一种用于钢轨轨顶的滑轨式廓形仪的制作方法

1.本发明涉及钢轨测量领域，具体是一种用于钢轨轨顶的滑轨式廓形仪。


背景技术：

2.钢轨的生产和运维中，轨顶的上部曲面为钢轨走行面，其在配合应用中起到关键作用，对其轨顶表面的参数需要保持较高的关注及维护。
3.现有的测量仪器一般为定制的廓形尺，在使用的时候，测量结果受到操作手法的影响很大，测量精度得不到保证。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于钢轨轨顶的滑轨式廓形仪，它能够实现对钢轨走行面的高精度测量。
5.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种用于钢轨轨顶的滑轨式廓形仪，包括：
7.固定总成，配置用于与钢轨实现可拆卸的固定；
8.测量总成，配置用于对轨顶的曲面实现测量；
9.所述测量总成包括廓形调节架和测量组件，所述廓形调节架的底侧设有基础廓形尺，所述基础廓形尺的底侧侧边为与理论廓面相对应的测量边，所述廓形调节架上滑动连接有滑动架，所述滑动架的滑动轨迹线为沿测量边等距延伸的曲线，所述测量组件固定在滑动架上；
10.调节总成，固定安装在固定总成上，并配置用于对测量总成基于竖直面实现双轴方向的位置调节。
11.所述基础廓形尺的外侧端面上设有廓形角度位置刻度。所述廓形角度位置刻度沿测量边分布，且所述廓形角度位置刻度与打磨位置相对应。
12.所述测量组件包括笔状激光测距仪、百分表、lvdt测距仪、千分表中的任一项。
13.所述廓形调节架的顶侧设有与测量边等距延伸的廓形齿条，所述廓形齿条的两侧对称的设有固定在廓形调节架上的轨道条，所述轨道条在顶侧设有上轨道面，所述轨道条在底侧设有下轨道面，所述滑动架上可转动的安装有与廓形齿条相啮合的定位齿轮，所述定位齿轮的两侧对称的设有与滑动架转动安装的上轨道轮，所述滑动架的底部可转动的安装有下轨道轮，所述上轨道轮与上轨道面配合，所述下轨道轮与下轨道面配合。
14.所述滑动架的顶部固定有上连轴，所述滑动架的底部固定有下连轴，所述上连轴与定位齿轮及上轨道轮同轴，所述下连轴与下轨道轮同轴，所述廓形调节架上设有让位孔，所述下连轴自让位孔贯穿并使其前端暴露在廓形调节架的前方，所述廓形调节架的前方设有安装架，所述上连轴固定在安装架的顶端，所述下连轴固定在安装架的底端，所述安装架的底端设有夹持件，所述夹持件上设有夹持位，所述夹持位用于固定测量组件。
15.所述固定总成包括磁力座，所述磁力座与钢轨基于可控的磁吸力吸附固定，所述
磁力座上用于安装固定调节总成。
16.所述调节总成包括横向调节机构和升降调节机构，
17.所述升降调节机构包括固定在固定总成上的立板，所述立板上固定有升降轨道，所述升降轨道上竖直滑动配合有升降滑块，所述升降滑块能够相对升降轨道锁止；
18.所述升降调节机构包括固定在升降滑块上的固定块，所述固定块上设有能够与其左右水平滑动配合的滑动槽，所述廓形调节架固定在滑动槽上。
19.所述升降轨道与升降滑块相邻的一侧直立端面上设有直线齿条，所述升降滑块内设有安装腔，所述安装腔内可转动的安装有升降齿轮，所述升降滑块的外部可转动的连接有与升降齿轮同轴固定的调节旋钮，所述升降滑块的外部还贯穿的螺纹连接有螺杆，所述螺杆的内端与升降轨道顶紧配合，所述螺杆的外端固定有紧固旋钮。
20.所述固定块的顶面设有横向位置标记线，所述滑动槽的顶侧端面上设有对位刻度，所述横向位置标记线与对位刻度相配合使用，所述对位刻度沿滑动槽的长度方向实现长度数据的增减，所述对位刻度线包括零刻度线，所述零刻度线的两侧分别设有正数刻度线和负数刻度线。
21.对比现有技术，本发明的有益效果在于：
22.1.通过固定总成实现本仪器与钢轨的固定，使得装夹稳定，避免手动操作的晃动及多次测量比对的位置不对应；
23.2.可以沿轨廓实现连续打磨角度位置廓形差的连续测量；
24.3.在保留传统廓形尺基于视觉快速判断钢轨轨顶磨损情况的基本功能下，结合测距组件的成熟高精度测量工具，实现钢轨打磨量的高精度快速获取，较现有技术使用廓形尺配合组合有限的筛尺进行廓形差的测量更为精准。
附图说明
25.图1是本发明的示意图。
26.图2是本发明的示意图。
27.图3是本发明的俯视图。
28.图4是本发明测量总成的示意图。
29.图5是本发明测量总成的示意图。
30.图6是本发明廓形调节架及滑动架的示意图。
31.图7是本发明固定总成和调节总成的示意图。
32.图8是本发明固定总成和调节总成的示意图。
33.图9是本发明使用中的示意图。
34.图10是本发明使用中的正视图。
35.附图中所示标号：
36.1、廓形调节架；2、千分表；3、基础廓形尺；4、廓形角度位置刻度；5、廓形齿条；6、轨道条；7、上轨道轮；8、下轨道轮；9、定位齿轮；10、上连轴；11、下连轴；12、让位孔；13、安装架；14、滑动架；15、夹持件；16、夹持位；17、磁力座；18、磁吸面；19、把手开关；20、固定座；21、立板；22、升降轨道；23、直线齿条；24、升降滑块；25、调节旋钮；26、紧固旋钮；27、固定块；28、滑动槽；29、横向位置标记线；30、对位刻度。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
38.下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
39.实施例：一种用于钢轨轨顶的滑轨式廓形仪
40.如图1-10所示，本示例用于对国标60kg/m的gb60轨的轨顶(即钢轨走行面)进行测量。
41.对于该钢轨，也存在对应的行业标准，具体为《tbt 2344-2012 43kg m～75kg m钢轨订货技术条件》(tb/t 2344—2012)，轨顶的上部曲面为钢轨走行面，其在配合应用中起到关键作用，其曲面形状及尺寸根据存在严格的要求，例如轨头宽度、轨顶饱满度、对称性、曲度、倾斜角度、各个位点距离等均有细致的要求。同时，在标准中，基于上述尺寸及形状的规范，对于钢轨走行面定义有标准的“理论廓面”42.其主体结构包括：
43.1)测量总成，配置用于对轨顶的曲面实现测量；
44.主要包括廓形调节架1和千分表2；
45.所述廓形调节架的底侧设有基础廓形尺3，所述基础廓形尺的底侧侧边为测量边，所述测量边与理论廓面相对应。
46.所述基础廓形尺3的外侧端面上设有可视化的廓形角度位置刻度4。所述廓形角度位置刻度4沿测量边分布。且廓形角度位置刻度4的每根刻线长度与理论廓面的法线对应。
47.所述廓形调节架1的顶侧设有与测量边等距延伸的廓形齿条5，基于此其廓形尺条的法线与理论廓面的法线始终同向。
48.所述廓形齿条5的两侧对称的设有固定在廓形调节架1上的轨道条6，所述轨道条6在顶侧设有上轨道面，所述轨道条6在底侧设有下轨道面，所述上轨道面为向上凸起的∧形，所述下轨道面为向下凸起的∧形，且所述上轨道面及下轨道面分别相对测量边等距延伸。实现对滑动轨迹线严格依照理论廓面行走的导向和约束。同时，基于上下双层轨道面的约束结构，提高对行程约束的精度和稳定性。使得滑动架14在廓形调节架1上的行程相对理论廓面的曲面高度一致，从而保证千分表指针方向始终沿标准廓形法线。
49.所述廓形调节架1上滑动配合有滑动架14，所述滑动架14的顶部可转动的安装有定位齿轮9，所述定位齿轮9与廓形齿条5相啮合，所述定位齿轮9的两侧对称的设有与滑动架14转动安装的上轨道轮7，所述滑动架14的底部可转动的安装有下轨道轮8，所述上轨道轮7位于上轨道面的上方，所述上轨道轮7与上轨道面配合适应，所述下轨道轮8位于下轨道面的下方，所述下轨道轮8与下轨道面配合使用，从而实现对滑动架14行程的限位约束。
50.所述滑动架14的顶部固定有上连轴10，所述滑动架14的底部固定有下连轴11，所述上连轴10与定位齿轮9及上轨道轮7同轴，所述下连轴11与下轨道轮8同轴。所述廓形调节架1上设有让位孔12，所述下连轴11自让位孔12贯穿并使其前端暴露在廓形调节架1的前方。
51.上联轴心到下连轴心的距离其实等于上连轴心半径+上下轨道距离+下连轴心半径，这样以两平行曲线间法线为最短距离使得拨动9在齿条上滑动时，13始终垂直于上下两条轨道，进而使得到得测量度数是对应廓形尺上刻度线方向的。
52.所述廓形调节架1的前方设有安装架13，所述上连轴10固定在安装架13的顶端，所述下连轴11固定在安装架13的底端，所述安装架13的长度方向与测量边垂直，所述安装架13的底端设有夹持件15，所述夹持件15为现有技术的抱箍结构夹持件15，不局限于本示例也可以使用其他的夹持件15。所述夹持件15上设有夹持位16，所述夹持位16的轴线与理论廓面的法线一致。所述夹持位16用于固定千分表2，基于此结构所述千分表2可拆卸的安装在廓形调节架1上，并通过廓形调节架1实现沿理论廓面的曲线行程，且行程过程中千分表2的法线能够始终保持与测量边的法线对应。
53.基于本示例，所述夹持件15包括相对设置的第一抱箍板和第二抱箍板，所述第一抱箍板和第二抱箍板远离安装架13的一侧通过螺栓紧固固定，所述第一抱箍板和第二抱箍板的相对侧设有弧形槽，所述弧形槽构成夹持位16，且弧形槽的轴线与测量边的法线一致。
54.基于上述结构，使得千分表2的指针，以及千分表2的移动能够与理论廓面高度对应。通过千分表可测量各打磨角度(分辨率可达范围内)测量基准面到实际轨廓的距离，再通过简单换算即可确定各打磨位置打磨量，测量精度可达
±
0.002mm。
55.2)固定总成，配置用于与钢轨实现可拆卸的固定，从而使得在测量中，能够让本廓形尺较好的固定在钢轨上，再通过微调获得与钢轨的对应，实现稳定的测量，提高测量精度；
56.基于钢轨的特性，选择可以快速固定并便于操作的快拆固定组件，本示例选用磁力座17，所述磁力座17的一侧设有与轨顶两侧下颚相适应的磁吸面18，所述磁吸面18为与下颚的折角曲面相适应，所述磁力座17为现有技术常用的磁力座17，其选型不影响与钢轨的固定效果及功能。所述磁吸面18为与定位面相配合的v形，所述磁力座17上配合有控制磁吸面18磁性的把手开关19，所述把手开关19控制磁力座17内部磁性块的转动，从而在磁吸面18上使其具有磁性或失去磁性。
57.所述磁力座17顶部设有固定座20，所述固定座20上设有安装用的螺槽，用于固定安装调节总成。
58.3)调节总成，固定安装在固定总成上，并配置用于对测量总成基于竖直面实现双轴方向的位置调节；
59.具体的，所述调节总成包括横向调节机构和升降调节机构，
60.所述升降调节机构包括：立板21、升降轨道22、升降滑块24、升降齿轮、调节旋钮25、紧固旋钮26；
61.所述立板21为倒t型结构，所述立板21的底部通过螺栓件固定安装在固定座20上，实现对整个升降调节机构的支撑，升降轨道22竖直延伸，且所述升降轨道22固定在立板21上，所述升降滑块24与升降轨道22上下滑动连接，所述升降轨道22与升降滑块24相邻的一侧直立端面上设有直线齿条23，所述升降滑块24内设有安装腔，所述升降齿轮可转动的安装在安装腔内，所述升降齿轮与直线齿条23相啮合，从而控制升降滑块24的升降，所述调节旋钮25与升降滑块24转动连接，且所述调节旋钮25与升降齿轮周向固定，所述紧固旋钮26与升降滑块24相邻的一端设有螺杆，所述安装腔的侧壁上设有将其贯穿的螺孔，所述螺杆
与螺孔螺纹配合，所述螺杆自螺孔贯穿安装腔的侧壁，且所述螺杆的内端顶紧在升降轨道22上，实现对升降滑块24的固定锁死。
62.所述横向调节机构包括：固定块；27、滑动槽28；
63.所述固定块；27的一侧固定安装得升降滑块24上；
64.所述固定块；27远离升降滑块24的一侧端面上设有水平延伸的凸条滑块，所述滑动槽28与固定块；27相邻的一侧设有与凸条滑块左右滑动连接的滑槽；从而实现二者的滑动配合。
65.所述固定块；27的顶面设有横向位置标记线29，
66.所述滑动槽28的顶侧端面上设有对位刻度30，所述对位刻度30沿滑动槽28的长度方向实现长度数据的增减，所述对位刻度30线包括零刻度线，所述零刻度线的两侧分别设有正数刻度线和负数刻度线。
67.所述横向位置标记线29与对位刻度30相配合使用。
68.所述廓形调节架1固定在滑动槽28远离固定块；27的一侧端面上。
69.通过调节机构，实现当磁力座17吸附固定在轨顶一侧后，通过升降调节机构和横向调节机构实现高度及左右位置的微调，使得测量边能够对应的落在待测钢轨的走行面上。对测量做好定位和对准工作。具体应用的时候，方法如下：
70.操作把手开关实现磁力座相对轨顶的固定；
71.通过调节总成微调基础廓形尺，使其测量边垂直轨顶的表面，即基础廓形尺与轨顶垂直接触；该廓形尺的下部测量边即是被检测钢轨对应型号钢轨标准轨顶的廓形(未磨损和变形时的)。
72.当廓形尺与被检测轨面接触后，插入千分表并固定其位置后(在一次廓形各角度高度测量中，千分表的夹持位置保持不变)，获得各角度位置下千分表上所显示的数值，即各角度位置廓形尺-钢轨间缝隙的高度相对值，记录为dn，其中下标“n”代表角度位置。
73.获得的度数包括有d
20
、d
10
、d0、d-5
等，进而可由下式计算各位置的打磨量d
角度
。
74.d
角度
＝d
角度-max[d
20
、d
10
、d0、d-5
...]-公差带(d
角度
》0)
[0075]
其中“公差带”对应《高速铁路钢轨打磨管理办法》(铁总运[2014]357号)中打磨后廓形的检测误差值，或是人为设定的所需钢轨廓形误差值。