毕业设计（论文）-火车轮对盘位差检测系统机构设计说明书.docx

火车轮对盘位差检测系统机构设计Machanismdesignoftrainwheelset,sbreakDISCPOSITIONDIFFERENCEDETACTIONSYSTEM摘要在铁路运输系统中，作为主要行走部件的列车轮对是影响列车运行状况的一个重要因素。它不仅承受着本身和车身的全部重量，而且还要传递车辆与铁轨之间的驱动力与制动力。所以必须使其随时保持一个良好的技术状态，否则将影响列车运行状况甚至会危及行车安全。对于轮对的各项技术参数，必须及时准确地加以检测和判断。在本设计中，通过点激光测距传感器非接触式测量及传感器相对位移法，可以实现对轮对制动盘厚度、端面跳动及盘位差的自动测量，能显著提高轮对参数测量的工作效率。本次设计工作主要包括以下几个部分：1 .传感器行走部分；通过滚珠丝杠传动机构实现传感器移动，并精确到达各个位置进行相关参数的测量。完成了对丝杠、导轨、驱动电机等相关部件的选型与校核。2 .轮对定位及旋转部分；定位方法采用以轴颈面定位，而需要添加转轮机构使轮对在定位夹紧的同时能慢速旋转，以便于测量制动盘的端面跳动。完成了对定位轴承及转轮电机的选择。3 .上下料部分；为防止直接垂直上料使轮对与传感器发生碰撞，需要添加一个能将轮对顶起到安全高度后水平移入或移出测量位置的送料机构。完成对升降气缸、导向导轨的选型与校核。关键话：厚度；端面跳动；火车轮对；激光位移传感器。AbstractIntherailwaytransportationsystem,Asthemainwalkingcomponent,thetrainwheelseiisanimportantfactorthataffectstherunningstatusoftrains.Itnotonlybearstheentireweightofitselfandthevehicle,butalsotransfersthedrivingforceandbrakingforcebetweenthevehicleandtherail.Therefore,itmustbekeptinagoodtechnicalconditionatanytime,otherwiseitwillaffecttherunningconditionofthetrainandevenendangerthedrivingsafety.Thetechnicalparametersofthewheelsetmustbetestedandjudgedintimeandaccurately.Inthisdesign,throughpointlaserrangingsensorcontactlessmeasurementandrelativedisplacementmethodofsensor,theautomaticmeasurementofthethickness,beatofendfaceanddiscpositiondifferenceofthebrakediscofwheelsetcanberealized,theworkingefficiencyofwheelpairparametermeasurementcanbeobviouslyimproved.Workofthisdesignmainlyincludesthefollowingparts:1. Thewalkingandtransmissionpartofthesensor;Themovementofthesensorcanberealizedthroughtheballscrewtransmissionmechanism,andrelevantparametersaremeasuredaccuratelyatvariouspositions.Finishedtheselectionandcheckofscrew,guiderail,drivemotorandotherrelatedparts2. Wheelsetpositioningandrotatingpart;Thepositioningmethodusesajournalsurfaceforpositioning,andarotatingwheelmechanismneedstobeaddedtoenablethewheelpairtorotateslowlywhilepositioningandclampingsoastomeasurethebeatofendfaceofthebrakedisc.Theselectionofpositioningbearingandrunnermotoriscompleted.3. Theloadingandunloadingpart;Inordertopreventthewheelsetfromcollidingwiththesensorduetodirectverticalfeeding,itisnecessarytoaddafeedingmechanismthatcanmovethewheelsethorizontallyintooroutofthemeasuringpositionafterreachingasafeheight.CompletethetypeselectionandcheckOfliftingcylinderandguiderail.Keywords：Thickness;Beatofendface;Wheelset;1.aserdisplacementsensor.目录第1章绪论11.1 概述11.2 文献综述113发展趋势2第2章总体方案设计32.1 课题内容32.2 设计思路32.3 激光位移传感器测量原理及选用42.4 方案比较与选定52.5 小结9第3章传感器行走及传动部分设计与计算103.1 简介103.2 垂直运动部分的设计与计算103.2.1 导向导轨副的选择计算113.2.2 滚珠丝杠选择与计算133.2.3 驱动电机的计算与选择153.2.4 轴承的选择163.2.5 联轴器选择183.3 水平运动部分的设计与计算183.3.1 导向导轨副的选择计算193.3.2 滚珠丝杠选择与计算203.3.3 驱动电机的计算与选择213.3.4 轴承的选择223.3.5 联轴器选择23第4章轮对定位与旋转部分设计与计算244.1 简介244.2 定位座尺寸设计及定位轴承的选择与计算24421尺寸设计与轴承选择244.2.2轴承寿命校核244.3 转轮电机的选择与计算254.4 联轴器的计算与校核25第5章上下料部分设计与计算275.1 简介275.2 升降气缸计算275.3 导向导轨选择与计算285.4 水平气缸的选择28第6章总结30致谢31参考文献32第1章绪论1.1 概述在铁路运输系统中，作为车辆行走主要部件的轮对是影响列车运行状况的一个重要因素。轮对不仅承受自身与车身的全部重量,而且还要传递列车与钢轨之间的驱动力和制动力，所以要求轮对必须保持良好的技术状态，否则将影响列车运行状态，甚至危及行车安全。目前影响我国车辆提速的重要因素之一就是车辆轮对检测技术落后，无法快速精确地检测出轮对的参数状态。在轮对检测过程中，需要检测的参数多达十几个，如轴肩距离、轮缘轮例厚度、车轮跳动、车轮直径、制动盘厚度及端跳、盘位差等，这些都是直接影响车辆运行状况的重要参数，必须及时准确地加以检测和判断。然而当前轮对参数检测及数据记录在国内基本还是靠手工完成，大都采用特制的卡钳和量尺作为测量工具。长期大量重复性的手工作业使工人极容易产生疲劳，加上目测误差等因素，使得测量记录数据误差较大，工作效率也难以提高U叫通过该设计题目，可以实现对列车轮对盘位差、制动盘厚度及端面跳动的自动测量，对改进轮对参数测量工艺具有重要意义。而且对我个人而言，可以使我在设备总体方案设计、机械传动结构设计以及零件强度校核计算、编写技术文件、查阅文献资料等应用能力受到一次综合训练，巩固并综合运用所学知识，掌握正确设计思想与方法，培养实际工程应用、综合分析、解决问题和独立工作的能力，同时对我们的思想品德、工作态度以及作风等方面也会有很大的影响，增强事业心和责任感，为以后走向社会，走上工作岗位打下一个良好的基础。1.2 文献综述国外铁路运输发展较早，对列车轮对自动检测方面的研究已经进行了很多年，西方发达国家在轮对外形与尺寸检测方面进行了深入研究，并且拥有了较为成熟的技术，开发出了适用于不同场合的自动检测设备。而国内开展列车轮对外形尺寸检测研究工作相对较晚，严格来说是从上个世纪90年代才开始，在此之前大都是引进或照搬发达国家较为成熟的技术。这种引进弊端很多，首先是价格昂贵，其次是这些技术大多是人家已经或即将淘汰的东西。到目前经过十多年的努力，我国技术界也提出了一些新思路和新方法，研制出了不同类型的检测装置，但是大多情况下是单打独斗式的“单兵作战”，未将科研力量有机的结合，所以效率很不理想，只停留在零敲碎打、修修补补的阶段，更没有研制也具有自主知识产权的产品。没有形成广泛适用的自动化检测产品，也就无法改变我国轮对尺寸定期进行人工检测的落后状态。这显然与当今飞速发展的铁路运输技术不相适应，尤其是这种落后的人工检测与先进的车辆技术、轨道及桥梁技术很不合拍，相比之下严重滞后【呵。因此，开发和研究出适合我国国情的铁路车辆轮对检测装置，在竞争激烈的国际市场中占有一席之地，是一个十分迫切的问题。1.3 发展趋势随着火车速度的不断提高，对列车运行的安全性与稳定性也将有越来越高的要求。作为列车行走重要部件的车轮，对其质量状态的检测与监控更是不容忽视，对火车轮对实现全面精确高效率的自动检测是大势所趋，列车轮对自动检测与在线检测技术的研究与开发势在必行。手工测量向自动化测量过渡，静态检测向动态检测过渡，接触式测量向非接触式测量过渡，单一参数测量向多参数同步测量过渡，势必成为未来列车轮对检测技术发展的大方向。第2章总体方案设计2.1 课题内容利用CATIA等软件完成火车轮对制动盘检测系统机构设计和三维建模，检测项目包括盘位差、端跳及盘厚。完成主要部件的机构设计和强度校核。主要技术参数：轴的两侧轴肩距离为1798和4mm；盘位差509±0.5mm,939±0.5mm,509±0.5mm；3个制动盘两侧端面跳动0.3mm；3个制动盘盘厚80mmo图2-1火车轮对简图盘位差509;2.盘位差939；3.轴肩距离1798；4.火车车轴；5.火车车轮；6.制动盘。2.2 设计思路根据检测参数位置及检测工艺，检测设备采用龙门架式结构，主要包括上下料部分、轮对定位与旋转部分、检测装置行走与驱动部分以及高精度检测传感器等。轮对经上料机构进入测量位置后通过各个部分部件（包括电控、气动等）及测量传感器的协调动作，自动完成轮对的定位、旋转以及各个参数的测量。2.3 激光位移传感器测量原理及选用本设计中所用的测量方式为点激光测距传感器非接触式测量。激光测距具有测量精度与灵敏度高等优点，非接触式测量则可以避免压力等物理因素对测量结果的干扰，也可避免对被测件表面产生破坏。激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，所以本设计采用的是三角测量法的激光位移传感器，激光位移传感器的测量原理为三角测量法：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反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”这个光点。根据这个角度及已知的激光和