7. Járműdiagnosztikai mérések
7.3. Az ICE motorvonatoknál alkalmazott üzemkészségi mérések
7.3.3. A kerekek futófelületének körkörössége
A mérés a nyomkarima kúpos szakaszának mechanikus letapogatásából áll (a cikk csak ezt említi, de gyakorlatilag biztos, hogy a teljes futófelületet is letapogatják). Így a futófelület kör-körösségére számszerű adatot kapnak. A körkörösségi hibát, és ha van, a laposodást ± 0,8 mm pontossággal tudják mérni.
Az ICE motorvonatok futómű-diagnosztikai üzemkészség-ellenőrző méréseiről összefogla-lásképpen megállapíthatjuk, hogy igen nagy előnyük, hogy a méréseiket menet közben, a javí-tó-karbantartó csarnokba való behaladás közben végre tudják hajtani, tehát gyakorlatilag nincs külön időigénye ezeknek a méréseknek. Ez az előny ugyanakkor sok megalkuvással is járt. El
lehet gondolkozni azon, hogy a repedésellenőrzés 10 mm-es érzékelési küszöbértéke a gyakor-latban elegendő-e?
A körkörösségmérés 0,8 mm-es küszöbje megfelel egy ~56 mm hosszúságú keréklaposo-dás húrmagasságának, tehát ez a mérés 56 mm hosszúságú keréklaposokeréklaposo-dást már érzékel.
A három mérési módszer közül még a legelegánsabb a fénymetszet-eljárás, ami valóban kielégíti a szétszerelés nélküli mérés követelményét, ugyanakkor megfelelően pontos is.
7.4. 1:4 léptékű futómű-diagnosztikai próbapad
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vasúti Járművek és Járműrendszer-analízis Tanszékén olyan mérőállomás és próbapad kifejlesztése indult meg elsősorban a járműrendszerdinamika és diagnosztika oktatásának elősegítésére, amelyben a vasúti jármű-vek futóművének meghatározott jellemzőit lehet méréssel meghatározni. Kapcsolódva az elő-zőkben tárgyalt üzemkészség-ellenőrzési feltételekhez, miszerint elsősorban szétszerelést nem igénylő mérési módszereket célszerű kidolgozni, olyan mérési módszerek kifejlesztése volt a cél, amelyek nem igényelnek semmiféle szétszerelést. Felhasználva az ICE motorvonatok fu-tómű-üzemkészség-ellenőrzési módszereinek használatában szerzett tapasztalatokat, nem tö-rekedtünk a haladás közben végezhető mérési módszerek kidolgozására, hanem a jármű álló helyzetében elvégezhető mérési módszerek kidolgozásával foglalkoztunk. Amint azt látni fog-juk, ennek az elképzelésnek kétségtelen hátránya mellett az ICE motorvonatokéhoz képest va-lamivel több futómű-jellemző mérését sikerült megoldani.
A tervezési-fejlesztési munkák elsősorban oktatási célokat szolgáló 1:4 léptékű próbapad és mérőberendezés megtervezéséből állt, amely 1:4 léptékű járműmodellen szándékozott bemutatni a járműdiagnosztikai alapelveket és mérési módszereket. Ezt az oktatási célú terve-zési munkát, valamint az építés kezdeti szakaszát az Alapítvány a Magyar Felsőoktatásért és Kutatásért jelentős mértékben támogatta.
Az [1] forrásmű 197-206. oldalán található folyóiratcikkben mindenekelőtt a korszerű jár-műdiagnosztikai alapelveket ismertettük. Rámutattunk arra, hogy a korszerű járműüzem azt igényli, hogy minél sűrűbben mérjük fel a jármű műszaki állapotát, de lehetőleg szétszerelés nélkül. A futóművek állapotának minél sűrűbb felmérése egyre nagyobb fontosságúnak bizo-nyul, főleg a nagyvasúti (és egyben nagysebességű) járművek esetében.
Ezek szem előtt tartásával fogtunk hozzá egy oktatási célokat szolgáló, 1:4 léptékű mérőál-lomás megtervezéséhez is, amelyben a mérőberendezéseket egy 1:4 léptékű próbapadba ter-veztük beépíteni. Ezen a próbapadon 1:4 léptékű járműmodellek vizsgálata, ellenőrzése és mérése hajtható végre.
Az alábbiakban bemutatjuk az oktatási célokra tervezett, 1:4 léptékű futómű-diagnosztikai mérőállomást és próbapadot, felhasználva egy másik tervezési munkában kidolgozott, valósá-gos, 1:1 léptékű terveket is. Először ennek a munkának eredményeit ismertetjük vázlatosan a 7.10. ábrán.
V ezérlő szám ítógép
A m érési eredm ények tárolása "A "
m érőhely :
K erékpár ellenőrzése
A m érési eredm ények b izo n y lata Forgóváz
ellenőrzése "B "
m érőhely
7.10. ábra. Futómű-diagnosztikai mérőállomás vázlatos elrendezése.
Amint az ábrán látható, a futómű-diagnosztikai mérőállomáson végrehajtandó méréseket két csoportra osztottuk fel, ezeket két külön mérőhelyen („A” és „B” mérőhelyek) lehet elvé-gezni. Ezek a mérések és ellenőrzések az alábbiak:
7.4.1. „A” mérőhely
Az „A” mérőhelyen az egyes kerékpárok geometriai jellemzőinek meghatározása lesz ki-alakítva. A mérőhely szerkezeti kialakítása a 7.11. ábrán látható.
7.11. ábra. A kerékpárok geometriai jellemzőinek mérésére kialakított mérőhely.
Az „A” mérőhelyen a vasúti kerékpárok alábbiakban ismertetett geometriai jellemzőinek mérését és ellenőrzését lehet végrehajtani. A mérések alapelve az, hogy az ellenőrzendő ke-rékpár rágördül a mérőhelyre, ahol egy görgőpár felemeli néhány mm-rel a keke-rékpárt a sínről, továbbá egy mechanizmus keresztirányban elmozdítja a sín egy darabját. Így a két meghajtó görgő között felszabadul a mérőeszközök számára fenntartott mérőtér (7.12.ábra).
m érőtér
sín sín
alátám asztó és m eghajtó görgők
7.12. ábra. A kerékpár felemelése a mérésekhez.
Az „A” mérőhelyen tervezett mérések a következők:
A kerék névleges gördülőkör-átmérőjének mérése
A vasúti kerék névleges gördülőkör-átmérőjét egyrészt azért kell ellenőrizni, hogy a kerék-abroncs nem kopott-e túl vékonyra, másrészt a kardánhajtással, vagy fogaskerékhajtással ösz-szekapcsolt kerékpárok egyes kerékátmérői közötti különbség a kopások során nem léphet túl egy megengedett értéket. Ezért célszerű a névleges gördülőkör-átmérőt minél sűrűbben ellenő-rizni. Amint azt a 7.3. ábrán már bemutattuk, a névleges gördülőkör átmérő mérésének egyik lehetséges módja a húrmérés, amelynek során a megmért hmért húrmagasságból és az L mérési húrhosszból megkaphatjuk a kerékátmérőt:
mért mért
m h
h L R D
. 4 .
2
2
A másik lehetséges mérési mód a mérőkerék segítségével elvégzett mérés, amelyet a 7.4.
ábrán már bemutattunk. Azt is említettük, hogy a mérőkerék nm körülfordulási számára általá-ban tizedestört-számot kapunk, ezért ezt a problémát úgy terveztük áthidalni, hogy olyan szögelfordulás-érzékelőt alkalmazunk, mint amilyent az 1. fejezetben, az 1.22. ábrán mutat-tunk be. Az ilyen érzékelők kellően nagy pontossággal képesek mérni a szögelfordulást, tehát a körülfordulási szám törtrészét is.
A kerék futófelületének ellenőrzése az esetleges sérülések felderítésére
A vasúti járműkerék futófelülete könnyen meglaposodhat túlságosan erős fékezés okozta magcsúszás következtében, másrészt tuskós fékek esetében a túl erős, illetve hosszantartó fé-kezés miatt a tuskók megolvadt anyaga megszilárdulhat a futófelületen anyagfelhordás képé-ben.. Ezeken a helyeken a gördülőkör sugara hirtelen változik, ezt a változást a futófelülettel érintkező gyorsulásérzékelővel érzékelhetjük, miközben a kereket körülforgatjuk a jármű álló helyzetében (7.13. ábra, illetve [1]-4.c ábra):
h = 5 ; w = 0 0 ,1
h = 4 ; w = 0
h = 3 ; w = 0
0 ,1
0 ,1
0 ,6
0 ,6
0 ,6
0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5
0 ,3
0 ,3
0 ,2
0 ,2
0 ,5
0 ,5
0 ,4
0 ,4
0 ,7
0 ,7
0 ,7
érzékelő
7.13. ábra. A kerék futófelületi sérülésének ellenőrzése.
A kerékprofil görbéjének felvétele
A kerék kopása során a kerékprofil görbéje jelentősen változhat, ami a jármű futásának ke-resztirányú jellemzőit károsan befolyásolhatja. A 7.14. ábra, illetve [1]-.5 ábra egy bázisfelü-lethez képest mutatja be a kerékprofil görbéjének meghatározását:
m ozgó távolságm érő
regisztrált folytonos görbe
x y
y x
y
a/
i y
n
x interpolációs görbe
1
x
y x
x
i xn
y1
b/
y
7.14.. ábra. A kerékprofil görbéjének regisztrálása.
Az ábra a/ része szerint a mozgó távolságmérő folytonos mozgással szolgáltatja a folytonos profilgörbét, amelyet alkalmas software-rel lehet feldolgozni. Így megkaphatjuk a 7.6. ábrán látható négy nevezetes pont, az A, B, C és D helyzetét, továbbá az m magasságot, a t nyomszé-lességet, az n vastagságot és a qR kritikus érintőpont-távolságot.
Az ábra b/ része azt az egyszerűbb módszert szemlélteti, amely kihasználja azt a tényt, hogy a kerekek profilgörbéi általában sima, folytonos görbék. Ebből következően elegendő néhány, alkalmasan megválasztott diszkrét helyen megmérni a profilgörbe ordinátáját, majd ezekre a diszkrét pontokra interpolációval folytonos görbét fektethetünk.
A kerékpárok felsajtolási méretének ellenőrzése
A tengelyre hidegen felsajtolt kerekek belső homlokfelületének síkjai a felsajtoláskor beál-lított párhuzamosságtól eltérhetnek a jármű üzeme során, a belső homlokfelületek síkjai 0,10 nagyságrendű szöget is bezárhatnak. Ezt a szöget időről időre ellenőrizni kell, az ellenőrző mérés vázlatát a 7.15. ábra szemlélteti.
t m érése:
felem elhető távolságm érővel
alátám asztó és m eghajtó görgők
k
tk, max
tk
tk, min
kerület
7.15. ábra. A felsajtolási méret ellenőrzése.
Az ábrán látható módon a kerékabroncsok belső homlokfelülete közötti tk távolságot a tá-volságmérő folytonosan méri a körülfordulás során, így kaphatjuk az ábra bal felső részén
lát-ható tk diagramot. Így sokkal pontosabban megállapítható a tk,max és tk,min érték, mint a becslés-sel felvett 4 ponton mért értékek.
7.4.2. „B” mérőhely
A „B” mérőhelyen az egyes forgóvázak geometriai és egyéb jellemzőinek mérése és elle-nőrzése lesz végrehajtva. Ezek a következők:
A kerékterhelések mérése
A mérést az egyes kerekek alá beépítet erőmérő cellákkal hajthatjuk végre. Ehhez a mérő-hely sínszálait nagy pontossággal, vízszintes síkba kell beállítani a mérőmérő-hely építése során.
A futómű függőleges rugózási és lengéscsillapító jellemzőinek mérése
A kerekeket szervoszelepekkel vezérelt hidraulikus munkahengerekkel megemelve és visz-szaengedve, a forgóváz, illetve a jármű csillapodó lengőmozgásából iterációs, paraméter-identifikációs módszerrel meghatározhatjuk a forgóváz rugózási és lengéscsillapítási jellem-zőit.
A kerékpárvezetés geometriai jellemzőinek mérése
Ha a kerékpárok a forgóvázban (vagy a kocsiszekrény alatt) nem párhuzamosak, vagy az úgynevezett futási középpontjuk nem esik a jármű középvonalába, a jármű (forgóváz) kerék-párjai meghatározott mértékben ferdén fognak futni. A párhuzamosságtól való eltérést az f méret, a futási középponttok eltérését az e méret adja meg. A 7.16. ábrán láthatjuk a mérendő geometriai adatokat. A méréshez a kerekek alá légpárnával alátámasztott, elmozdulni képes síndarabokat kell beépíteni, így a kerékpárok szabadon elfoglalhatják a terheletlen helyzetü-ket, és a mérés végrehajtható.
2
a1
d1
a d2
e
f
7.16. ábra. Kerékpárok helyzete szerelési és építési hiba következtében.
A kerékpárvezetés merevségi és csillapítási jellemzőinek ellenőrzése
Az előbb említett légpárnás kerékalátámasztást felhasználva, a kerékpárok terheletlen hely-zetének beállása után hidraulikus munkahengerekkel fejthetünk ki erőt minden csapágyve-zetésre hossz- és keresztirányban. Mérve a kifejtett erőt és a bekövetkezett elmozdulást, a mé-rési jelleggörbe felvehető mind a felterhelésre, mind a leterhelésre, továbbá meghatározható a hiszterézisgörbe is, amelyből az egyenértékű csillapítási jellemző is kiszámítható.
A forgóváz-szekrényváz kapcsolat merevségi és csillapítási jellemzőinek mérése
Felhasználva az előbbi pontban említett légpárnás kerékalátámasztást, valamint a hidrauli-kus munkahengereket, hossz- és keresztirányú erőket, valamint elfordítási nyomatékot fejthe-tünk ki a forgóvázra. Az előzőekben említett módon felvehetjük a merevségi jelleggörbéket és meghatározhatjuk az egyenértékű csillapítási jellemzőt.