测量，并计算车轮半径的最大差值Dmax，将Dmax作为不圆度量化指标，具体如下：(4.1)相邻两个车轮半径值相对车轮圆心的间隔的角度θ为： θ = 2 π n - - - ( 2 ) ]]>(4.2)每个车轮半径值在坐标系x’o’y’中对应的横纵坐标(xi,yi)为： ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋杰，邢宗义，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32