СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРЕБНЕЙ КОЛЕС ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 2002 года по МПК G01M17/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к установкам для испытания колесных пар рельсового подвижного состава, и может найти применение для испытания трибосистем с вращательным движением, относительным проскальзыванием поверхностей и вводом смазочных материалов в зону контакта при качении.

Известны устройства для испытаний на трение в режиме вращения с переменным скольжением (см., например, справочник по триботехнике, в 3-х т. Т. 3. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний. /Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1992, с. 674-675).

Оси истирающих дисков и трех головок, смещенные относительно друг друга на 120^o, вращаются в одном направлении с одинаковой угловой скоростью. Сила трения в каждой точке направлена противоположно вектору относительной скорости и непрерывно меняет направление. Этим обеспечивается равномерное истирание образцов. Такие установки не обеспечивают регулирование режимов при испытании по проскальзыванию.

Близким техническим решением к предлагаемому устройству является стенд для испытания колесных пар рельсовых транспортных средств (см. авторское свидетельство СССР 1245919, 1986, G 01 М 17/00). Установка позволяет приблизить условия испытаний колесных пар к эксплуатационным условиям путем воспроизведения боковой качки и подпрыгивания пар дисбаланстными грузами, установленными в приводах вращения букс. Стенд содержит приводные опорные катки, взаимодействующие с колесной парой. Привод стенда обеспечивает разные угловые скорости катков, что соответствует движению, приближенному к движению колесной пары по криволинейному участку пути. Для воспроизведения боковой качки колесной пары на наружную поверхность букс насаживают инерционные секторы и приводят их во вращение. Величину динамической нагрузки изменяют массами инерционных секторов. Однако анализ конструкции стенда показывает, что в процессе воспроизведения боковой качки устройство стенда не позволяет регулировать режимы испытаний гребней колес по проскальзыванию, а это является одной из основных причин снижения долговечности колесных пар рельсовых транспортных средств.

Аналогом предлагаемого технического решения является стенд для испытания гребней колес рельсовых транспортных средств (см. свидетельство 5647 на полезную модель РФ, 1997, G 01 М 17/00), который позволяет приблизить условия испытаний колесных пар к эксплуатационным по проскальзыванию гребней колес.

Стенд содержит опорный каток для взаимодействия с гребнем колеса, упругофрикционный привод, ведущий каток которого контактирует с торцовой поверхностью колеса, зубчатый ряд между валами катка и колеса для изменения относительной скорости вращения опорного катка и колеса. Вместе с этим, устройство стенда не позволяет имитировать условие работы пары трения "гребень колеса - головка рельса", связанное с вводом в зону контактирования поверхностей пары трения смазочных материалов. Это не позволяет дать достоверную оценку долговечности и работоспособности колесных пар подвижного состава.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, обеспечивающего повышение достоверности результатов стендовых испытаний гребней колес путем имитации эксплуатационных условий работы гребня колеса подвижного состава введением в зону контакта пары трения "гребень колеса - головка рельса" твердосмазочных материалов.

Предлагаемое устройство стенда для испытания гребней колес подвижного состава, содержащее опорный каток для взаимодействия с гребнем колеса, упругофрикционный привод колеса, зубчатый ряд между валами катка и колеса, снабжено диском, обод которого выполнен из самосмазывающегося материала и контактирует с рабочей поверхностью гребня колеса, при этом для изменения скорости скольжения обода относительно гребня на оси диска размещено маховое колесо.

Решение технической задачи поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема стенда.

Стенд содержит вал 1 с опорным катком 2 и торцовым подшипником 3; колесо 4 на валу 5, зубчатый ряд 6 между валами 1 и 5, диск 7 с ободом 8 из самосмазывающегося материала и маховое колесо 9 на оси 10, упругую связь 11 опор оси 10 с ползуном 12 в корпусе стенда, ведущий каток 13 с упругим ободом 14 на эксцентричном валу 15, привод 16 фрикционного катка.

Опорный каток 2 имитирует бесконечный рельсовый путь и имеет беговую дорожку, воспроизводящую профиль головки рельса. Вал 5 с колесом 4 может перемещаться в подшипниках скольжения вдоль оси вала. Зубчатый вал 6 включает сменные колеса на валах 1 и 5, обеспечивающие ступенчатое изменение величины проскальзывания контактирующих поверхностей колеса 4 и катка 2. Обод 8 диска 7 контактирует с гребнем колеса, при этом требуемое давление обода на гребень настраивают перемещением ползуна 12, изменяя жесткость упругой связи 11.

Перед работой стенда перемещением привода 16 упругий обод 14 катка 13 прижимают к торцовой поверхности колеса 4, подбором колес зубчатого ряда 6 обеспечивают требуемую величину проскальзывания контактирующих поверхностей катка 2 и колеса 4.

Стенд работает следующим образом.

При включении привода 16 эксцентриковый вал 15 при вращении упругого обода 14 катка 13 создает переменное усилие на торцовой поверхности колеса 4, которое прижимает рабочую поверхность гребня к катку 2 и ободу 8 диска 7, при этом ведущий каток 13 и упругая связь 11 опор оси 10 с гребнем колеса обеспечивают требуемый цикл изменения нагрузки на рабочую поверхность гребня, зубчатый ряд создает тарированную величину проскальзывания поверхности гребня относительно поверхности, имитирующей рельсовый путь, а диск 7 и маховое колесо 9 совершают вращательное движение. Из-за эксцентричной установки катка 13 и упругодеформируемого обода 14 колесо 4 совершает ускоренное или замедленное вращательное движение, при этом линейные скорости в точках касания контактирующих поверхностей гребня и обода 8 изменяют величину и направление скорости. Это обеспечивает проскальзывание контактирующих поверхностей, т. е. натирающее действие самосмазывающегося материала обода 8 диска 7. Величину разности линейных скоростей обода и гребня регулируют маховым колесом 9, размещенным на оси диска 7. Массой махового колеса 9 изменяют величину кинетической энергии механической системы ось с диском 7 и маховым колесом 9 и, соответственно, угловую скорость обода 8 диска 7, чем влияют на интенсивность подведения твердого смазывающего материала на рабочую поверхность гребня.

Таким образом, введение в зону контакта пары трения "гребень колеса - головка рельса" твердосмазочных материалов обеспечивает повышение достоверности стендовых испытаний колесных пар на долговечность, позволяет точнее оценить интенсивность изнашивания рабочей поверхности гребня и головки рельса.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к установкам для испытания колесных пар рельсового подвижного состава, и может найти применение для испытания трибосистем с вращательным движением, относительным проскальзыванием поверхностей и вводом смазочных материалов в зону контакта при качении. Стенд содержит диск с ободом из самосмазывающегося материала. При ускоренном или замедленном вращении колеса линейные скорости в точках касания контактирующих поверхностей гребня и обода изменяют величину и направление. Это обеспечивает натирающее действие самосмазывающегося материала обода. Массой махового колеса на оси диска влияют на интенсивность подведения твердого смазочного материала на рабочую поверхность гребня. Введение в зону контакта пары трения гребень колеса - головка рельса твердосмазочных материалов обеспечивает повышение достоверности стендовых испытаний колесных пар на долговечность. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки интенсивности изнашивания рабочей поверхности гребня и головки рельса. 1 ил.

Стенд для испытания гребней колес подвижного состава, содержащий опорный каток для взаимодействия с гребнем колеса, упругофрикционный привод колеса, зубчатый ряд между валами катка и колеса, отличающийся тем, что снабжен диском, обод которого выполнен из самосмазывающегося материала и контактирует с рабочей поверхностью гребня колеса, при этом для изменения скорости скольжения обода относительно гребня на оси диска размещено маховое колесо.