Loading

Maszyna miernicza do zestawów kołowych

mgr inż. Michał Rudzki
Kolejowe Zaktady Maszyn i Sprzętu Drogowego w Rociborzu

"Trakcja i Wagony" Nr.4/1981

UKD:629.4.027:S29.4-791.2

W procesie seryjnej naprawy lub produkcji zestawów kołowych bardzo istotnym problemem jest szybkość i dokładność pomiaru naprawianych bądź produkowanych elementów.
Pomiary wykonywane przyrządami ręcznymi są z natury rzeczy długotrwałe i pracochłonne. Te cechy są w sprzeczności z założeniami przebiegu procesu naprawy seryjnej.
Zagadnienie pomiarów nabiera szczególnego znaczenia w przypadku tworzenia linii technologicznych do obróbki zestawów kołowych, gdyż pomiar jest tu jednym z głównych zabiegów diagnostycznych całego procesu technologicznego stanowiąc o rodzaju i zakresie przeprowadzanych zabiegów naprawczych. Określony takt linii technologicznej wymaga, aby pomiary zestawu kołowego były wykonywane szybko i z odpowiednią dokładnością, warunkującą optymalizację zabiegów naprawczych. Sprostać tak stawianemu zadaniu mogą jedynie specjalne maszyny pomiarowe, przeznaczone do ciągłego wykonywania kilku różnych pomiarów.
Kolejowe Zakłady Maszyn i Sprzętu Drogowego w Raciborzu przekazały w ubiegłym roku do eksploatacji prototyp takiej właśnie maszyny pomiarowej. Maszyna wykonuje następujące pomiary:
— odległości pomiędzy wewnętrznymi płaszczyznami czołowymi wieńców kół od poprzecznej płaszczyzny symetrii zestawu wraz z określeniem błędu symetryczności rozstawienia kół,
— nieprostopadłości (bicia czołowego) wewnętrznych płaszczyzn obu wieńców kół,
— średnic tocznych obu kół zestawu, umożliwiające określenie średnicy tocznej zestawu po naprawie,
— określenia optymalnej grubości warstwy koniecznej do zeskrawania dla zapewnienia renowacji zarysu profilu na całej jego powierzchni.
Ogólnie, w wykonaniu normalnym, maszyna służy do pomiarów zestawów zużytych, pozwalając ustalić dane potrzebne do optymalizacji procesu naprawy, tj. określenia minimalnej głębokości skrawania na profilu bieżnika oraz określenia koniecznych zabiegów korekcyjnych w rozstawie kół z uwzględnieniem ich bicia czołowego.
W wykonaniu specjalnym maszyna może być dostosowana do sprawdzenia zestawów nowych co do ich zgodności z rysunkami i geometrycznymi warunkami odbioru.

Opis maszyny

Maszyna miernicza (rys. 1) ma kształt bramki, przez którą przetaczane są zestawy kołowe. Sztywność bramki jest dostatecznie duża, aby mogła zapewnić odpowiednią dokładność pomiarów.

Z uwagi na konieczność dobrego tłumienia drgań, elementy nośne bramki i podstawy zostały wykonane z odlewów żeliwnych. W wygięciu płyty podstawy, prostopadle do osi toru, mieści się hydrauliczny podnośnik zestawu kołowego. W górnej części podnośnika jest umieszczony cierny mechanizm służący do nadania zestawowi kołowemu ruchu obrotowego, koniecznego do wykonania pomiarów największego zużycia profilu obręczy na obwodzie (miejscowego zużycia, wybicia lub płaskiego wytarcia) oraz pomiaru największej wartości bicia płaszczyzn czołowych wieńców kół.
Wprowadzenie zestawu w ruch obrotowy uzyskuje się przez układ napędowy składający się z silnika elektrycznego, reduktora i przekładni ciernej (rolka - zestaw kołowy).
Ruch podnośnika jest kontrolowany mechanizmem środkującym, zwanym w skrócie „cen-trownikiem". Mechanizm ten jest usytuowany bezpośrednio na fundamencie maszyny. Pożądane ruchy robocze centrownika uzyskuje się za pomocą dwóch współpracujących ze sobą siłowników hydraulicznych. Końcówki miernicze u-rządzenia środkującego w czasie podnoszenia zestawu stykają się stale z obwodem wierzchołka obrzeża koła z odpowiednio regulowaną siłą docisku. Po zakończonym środkowaniu zestawu centrownik wycofuje się w położenie umożliwiające przetok zestawu.
Do zamocowania zestawu na maszynie służą dwa zespoły mocujące umieszczone w stojakach portalu. Zespoły te składają się z pinoli zaopatrzonych w precyzyjne łożyskowane kły i układ do ustawiania zestawu symetrycznie do poprzecznej osi symetrii maszyny mierniczej.
Jako płaszczyzny bazowe na zestawie do jego symetrycznego ustawienia wykorzystuje się czoła osi. Napęd przesuwu pinoli jest uzyskiwany z jednego silnika elektrycznego przez łańcuch kinematyczny składający się z przekładni ślimakowej, przekładni zębatych i tocznych przekładni śrubowych.
Głównymi zespołami mierniczymi maszyny są dwie głowice pomiarowe, każda dla jednego koła zestawu (rys. 2).

Rys.1. Maszyna miernicza BZB-12(widok z przodu)

Rys.2 Maszyna miernicza BZB-12 (widok z tyłu)

Głowice są zawieszone na prowadnicach wzdłużnych wspornika sań przesuwu pionowego umieszczonych w stojakach. Głowice pomiarowe są wyposażone w rzutnikowe układy optyczne z ekranem o dwukrotnym powiększeniu obrazu profilu zużytego i profilu wzorcowego oraz w fototranzystorowe czujniki rozmieszczone wzdłuż profilu wzorcowego. Zadaniem czujników jest śledzenie przemieszczeń głowicy i jej zatrzymanie w przypadku całkowitego ich zaciemnienia. Obserwacja przemieszczeń na ekranie jest jedynie czynnością pomocniczą, która może być wykorzystywana do ustalenia parametrów ewentualnego napawania profilu zestawu, np. przy podciętym obrzeżu. Na głowicach pomiarowych są umieszczone również czujniki do pomiaru wartości bicia czołowego wieńców kół i rozstawu kół względem poprzecznej osi symetrii zestawu.
Sygnały z wszystkich czujników pomiarowych są przekazywane do odpowiednich układów elektronicznych, gdzie są wzmacniane, kształtowane i przetwarzane na odpowiednie wielkości do sterowania zespołami wykonawczymi -rzutnikiem i wyświetlaczem.
Promieniowe i osiowe przesuwy pomiarowe głowic są wykonywane oddzielnie układami napędowymi. Przesuw promieniowy sań głowicy jest dokonywany silnikiem prądu stałego (sterowanym przekształtnikiem tyrystorowym) za pośrednictwem reduktora, przekładni zębatej i przekładni śrubowej. To przemieszczenie głowic jest mierzone przetwornikiem obrotowo-impulsowym współpracującym z wskaźnikiem cyfrowym wspólnym dla obu głowic; przy czym zakończenie przesuwu jest kontrolowane czujnikami fototranzystoroWymi na wzorcowych profilach kół.
Przesuw osiowy każdej głowicy realizuje się osobnym układem napędowym. Układ taki składa się z silnika prądu stałego sterowanego przekształtnikiem tyrystorowym, reduktora i przekładni tocznej śrubowej. Pomiar przemieszczenia głowicy odbywa się także przetwornikiem obrotowo-impulsowym współpracującym z wskaźnikiem cyfrowym. Ograniczenie przemieszczenia osiowego głowicy Określa czujnik stykowy do powierzchni czołowych wieńców kół. Czujniki te za pośrednictwem układu elektronicznego dokonują, oprócz pomiaru rozstawu kół na osi, także uśrednienia ekstremalnych wartości bicia czołowego.
Czynności robocze takich zespołów maszyny, jak: podnośnik, centrownik i zacisk pinoli są realizowane za pomocą napędów hydraulicznych z osobnego zespołu hydrauliki siłowej. Zespół ten jest zaopatrzony w silniki napędowe i pompy oraz rozdzielacze sterowane elektromagnetycznie.
Sterowanie pracą maszyny oraz odczyt wartości wielkości pomiarowych odbywa się z oddzielnie stojącego pulpitu sterowniczego. Na pulpicie sterowniczym znajdują się: wyłącznik główny i przycisk alarmowy, przyciski i przełączniki sterownicze, lampki sygnalizacyjni1 i kontrolne zasilania elektrycznego, wskaźniki cyfrowe do odczytu wartości wielkości mierzonych,drukarka oraz wyposażenie elektroniczne układów mierniczych.Aparatura sterująca maszyny jest umieszczona w oddzielnej szafie.

Praca maszyny

Cykl pracy maszyny jest w pełni zautomatyzowany. Pełny cykl automatyczny składa się z 14 faz realizowanych samoczynnie w dwu kolejnych etapach.Zachowano również możliwość sterowania ręcznego całym cyklem pracy. Przed rozpoczęciem cyklu pomiarowego głowice miernicze są wycofane w położenie zerowe. Wszystkie inne zespoły robocze znajdują się w pozycji wyjściowej, a zestaw kołowy wtacza się na podnośnik maszyny. Teraz operator dokonuje wpisu do układu elektronicznego: daty badania, numeru identyfikacyjnego osoby wykonującej pomiary oraz numeru ewidencyjnego zestawu kołowego.Następnie przez naciśnięcie przycisków uruchamia się pierwszy etap czynności, który obejmuje:
— ustawienie centrownika w położenie robocze i dosuw widełek środkujących do zestawu,
— ruch podnośnika w górę i zatrzymanie zestawu na wysokości kłów maszyny,
— wysuw pinoli z kłami do zestawu, ustawienie zestawu w osi symetrii maszyny oraz zamocowanie zestawu w kłach i unieruchomienie pinoli,
— dosuw podnośnika do zestawu i załączenie napędu obrotu zestawu,
— powrotny ruch centrownika do położenia nieroboczego,
— szybkie ruchy dostawcze głowic pomiarowych w dół (dosuw promieniowy) i od siebie (dosuw osiowy),
— pomiar rozstawu kół i bicia osiowego kół,
— powolny ruch głowic do uśrednionej wartości bicia osiowego obu kół,
— wydruk pomiarów rozstawu i bicia osiowego kół,
— powolny ruch głowic do określenia największej średnicy wpisanej kół zestawu,
— wolny krokowy ruch głowic do określenia największej średnicy wpisanej kół zestawu,
— wydruk wartości największej średnicy wpisanej kół zestawu i naddatku obróbkowego,
— zatrzymanie obrotów zestawu. Przewidziano również możliwość wyposażenia maszyny w urządzenia do rejestracji wyników pomiarów na taśmie lub kartach perferowanych.
Uruchomienie drugiego etapu pracy maszyny pociąga za sobą samoczynny przebieg następujących czynności:
— szybkie wycofanie głowic pomiarowych do położenia wyjściowego,
— zluzowanie zacisku pinoli,
— wycofanie pinoli z kłami od zestawu,
— opuszczenie zestawu na poziom toru oraz jego wytoczenie poza obręb maszyny,
— przygotowanie maszyny do następnego pomiaru.
Przed uruchomieniem drugiego etapu cyklu pracy maszyny można powtórzyć sekwencję czynności pomiarowych.

Dane techniczne

1. Charakterystyka ogólna:
— szerokość toru w wykonaniu normalnym 1435 mm
— zakres średnic tocznych kół 750—1120 mm
— długość osi 2160—2410 mm
— wymiary gabarytowe:
długość 5540 mm
szerokość 2300 mm
wysokość nad posadzką 2050 mm
głębokość pod posadzką 1450 mm
— masa maszyny 14000 kg
— czas trwania cyklu pomiarowego 6 min
2. Układ odwzorowania profilu:
— powiększenie 2:1
— wynikowa dokładność odwzorowania profilu 0,2 mm
— d»kładność odczytu 0,2 mm
3. Ogólna moc zainstalowana 10 kW
Wraz z maszyną jest dostarczane niezbędne wyposażenie normalne oraz duży asortyment wyposażenia specjalnego, rozszerzającego możliwości jej wykorzystania.
Maszyna miernicza do zestawów kołowych BZB-12 charakteryzuje się kilkoma cechami wyróżniającymi ją spośród wszystkich znanych dotychczas urządzeń jej przeznaczenia.
Ponieważ wykonywane na maszynie pomiary odbywają się na drodze elektronicznej, dzięki zastosowaniu czujników fototranzystorowych i przetworników impulsowych, uzyskiwane wyniki mają charakter obiektywny, na który nie mają wpływu kwalifikacje obsługującego.
Drugą znamienną cechą maszyny jest możliwość przeniesienia wyników pomiarów na dokumenty pozwalające automatyzować pracę całego ciągu technologicznego naprawy lub produkcji zestawów kołowych.
Wymienionym cechom dodatkowo towarzyszą: duży stopień automatyzacji pracy maszyny, bardzo prosta obsługa i konserwacja, duża uniwersalność oraz pewność pracy i wysoka dokładność pomiarów.