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      车轮踏面轮廓检测仪校验方法及装置研究

      日期:2021-09-13 浏览:
      车轮踏面轮廓检测仪是一种方便快捷的便携式车轮踏面轮廓的检测仪器,它可以在列车不落轮方式下对车轮踏面轮廓进行扫描,快速准确计算出踏面轮缘高度、轮缘厚度、QR值等踏面磨损信息。但目前为止,还没有针对这类车轮踏面轮廓扫描型仪器成熟的仪器校验方法。本文针对这类轮廓扫描仪探讨其校验溯源方法,并设计一套合适的校验装置,用于该类检测仪的量值溯源。
       
      一、车轮踏面轮廓测量仪校验方法
      车轮踏面轮廓检测仪主要采用接触式或激光扫描技术对踏面轮廓进行扫描,提取踏面轮廓曲线,计算出特征点轮缘厚度Sh、轮缘高度Sd、轮缘斜度(QR值)的量值作为评定车轮踏面磨损情况的参数(见图1),其轮廓坐标系和TB/T449-2016机车车辆车轮轮缘踏面外形中要求的踏面样板一致。L1、L2、L3均为踏面轮廓线的定义值,轮缘厚度Sh、轮缘高度Sd、轮缘斜度(QR值)为基于L1、L2、L3在轮廓曲线上的计算值。对此类检测仪器尚未有统一的仪器校验方法,本文针对此类测量仪器进行校验方法以及校验装置的研究探讨,以保障车轮踏面检测仪的量值溯源准确。目前常见的轮廓扫描仪有两种类型:一类为接触式轮廓扫描仪,测量仪通过滚轮与车轮踏面表面接触,探测记录踏面的轮廓曲线;另一类为激光扫描的方式,通过移动激光斑点对踏面轮廓曲线进行扫描,记录踏面的轮廓曲线。这两类仪器的坐标系建立方法一致,均以轮辋面为垂直零位基线,以距离轮辋面70mm位置为水平零位点组成轮廓曲线的坐标系。
       图 1  车轮踏面轮廓曲线位置特征点
      图 1  车轮踏面轮廓曲线位置特征点
      因此,将加准装置设计成两个板块:一是用于为各类轮廓检测仪校验时装置结构提供支撑,保证位置结构的稳定;二是用于校验踏面轮廓检测仪的轮廓曲线样块组。通过两个??楣餐楹?,更换轮廓曲线样块来达到校验多个量值点的目的。二、车轮踏面轮廓检测仪校验装置的设计车轮踏面轮廓检测仪校验装置基于踏面轮廓曲线坐标系统进行结构设计,如图2所示。
       图 2 车轮踏面轮廓检测仪校准装置示意图
      图 2 车轮踏面轮廓检测仪校准装置示意图
      装置结构分为两部分:一部分为踏面轮廓检测仪的???,另一部分为踏面轮廓曲线的校验???。校验装置结构满足不同类型的车轮踏面轮廓检测仪的校验,依据检测仪的特点,校验装置从三个方面(水平X方向,水平Y方向,垂直Z方向)保障校验时装置结构与踏面轮廓曲线坐标一致。校验装置以大理石平台为基准面,水平X方向作为轮廓检测仪支撑位置,为保证各类检测仪器均能架靠在校验装置上,设计为X方向可任意调节距离,两滑动块在移动过程中保持等高,间距范围(45~160)mm,并在滑动导轨上设计锁紧结构,保证滑动等高块在导轨上的顺利滑动和停止。水平Y方向主要依等高块侧面工作面为基准,坐到Y方向的零位基准面,即Y方向垂直面与等高块侧立工作面共面,当调节X方向等高块后,Y方向垂直立板移动至等高块侧立面共面位置并锁定。在垂直Z方向设置可移动结构,因为车轮踏面轮廓仪扫描探测的高度范围不一样,因此,需要通过Z方向提升结构,调节检测仪扫描点到踏面轮廓标准块的距离,满足不同类别检测仪的最佳扫描探测距离,Z方向的提升范围为(60~130)mm,可保障其测量的准确性。
       
      三、车轮踏面轮廓曲线校验块组
      校验装置的另一组成部分——踏面轮廓标准块组是车轮踏面轮廓曲线量值校验溯源的主要部分。由于车轮踏面轮廓曲线的多样性,并且车轮踏面轮廓检测仪评定的三个参数均为轮廓曲线的计算值,因此需要得到完整的轮廓面曲线,再计算得出特征位置点的值。将校验轮廓曲线样块制作成多量值的标准块,是一种较为方便和可行的方法。标准踏面轮廓曲线特征位置点的基本轮缘厚度约为33mm,轮缘高度约为28mm,QR值约为10mm。为达到多量值校验特性,对踏面轮廓曲线进行变更,使得踏面轮廓曲线的特征点位置轮缘高度范围覆盖(24~40)mm,轮缘厚度测量范围覆盖(20~37)mm,QR值测量范围覆盖(3~13)mm,满足车轮踏面轮廓检测仪的测量准确度要求。因其为实物踏面轮廓曲线,其特征点位置按照加工实际溯源值使用,但需保障轮廓曲线的位置特征点溯源的测量不确定度。
       
      四、结束语
      本文探讨了车轮踏面轮廓检测仪的校验方法,并提出针对踏面轮廓曲线计算特征点,采用多量值的标准组合块进行量值溯源?;谔っ媛掷咝Q榭樽?,设计制作一套满足多种型号的车轮踏面轮廓检测仪的校验装置,实现对车轮踏面轮廓检测仪的校验测量,从而保障列车检修过程车轮踏面磨损监测的量值准确。

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