測力輪對劃線臺的研制

胡愛全，祖宏林，張志超，儲高峰，章 亮

（中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

應(yīng)變片粘貼位置是否準(zhǔn)確是決定測力輪對最終質(zhì)量水平的一個關(guān)鍵因素。對于貼片位置要求相對簡單的間斷測量測力輪對而言，現(xiàn)有的曲線尺、圓規(guī)、劃針等簡單劃線工具就能滿足需求，但對技術(shù)等級更高的連續(xù)測量測力輪對，由于分度角的多樣性以及分度數(shù)量大等原因，原有的測力輪對劃線手段已不能滿足需求。

隨著連續(xù)測力輪對在研究及運用中的日益廣泛，對測力輪對輸出特性有著重要影響作用的測力輪對劃線工序所需的工藝裝備的研制顯得非常迫切。

1 測力輪對劃線裝備的設(shè)計要求及其技術(shù)指標(biāo)

測力輪對劃線，是指根據(jù)測力輪對橋路設(shè)計要求，在輪對輻板、輪輞以及車軸表面為應(yīng)變片粘貼位置施劃定位基準(zhǔn)線的作業(yè)過程。依據(jù)與輪對的相對關(guān)系，劃線可以分為以下3類：①徑向定位線，依照預(yù)先設(shè)計的應(yīng)變片布片角度，在車輪輻板內(nèi)外表面施劃的通過輪軸圓心的直線；②軸向定位線，在車軸軸身表面施劃的與測力輪對軸心線保持平行關(guān)系的直線；③基準(zhǔn)定位圓，在測力輪對車輪輻板內(nèi)外表面或車軸軸身表面施劃的與測力輪對輪軸同心，直徑符合設(shè)計要求的圓。

由于測力輪對可能來源于不同類型的機(jī)車、車輛或動車組，它們的規(guī)格尺寸、結(jié)構(gòu)特征各不相同，其質(zhì)量更是相差懸殊。對于劃線工藝裝備而言，需要做到全兼容。

經(jīng)過對各種類型機(jī)車車輛輪對結(jié)構(gòu)特征的分析，結(jié)合以往測力輪對劃線工作中積累的大量實踐經(jīng)驗，我們認(rèn)為測力輪對專用的劃線工藝裝備的設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)以下功能要求及技術(shù)指標(biāo)要求：

①具備對各種測力輪對輻板表面準(zhǔn)確、快速施劃徑向定位線、軸向定位線、定位基準(zhǔn)圓的能力。

②具備對輪對輻板內(nèi)外側(cè)表面360°范圍內(nèi)準(zhǔn)確分度，且對分度值進(jìn)行數(shù)字顯示的功能。

③具備輪對轉(zhuǎn)動并進(jìn)行角度設(shè)定的功能。

④具備對各種結(jié)構(gòu)形式、各種規(guī)格尺寸的測力輪對進(jìn)行定位及軸線調(diào)平的能力，即具備調(diào)整輪對軸心線與基準(zhǔn)平臺平面保持平行的能力。

⑤基準(zhǔn)平臺最大承載質(zhì)量應(yīng)不小于6 t。

測力輪對專用劃線工藝裝備應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)可歸納為5項，具體內(nèi)容見表1。

表1 劃線臺技術(shù)參數(shù)

2 測力輪對專用劃線工藝裝備的總體構(gòu)成與設(shè)計

根據(jù)已經(jīng)給出的測力輪對專用劃線裝備的設(shè)計要求，我們可以確定所要設(shè)計的測力輪對劃線裝備應(yīng)包括以下幾個組成部分，見圖1所示。

圖1 測力輪對劃線工藝裝備總體構(gòu)成框圖

（1）基準(zhǔn)平臺

為實現(xiàn)測力輪對準(zhǔn)確劃線，必須為測力輪對設(shè)置一個水平的劃線基準(zhǔn)。為此我們需要設(shè)計一個基準(zhǔn)平臺，基準(zhǔn)平臺既是測力輪對劃線的基準(zhǔn)，也是測力輪對及劃線臺其他各組成部分的承載體。為適應(yīng)各種不同結(jié)構(gòu)形式的輪對均能在其上實施劃線，它應(yīng)符合以下幾點要求：

①最大承重能力為10 t，可接受軸向尺寸為2 800 mm，徑向尺寸為1 600 mm的輪對劃線作業(yè)。

②其上適當(dāng)位置應(yīng)具備輪對軸向定位及水平調(diào)整裝置的安裝條件。

③其基準(zhǔn)平面高度應(yīng)適合操作人員實施劃線作業(yè)。

根據(jù)以上3項具體要求對基準(zhǔn)平臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，其具體結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖2 基準(zhǔn)平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

（2）輪對定位與調(diào)平裝置

輪對定位與軸線調(diào)平裝置，其功能有3個作用。其一是在待劃線的測力輪對吊裝放置到劃線臺上時，使輪對軸心線與劃線臺縱向中心線自動找正；其二是微調(diào)輪對一端高度，使輪對軸心線與基準(zhǔn)平臺劃線基準(zhǔn)平面位置成平行關(guān)系；其三是遇到不同軌距的測力輪對時，可調(diào)整其自身位置，使之滿足不同軌距輪對劃線的需求。輪對定位與軸線調(diào)平裝置分為左右兩個部分，分別裝設(shè)在基準(zhǔn)平臺平面縱向中心線上，其間距設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)軌距輪對左右兩側(cè)輪緣頂點間的距離1 380 mm。這樣設(shè)置是考慮到絕大部分測力輪對均為標(biāo)準(zhǔn)軌距輪對，故將其距離設(shè)置為這一尺寸。當(dāng)遇到其他軌距的輪對需要劃線時，可對其距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。這樣的距離設(shè)置，保障了絕大部分標(biāo)準(zhǔn)軌距測力輪對裝入時，其左右兩輪輪緣頂部落入輪對定位調(diào)平裝置的摩擦輪上，而無需做任何調(diào)整。輪對定位與調(diào)平裝置結(jié)構(gòu)見圖3、圖4。

圖3 輪對定位、軸線調(diào)平及轉(zhuǎn)輪角度設(shè)定裝置（右側(cè)部分）

圖4 輪對定位、軌距調(diào)整裝置（左側(cè)部分）

（3）輪對轉(zhuǎn)角測量與顯示裝置

輪對轉(zhuǎn)角測量裝置是實現(xiàn)測力輪對輻板表面360°范圍內(nèi)任意分度的裝置。它由角度測量儀、轉(zhuǎn)角傳感器、彈性連接軸、固定頂絲、安裝支架等組成。其轉(zhuǎn)角測量精度可達(dá)到±30′，為測力輪對施劃徑向線時，對測力輪對輻板圓周準(zhǔn)確分度提供了科學(xué)手段。輪對轉(zhuǎn)角測量裝置見圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)角測量裝置

（4）轉(zhuǎn)角傳感器連接裝置

轉(zhuǎn)角傳感器連接裝置是實現(xiàn)轉(zhuǎn)角傳感器與待劃線測力輪對軸端部的軸承壓蓋中心孔可靠定位，并與軸承壓蓋上面的連接螺紋孔可靠連接的裝置。它除起到使轉(zhuǎn)角傳感器與待劃線測力輪對軸端連接的作用以外，裝置中的測力輪對的連接軸（既調(diào)平棒針）還有為輪對軸心線與基準(zhǔn)平臺調(diào)平提供軸心參照點的作用。轉(zhuǎn)角傳感器連接裝置的組成包括：調(diào)平棒針、固定頂絲、連接法蘭。其具體結(jié)構(gòu)見圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)角傳感器連接裝置

3 TK－LDHX型測力輪對劃線臺及其運用效果

依據(jù)測力輪對專用劃線工藝裝備的總體方案設(shè)計及其技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)過具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終制造得到TK－LDHX型測力輪對劃線臺。TK－LDHX型測力輪對劃線臺工作狀態(tài)見圖7所示。

TK－LDHX型測力輪對劃線臺投入試運行以來，為多條測力輪對實施了劃線作業(yè)，其中包括對速度400 km／h高速綜合檢測列車380A和380B上輪軌力檢測系統(tǒng)裝設(shè)的高速連續(xù)測量測力輪對；HXN3、HXN5內(nèi)燃機(jī)車、HXD2B電力機(jī)車、DF21型米軌機(jī)車等測力輪對實施了劃線作業(yè)。運用實踐證明TK－LDHX型測力輪對劃線臺，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，使用方便、操作簡便，劃線快速、準(zhǔn)確、效率高。完全達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)及效果要求。它的建成提高了測力輪對制作過程中劃線工序的效率，提高了測力輪對劃線精度，為今后研制高質(zhì)量測力輪對，特別是高精度連續(xù)測量測力輪對，提供了一種較為理想的劃線工藝裝備。

4 結(jié)束語

TK－LDHX型測力輪對劃線臺劃線準(zhǔn)確、圓角分度精度高，可以滿足高精度測力輪對的劃線作業(yè)需求；該劃線臺使用方便、操作簡單、劃線作業(yè)效率高；為研制高性能、高質(zhì)量測力輪對，提供了一種較為理想的劃線工藝裝備。