DE20317201U1 - Train wheel tread distortion measurement unit calculates average value and Fourier transform parameters to locate worst distortion from wheel bearing error - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Abweichung eines drehsymmetrischen Körpers von einer vorgegebenen Form aus Messwerten, die durch eine Messanlage durch Abtastung des drehsymmetrischen Körpers in Form einer diskreten und/oder kontinuierlichen Reihe von Messsignalen bereitgestellt werden.The invention relates to a device to determine a deviation of a rotationally symmetrical body from a given form of measured values by a measuring system by scanning the rotationally symmetrical body in the form of a discrete and / or a continuous series of measurement signals become.
Die Erfindung wird insbesondere zur Untersuchung der Lauffläche von Eisenbahnrädern von Güterzügen angewendet, die aufgrund des einfachen Aufbaus der Bremsanlage bevorzugt mit Beschädigungen der Oberfläche von Laufflächen behaftet sind, insbesondere Materialaufschweißungen, -ausbröckelungen oder Unrundheiten in Form von Flachstellen.The invention is particularly for Examination of the tread of railway wheels used by freight trains, preferred because of the simple structure of the brake system damage the surface of treads are afflicted, in particular material welds, crumbling or roundness in the form of flat spots.
Desweiteren wird die Erfindung auch zur Untersuchung der Lauffläche von Kugel- oder Wälzlagern insbesondere im KFZ- oder weiterführenden Industriebereich angewendet.Furthermore, the invention also to examine the tread of ball or roller bearings used in particular in the automotive or advanced industrial sector.
Die Lauffläche von Eisenbahnrädern weicht im Laufe des Betriebs von der Kreisform ab und wird unrund. Weiterhin treten noch andere Verschleissformen auf, insbesondere Flachstellen (Abflachungen der Lauffläche an einer Stelle), Ausbröckelungen und Aufschweißungen auf der Lauffläche. Durch die Unrundheiten des Rades entstehen, in Zusammenwirkung mit hohen Achslasten und hohen Fahrgeschwindigkeiten, grosse dynamische Belastungen. Diese wirken unmittelbar auf das Radsatzlager und in weiterer Folge auf den Wagenkasten. Zur Herabsetzung dieser Belastung ist es notwendig, die betroffenen Radsätze auszutauschen. Alternativ kann eine beschädigte Lauffläche eines Schienenfahrzeugrades wieder in ihre Sollform mit Hilfe einer Niederflurdrehbank gebracht werden, ohne den betroffenen Radsatz austauschen zu müssen.The tread of railway wheels gives way to In the course of operation from the circular shape and becomes out of round. Farther other forms of wear occur, especially flat spots (Flattening of the tread at one point), crumbling and welds on the tread. Due to the non-roundness of the wheel, in cooperation with high axle loads and high driving speeds, large dynamic Charges. These act directly on the wheelset bearing and in others Follow on the car body. To reduce this burden is it is necessary to replace the affected wheel sets. alternative can be a damaged one tread a rail vehicle wheel back to its target shape with the help of a Low-floor lathe are brought without the affected wheelset need to replace.
Eine Entscheidung, ob ein Radsatz aufgrund einer beschädigten Lauffläche ausgetauscht oder die Lauffläche abgedreht werden muss, wird mit Hilfe von Messvorrichtungen getroffen, mit denen die Läuffläche von Schienenfahrzeugrädern mindestens teilweise automatisch überprüft werden können.A decision as to whether a wheelset due to a damaged tread exchanged or the tread must be turned off is made with the help of measuring devices, with which the running surface of Rail vehicle wheels can be checked at least partially automatically.
Aus
Bei dieser Vorrichtung wird somit eine Fehlstelle qualitativ und nicht quantitativ angegeben. Eine Aussage über Umfang und Höhe der Fehlstelle ist nicht möglich.In this device is thus a defect is indicated qualitatively and not quantitatively. A statement about scope and height the flaw is not possible.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine einfache und zuverlässige quantitative Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit von drehsymmetrischen Körpern, insbesondere der Unrundheit von Eisenbahnrädern, aus Messungen gewährleistet wird.It is therefore an object of the invention to provide a device with which a simple and reliable quantitative Determination of the surface condition of rotationally symmetrical bodies, especially the out-of-roundness of railway wheels, guaranteed from measurements becomes.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is linked with the preamble of the main claim according to the invention solved the features specified in claim 1.
Aus Messwerten DW, die durch eine Messanlage durch Abtastung des drehsymmetrischen Körpers in Form einer diskreten und/oder kontinuierlichen Reihe von Messsignalen bereitgestellt werden, bildet die Vorrichtung zunächst einen Mittelwert MW der Messwerte DW. Daraufhin skaliert sie die Messwerte DW, die als elektrische Spannungen bzw. Ströme oder als digitale Wandlerwerte vorliegen, jeweils auf Längenwerte LW.From measured values DW, which by a Measuring system by scanning the rotationally symmetrical body in Form of a discrete and / or continuous series of measurement signals are provided, the device first forms one Average MW of the measured values DW. It then scales the measured values DW, which as electrical voltages or currents or as digital converter values available, in each case to length values LW.
Über den Messdaten liegt in der Regel eine Sinusfunktion, die insbesondere durch Ungenauigkeiten des Radlagers hervorgerufen wird. Um dies zu kompensieren, werden die Längenwerte LW mit Hilfe einer Fourierreihe fouriertransformiert. Hierdurch ergibt sich eine Fourierfunktion FF mit einem linearen Fourierkoeffizient, um den infolge die Messwerte stochastisch angeordnet sind. Da durch mögliche Fehlstellen über den Radumfang der lineare Fourierkoeffizient eine Unsymmetrie im Rauschband zur Folge haben kann, wird er durch den vorher berechneten Mittelwert MW ersetzt. Für jeden Längenwert LW wird einen Fourierwert FW berechnet, von jedem Längenwert LW der entsprechende Fourierwert FW abgezogen und damit ein korrigierter Längenwert KL berechnet.about The measurement data is usually a sine function, which in particular is caused by inaccuracies in the wheel bearing. To do this to compensate for the length values LW is Fourier transformed using a Fourier series. hereby there is a Fourier function FF with a linear Fourier coefficient, by which the measured values are arranged stochastically. Thereby possible Missing parts about the wheel circumference the linear Fourier coefficient an asymmetry in Noise band can result, it is calculated from the previously calculated mean MW replaced. For any length value LW a Fourier value FW is calculated from each length value LW subtracted the corresponding Fourier value FW and thus a corrected one length value KL calculated.
Liegt am Beginn einer Messung eine Fehlstelle erfolgt eine Fehlinterpretation. Um dies zu verhindern, werden mit einer Phasenverschiebung die korrigierten Längenwerte KL bezogen auf den Umfang des Körpers so innerhalb eines Messwertspeichers verschoben, dass eine nachfolgende Analyse mit einem Messwert beginnt, der nahe dem Mittelwert MW liegt und damit verschobene Längenwerte VL berechnet werden.There is a at the beginning of a measurement The mistake is misinterpreted. To prevent this, the corrected length values become with a phase shift KL based on the size of the body so shifted within a measured value memory that a subsequent one Analysis begins with a measured value that is close to the mean MW and thus shifted length values VL can be calculated.
Schließlich wird eine Standardabweichung SW der verschobenen Längenwerte VL berechnet.Finally, a standard deviation SW the shifted length values VL calculated.
Abgesehen von den Fehlstellen befinden sich nun alle verschobenen Längenwerte VL in einem Rauschband mit der Breite eines n-fachen (n größer oder gleich 1) der Standardabweichung SW um den errechneten Mittelwert MW. Sobald ein verschobener Längenwert VL das Rauschband nach oben oder unten verlässt, beginnt an dieser Stelle eine Fehlstelle, die solange anhält bis ein folgender Wert wieder innerhalb des Rauschbandes liegt. Im Ergebnis werden verschiedene Fehlstellen erkannt, von denen die maximalen und/oder minimalen zur Anzeige gebracht werden. Eine Ausnahme ist jedoch, wenn die Standardabweichung kleiner als der Messfehler ist. In diesem Fall erfolgt keine Fehlstellenanalyse (sehr gutes Rad), d.h. es wird keine Fehlstelle ausgewiesen.Apart from the defects, all shifted length values VL are now in a noise band with the width of n times (n greater than or equal to 1) the standard deviation SW by the calculated mean MW. As soon as a shifted length value VL leaves the noise band up or down, a defect begins at this point, which continues until a subsequent value lies again within the noise band. As a result, various defects are recognized, the maximum and / or minimum of which are displayed. However, an exception is when the Standard deviation is smaller than the measurement error. In this case there is no defect analysis (very good bike), ie no defect is shown.
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere, dass Einflüsse auf die Messwerte, die durch insbesondere durch Ungenauigkeiten des Radlagers hervorgerufen werden, kompensiert werden.The advantage of the device according to the invention is in particular that influences on the measured values caused by inaccuracies in particular of the wheel bearing can be compensated.
Ansprüche 2 bis 4 beinhalten vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1.Claims 2 to 4 contain advantageous exemplary embodiments the solution according to the invention Claim 1.
Nach Anspruch 2 wird eine Unrundheit und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit eines Schienenfahrzeugrades in Abhängigkeit von Materialaufschweißungen, -ausbröckelungen oder Flachstellen und/oder des Profils ermittelt.According to claim 2, a runout and / or a surface texture a rail vehicle wheel as a function of welded material, -ausbröckelungen or flat spots and / or the profile.
Nach Anspruch 3 wird das Rauschband als ein 1,5-faches der Standardabweichung (SW) berechnet.According to claim 3, the noise band calculated as 1.5 times the standard deviation (SW).
Nach Anspruch 4 wird nicht die Fehlstelle mit der maximalen und/oder minimalen Höhe sondern die die Fehlstelle mit der nächst geringeren maximalen und/oder minimalen Höhe als Unrundheit angegeben.According to claim 4 is not the fault with the maximum and / or minimum height but the missing part with the next lower maximum and / or minimum height than out-of-roundness.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung mit einer Figur näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe device according to the invention is illustrated an advantageous embodiment and a drawing with a figure explained in more detail. The drawing shows in
Im Ausführungsbeispiel werden die Laufflächen von
zwei Rädern
eines Radsatzes eines Eisenbahnwagens mit Hilfe einer Messanlage
untersucht, die die Lauffläche
mit einem Lasertriangulationsverfahren optisch abtastet. Die Messanlage
stellt entsprechende Messwerte für
das linke Rad
Auf der Lauffläche beider Räder befindet
sich jeweils eine Fehlstelle, insbesondere in Form einer Einkerbung.
Die Fehlstelle
Den Messwerten ist eine Sinusfunktion
- 11
- Fehlstelle linkes Radvoid left wheel
- 22
- Fehlstelle rechtes Radvoid right wheel
- 33
- überlagerte Sinusfunktionsuperimposed sine function
- 44
- Messwerte linkes Radreadings left wheel
- 55
- Messwerte rechtes Radreadings right wheel
- DWDW
- Messwertreading
- MWMW
- MittelwertAverage
- LWLW
- Längenwertlength value
- FFFF
- FourierfunktionFourier function
- FWFW
- FourierwertFourier value
- KLKL
- korrigierter Längenwertcorrected length value
- VLVL
- verschobener Längenwertshifted length value
- SWSW
- Standardabweichungstandard deviation
- FSFS
- Fehlstellevoid
Claims (4)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE20317201U DE20317201U1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Train wheel tread distortion measurement unit calculates average value and Fourier transform parameters to locate worst distortion from wheel bearing error |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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DE20317201U1 true DE20317201U1 (en) | 2004-03-18 |
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Family Applications (1)
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DE20317201U Expired - Lifetime DE20317201U1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Train wheel tread distortion measurement unit calculates average value and Fourier transform parameters to locate worst distortion from wheel bearing error |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT503177B1 (en) * | 2005-05-25 | 2008-10-15 | Hottinger Messtechnik Baldwin | METHOD FOR DETECTING THE WHEEL FORM OF A RAILWAY WHEEL |
WO2016138986A1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-09-09 | Schenck Process Gmbh | Diagnostic device for determining an out-of-roundness on rail vehicle wheels in accordance with an impulse evaluation method |
-
2003
- 2003-11-05 DE DE20317201U patent/DE20317201U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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WO2016138986A1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-09-09 | Schenck Process Gmbh | Diagnostic device for determining an out-of-roundness on rail vehicle wheels in accordance with an impulse evaluation method |
US10365186B2 (en) | 2015-03-02 | 2019-07-30 | Schenck Process Europe Gmbh | Diagnostic device for detecting an out-of-roundness on railway vehicle wheels in accordance with an impulse evaluation method |
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