Conjunto, banco y procedimiento de calibración de ejes dinamométricos ferroviarios.

La presente invención proporciona un conjunto de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, que comprende un sistema de posicionamiento vertical, con al menos un conjunto de guiado vertical, una unidad lineal de izamiento y un pie;

un útil de aplicación de fuerzas, con al menos cuatro transductores de calibración triaxiales dispuestos sobre un plato; una peana, que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales; y un tramo de carril ferroviario montado sobre la peana; y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas durante el movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento al plato, que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical; estando el conjunto de guiado vertical y la unidad lineal de izamiento dispuestas sobre el pie.

Conjunto, banco y procedimiento de calibración de ejes dinamométricos ferroviarios Campo de la invención La presente invención se refiere a un conjunto de calibración, del tipo de los empleados en la calibración de ejes y semiejes dinamométricos ferroviarios en la homologación de vehículos ferroviarios. Adicionalmente se refiere a un banco de calibración que integra el conjunto de calibración anterior, así como al procedimiento de calibración.

Estado de la técnica anterior

Los procesos de homologación dinámica de vehículos ferroviarios incluyen la medición de los esfuerzos involucrados en el contacto rueda-carril en condiciones de servicio. Para ello, los ejes que van a montar los vehículos son instrumentados mediante transductores extensométricos de cuyas medidas se determinan los valores de fuerza transmitida en el contacto rueda-carril. Con objeto de comprobar la calidad de la medida del eje dinamométrico, debe realizarse una calibración a través de la cual se establece su precisión. Para ello se aplican en un banco estático fuerzas controladas sobre el eje, de manera que pueda ser comparada con la medida obtenida por el eje dinamométrico. Las particularidades de la técnica anterior correspondientes a bancos de calibración de ejes dinamométricos (o aplicaciones afines) se basan fundamentalmente en el método a través del cual se aplican y miden las fuerzas en el contacto rueda-carril.

La patente europea EP1918689 B1 se refiere a un procedimiento y dispositivo destinado al posicionamiento de una pieza de prueba en un banco de pruebas para un bogie de vehículos ferroviarios. El bogie presenta al menos cuatro ruedas alojadas respectivamente sobre una unidad de posicionamiento correspondiente.

Las cuatro unidades de posicionamiento están equipadas con un carro deslizable Y dispuesto sobre una guía cola de golondrina y con carros X inferiores, así como con un dispositivo de elevación regulable en altura Z. Un carro X superior, con ajuste fino, se ha dispuesto sobre el carro deslizable Y, igualmente sobre una guía cola de golondrina. Sobre el carro X superior se ha dispuesto además un prisma receptor, con un dispositivo de medición integrado para la determinación de la fuerza de contacto de la rueda, y un sensor de distancia.

Adicionalmente, un dispositivo de carga permite simular el peso de una caja de locomotora o de un vagón de pasajeros, donde se originan las fuerzas de contacto de la rueda de rodadura, del propio peso del bogie y de la carga.

Al no aplicarse las cargas de ensayo directamente sobre las ruedas de rodadura, el alineamiento de los elementos que componen la pieza de prueba y el banco de pruebas cobra una vital importancia. El procedimiento de posicionamiento del banco de pruebas resulta complejo y complica en exceso el dispositivo de posicionamiento al aumentar el número de elementos componentes.

Sumario de la invención La presente invención busca proporcionar un conjunto de calibración, un banco de calibración y un procedimiento de calibración simplificado para mitigar las deficiencias descritas en la técnica anterior.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, que comprende un sistema de posicionamiento vertical, con al menos un conjunto de guiado vertical, una unidad lineal de izamiento y un pie; un útil de aplicación de fuerzas, con al menos cuatro transductores de calibración triaxiales dispuestos sobre un plato; una peana, que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales; y un tramo de carril ferroviario montado sobre la peana; y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas durante el movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento al plato, que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical; estando el conjunto de guiado vertical y la unidad lineal de izamiento dispuestas sobre el pie.

Una ventaja de la invención resulta de la utilización del tramo de carril ferroviario del útil de aplicación de fuerzas para establecer el contacto rueda-carril durante la reproducción de las condiciones estáticas de carga del eje dinamométrico ferroviario al ser más próximo a las condiciones reales.

Otro aspecto de la invención se refiere a un banco de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, que incorpora el conjunto de calibración anterior. La elevada rigidez que confiere el banco de calibración al eje dinamométrico ferroviario facilita la aplicación de las fuerzas de calibración pues evita que se produzcan desplazamientos significativos durante su aplicación.

La invención también alberga un procedimiento de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios, con al menos las siguientes etapas:

sujeción de un eje dinamométrico ferroviario al banco de calibración anterior; establecimiento de un punto de contacto objetivo sobre una banda de rodadura de una rueda del eje dinamométrico ferroviario;

desplazamiento lateral del conjunto de calibración anterior hasta situarlo bajo el punto de contacto objetivo; desplazamiento vertical de un útil de aplicación de fuerzas mediante una unidad lineal de izamiento que desplaza

verticalmente el útil de aplicación de fuerzas hasta que un tramo de carril ferroviario entra en contacto con el punto de contacto objetivo; aplicación de una fuerza de calibración vertical; y, aplicación de una fuerza de calibración lateral. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de

unas realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras que se acompañan. Breve descripción de los dibujos Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompañan unos dibujos

de carácter ilustrativo y no limitativo.

Las figuras 1 y 2 muestran una realización de un banco de calibración estática, en perspectiva y en vista en sección lateral, respectivamente.

La figura 3 muestra una realización de un bastidor del banco de calibración, en perspectiva.

La figura 4 muestra una realización de un conjunto sustentador del banco de calibración, en vista en sección lateral. Las figuras 5 y 6 muestran una realización de unos anclajes del conjunto sustentador al bastidor, en perspectiva y en

vista frontal.

Las figuras 7 y 8 muestran una realización de un sistema de posicionamiento lateral del banco de calibración en las posiciones extremas del recorrido lateral, en perspectiva. Las figuras 9 y 10 muestran una realización de un conjunto de calibración del banco de calibración en las posiciones

extremas del recorrido vertical, en perspectiva.

La figura 11 muestra un útil de aplicación de fuerzas del conjunto de calibración, en perspectiva. Descripción detallada de modos de realización La función principal de un banco de calibración 10 como el representado en las figuras 1 y 2 es la calibración de un

eje dinamométrico ferroviario 20 como transductor de fuerza, por lo que las fuerzas de calibración y los puntos de contacto deben estar correctamente determinados. Los sistemas y elementos principales que constituyen el banco de calibración 10 son:

un bastidor 30, que dota de suficiente rigidez a los apoyos del eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar; un conjunto sustentador 40, que sujeta el eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar y adicionalmente mide los esfuerzos de sujeción del eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar en una realización preferida;

un sistema de posicionamiento lateral 50, que se posiciona bajo los puntos de contacto y aplica las fuerzas de

calibración laterales; y, un conjunto de calibración 60, que entra en contacto con los puntos de contacto, aplica las fuerzas de calibración verticales y mide las fuerzas de calibración aplicadas al eje dinamométrico ferroviario 20 a calibrar.

En la figura 3 se muestra en detalle una realización preferida del bastidor 30 del banco de calibración 10, en donde un marco superior 301, al que está fijada una viga intermedia 302, descansa sobre cuatro pilares 303 montados sobre una bancada 304. La viga intermedia 302 puede fijarse en distintas posiciones del marco superior 301 de manera que el banco de calibración 10 admite ejes dinamométricos ferroviarios 20 de diferentes tamaños.

Una realización del eje dinamométrico ferroviario 20, mostrada en detalle en la...

1. Conjunto de calibración (60) , de ejes dinamométricos ferroviarios (20) , que comprende un sistema de posicionamiento vertical, que a su vez comprende un conjunto de guiado vertical (601) , una unidad lineal de izamiento (608) y un pie (609) ; un útil de aplicación de fuerzas (70) , que a su vez comprende un plato (702) ; y un sistema de monitorización; en donde el conjunto de guiado vertical (601) restringe el desplazamiento lateral del útil de aplicación de fuerzas (70) durante el movimiento vertical que proporciona la unidad lineal de izamiento (608) al plato (702) , que es desplazable entre una posición inicial de carrera vertical y una posición final de carrera vertical; las posiciones inicial y final de carrera vertical definidas por el conjunto de guiado vertical (601) ; estando el conjunto de guiado vertical (601) y la unidad lineal de izamiento (608) dispuestas sobre el pie (609) ; caracterizado porque el útil de aplicación de fuerzas (70) comprende adicionalmente al menos cuatro transductores de calibración triaxiales (701) dispuestos sobre el plato (702) y centrados con respecto a los planos principales del útil de aplicación de fuerzas (70) ; una peana (705) , que une rígidamente los extremos superiores de los transductores de calibración triaxiales (701) ; y un tramo de carril ferroviario (706) montado sobre la peana (705) .

2. Conjunto de calibración (60) , según la reivindicación 1, caracterizado porque el útil de aplicación de fuerzas (70) comprende adicionalmente una cuña (708) que está situada entre la peana (705) y el tramo de carril ferroviario (706) y define una inclinación del tramo de carril ferroviario (706) .

3. Conjunto de calibración (60) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conjunto de guiado vertical (601) comprende adicionalmente una pluralidad de unas guías (602) que se insertan al menos parcialmente en el interior de unas camisas (603) , unos finales de carrera verticales (604, 605) y un marco (606) que arriostra los extremos superiores de las guías (602) ; y, porque el plato (702) comprende adicionalmente unas perforaciones (703) por cuyo interior discurren las guías (602) .

4. Conjunto de calibración (60) , según la reivindicación 3, caracterizado porque las camisas (603) comprenden unas chapas de refuerzo lateral (607) paralelas al eje de giro del eje dinamométrico ferroviario (20) .

5. Conjunto de calibración (60) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad lineal de izamiento (608) es un actuador hidráulico.

6. Conjunto de calibración (60) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de monitorización comprende un transductor lineal de posición (801) fijado al pie (609) y al plato (702) ; y una célula de carga uniaxial de compresión (802) fijada a la unidad lineal de izamiento (608) y al plato (702) .

7. Banco de calibración (10) , de ejes dinamométricos ferroviarios (20) , caracterizado porque comprende un conjunto de calibración (60) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Banco de calibración (10) , según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende adicionalmente un bastidor (30) ; un conjunto sustentador (40) , que comprende a su vez unos soportes adaptadores (401) que reciben unas cajas de grasa (204) del eje dinamométrico ferroviario (20) y se fijan al bastidor (30) ; y, un sistema de posicionamiento lateral (50) , que comprende a su vez un conjunto de accionamiento lineal (501) que proporciona movimiento lateral a una plataforma móvil (506) montada sobre un conjunto de guiado horizontal (508) , estando el conjunto de accionamiento lineal (501) , la plataforma móvil (506) y el conjunto de guiado horizontal (508) fijados a una plataforma fija (507) , y, en donde la plataforma móvil (506) es desplazable entre una posición inicial de carrera lateral y una posición final de carrera lateral, las posiciones inicial y final de carrera lateral definidas por el conjunto de guiado horizontal (508) .

9. Banco de calibración (10) , según la reivindicación 8, caracterizado porque la fijación de los soportes adaptadores (401) al bastidor (30) se realiza mediante unos anclajes (402) y porque cada anclaje (402) comprende al menos dos transductores de referencia (403) confinados entre una placa superior (404) fijada al bastidor (30) y una placa inferior (406) fijada al soporte adaptador (401) correspondiente.

10. Banco de calibración (10) , según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque el conjunto de accionamiento lineal (501) comprende un husillo (502) , un moto-reductor (503) , dos soportes fijos (505) que fijan los extremos del husillo (502) a la plataforma fija (507) , y una tuerca móvil (504) fijada a la plataforma móvil (506) , en donde la tuerca móvil (504) es desplazable entre los soportes fijos (505) .

11. Banco de calibración (10) , según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el conjunto de guiado horizontal (508) comprende unos carros (509) , que montan la plataforma móvil (506) ; unos carriles (510) , que guían los carros (509) ; y unos finales de carrera laterales (511) .

12. Procedimiento de calibración, de ejes dinamométricos ferroviarios (20) , caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

sujeción de unas cajas de grasa (204) de un eje dinamométrico ferroviario (20) a un banco de calibración (10) , mediante unos soportes adaptadores (401) ;

establecimiento de un punto de contacto objetivo sobre una banda de rodadura (203) de una rueda (202) del eje dinamométrico ferroviario (20) ;

desplazamiento lateral de un conjunto de calibración (60) mediante un conjunto de accionamiento lineal (501) que desplaza lateralmente el conjunto de calibración (60) hasta que el conjunto de calibración (60) se sitúa bajo el punto de contacto objetivo;

desplazamiento vertical de un útil de aplicación de fuerzas (70) mediante una unidad lineal de izamiento (608) que desplaza verticalmente el útil de aplicación de fuerzas (70) hasta que una cabeza (707) de un tramo de carril

ferroviario (706) entra en contacto con el punto de contacto objetivo;

aplicación de una fuerza de calibración vertical mediante el avance de la unidad lineal de izamiento (608) que comprime el útil de aplicación de fuerzas (70) hasta que unos transductores de calibración triaxiales (701) registran el valor de la fuerza de calibración vertical objetivo; y,

aplicación de una fuerza de calibración lateral mediante el avance del conjunto de accionamiento lineal (501) hasta 15 que los transductores de calibración triaxiales (701) registran el valor de la fuerza de calibración lateral objetivo.