Стенд для оценки уровня и характера силового взаимодействия колеса с рельсом Российский патент 2018 года по МПК G01M17/08 

Предлагаемое устройство относится к области диагностики рельсовых транспортных средств и может быть использовано в лабораториях при исследовании ходовых частей вагонов. Часто передние колеса тележек вагонов при движении по кривым участкам, не редко и на прямых, набегают гребнями на боковые грани головок рельсов, что приводит к неизбежной аварии. По этой причине необходимо создать устройство для оценки уровня и характера силового взаимодействия колеса с рельсом.

Известно устройство для измерения вертикальной нагрузки от кузова ЖД подвижного транспортного средства по описанию изобретения к патенту RU 2481566 C1, G01L 5/00. Устройство, выполненное в виде опоры кузова вагона на тележку, содержит корпус, являющийся частью литой надрессорной балки, колпак, установленный на корпусе, и две месдозы (тензорезистора), установленные в опоре и преобразующие величину вертикальной силы в электрический сигнал.

Недостатком такого устройства является то, что оно не позволяет создавать и измерять силы взаимодействия между колесом вагона и рельсом ЖД пути в динамическом режиме.

Другим известным техническим решением является устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом по описанию изобретения к патенту RU 2472660 С1, МПК B61K 13/00, G01M 17/08. Это устройство содержит раму, на которой смонтирована измерительная система, состоящая из двух датчиков для одновременного измерения силы трения на поверхности катания и внутренней боковой грани головки рельса. Устройство также снабжено двумя регулируемыми нагружателями и блоком преобразования электрических сигналов в считываемую информацию.

К недостаткам этого устройства относится малый диапазон измеряемых параметров, а именно нет возможности измерять величину давления колеса на рельс в режиме динамических испытаний.

Следующим известным устройством рассмотрена конструкция стенда для диагностики тележек пассажирских вагонов по описанию изобретения к патенту RU 2315276 С1, МПК G01M 17/10. Такой стенд состоит из основания фундамента с конусной поверхностью, на которой через тела качения оперта опорная плита с опорными роликами, взаимодействующими с колесами тележки. На опорной плите установлен пневмоцилиндр с двуплечими рычагами и тормозными (измерительными) колодками, способными контактировать с осями колесных пар тележки.

Однако и это устройство, кроме того что имеет сложную конструкцию, также не позволяет решать главную цель - измерение параметров давления между колесом и роликом (рельсом).

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является стенд для статических и квазистатических испытаний тележек ЖД транспорта по описанию изобретения к патенту RU 2243531, МПК G01M 17/08. Стенд содержит неподвижное основание с установленными на нем опорами для осей колесных пар испытуемой тележки и портал с органом вертикального нагружения тележки. Вертикальное нагружение осуществляется через подпятник и боковые рамы с помощью горизонтальной балки. Органы горизонтального нагружения расположены по четырем углам неподвижного основания.

Недостатком данного стенда является то, что на нем нет возможности исследовать динамические нагрузки, возникающие между колесом и роликом, имитирующим рельс, от чего существенно зависит величина износа этих элементов и что, в свою очередь, может снижать их срок службы и влиять на безопасность движения.

Поставленная цель достигается тем, что на стенде, включающем участок рельсового пути, проложенный под П-образным порталом, и две каретки с двумя парами опорных роликов, установлен привод для вращения колесной пары от асинхронного электродвигателя через клиноременную передачу и шейку оси, а для вертикального нагружения на пятнике надрессорной балки установлен гидродомкрат с упором в верхнюю часть портала; для горизонтального нагружения на вертикальной стойке портала со стороны электропривода установлено упорное устройство, состоящее из цилиндра, штока и мощной пружины. Достигаются следующие результаты: расширяется информативность проводимых испытаний и повышается точность получаемых результатов, при внедрении которых снижается износ колес и рельсов, увеличивается срок их службы и повышается безопасность на ЖД транспорте, особенно на криволинейных участках пути.

Сущность предлагаемого стенда поясняется чертежами. На фиг. 1 показан поперечный вид стенда, где левая колесная пара находится на рельсовом пути, а правая - на опорных роликах. На фиг. 2 показан продольный вид стенда с П-образным порталом, приводом колесной пары и системой вертикального и горизонтального нагружения испытуемой тележки.

Конструкция стенда для измерения эксплуатационных параметров тележки ЖД вагона включает рельсовый путь 1, П-образный портал 2 и две каретки 3 с двумя парами опорных роликов 4. В рабочем положении испытуемая тележка одной колесной парой 5 стоит на рельсовом пути 1, а другой колесной парой 6 - на опорных роликах 4. Вращение колесной пары 6 создается с помощью асинхронного электродвигателя 7 и клиноременной передачи 8. Для вертикального нагружения тележки на пятнике надрессорной балки установлен гидродомкрат 9 с упором в верхнюю часть П-образного портала 2, а для горизонтального нагружения и измерения перемещения колесной пары на вертикальной стойке портала 2 со стороны электродвигателя 7 установлено упорное устройство 10, состоящее из цилиндра, штока и мощной пружины.

Работа предлагаемого стенда осуществляется следующим образом. Испытуемую тележку ЖД вагона устанавливают на рельсовый путь 1, затем перекатывают под П-образный портал 2 до такого положения, при котором ее передняя колесная пара 6 опустится на опорные ролики 4. Далее соединяют ведомый шкив клиноременной передачи с шейкой колесной пары 6 и включают асинхронный электродвигатель 7, который через клиноременную передачу 8 создает вращение колесной паре 6. Под действием увеличенной тяги в клиноременной передаче противоположное колесо колесной пары 6 приподнимается и в этот момент включают гидродомкрат 9 для вертикального нагружения тележки, с помощью которого поднятое колесо опускается на свои ролики. В начальный момент колесо должно касаться ближнего угла ролика верхней точкой гребня, а далее ролик при вращении скатывается по боковой конической поверхности гребня, создавая возрастающее горизонтальное давление на колесо. Колесная пара, смещаясь в горизонтальном направлении, через площадку 11 боковой рамы давит на упорное устройство 10. Таким образом, одновременно с опусканием вращающегося колеса измеряют два усилия: вертикальное и горизонтальное. Вертикальное усилие, создаваемое домкратом, измеряют по манометру на домкрате, а горизонтальное усилие, передаваемое от опорной площадки 11 на боковой раме - по длине сжатия пружины в упорном устройстве 10. Величину горизонтального нагружения тележки регулируют с помощью предварительного поджатая пружины, входящей в состав упорного устройства 10. Под действием горизонтального нагружения имитируются усилия, возникающие между гребнем колеса и боковой поверхностью ролика, то есть рельса. Затем строят одну или несколько диаграмм, представляющих результат снятия динамических характеристик взаимодействия колеса и рельса. По характеру изменения горизонтального давления при равномерном увеличении вертикального нагружения делают оценку уровня и характера силового взаимодействия колеса с рельсом. Выводы и рекомендации из проведенных испытаний используются для создания оптимального режима движения грузовых или пассажирских вагонов ЖД транспорта.

Изобретение относится к области диагностики рельсовых транспортных средств и предназначено для исследования системы «колесо-рельс» путем оценки уровня и характера взаимодействия колеса с рельсом. Стенд содержит неподвижную металлическую раму, на которой установлен участок рельсового пути, переходящий в опорные ролики, П-образный портал с возможностью создания верхней опоры для гидродомкрата при вертикальном нагружении испытуемой тележки. Стенд также содержит асинхронный электродвигатель для вращения колесной пары через клиноременную передачу, под действием которой одно колесо колесной пары приподнимается, а возвращается в рабочее положении благодаря вертикальному нагружению. В результате перекатывания ближнего угла ролика по боковой конической поверхности гребня колеса создается горизонтальное давление на опорное устройство, установленное на вертикальной стойке портала со стороны электродвигателя. В результате обеспечивается возможность снятия одновременно двух усилий для построения нагрузочных диаграмм и создания оптимальных режимов движения подвижного состава на железнодорожном транспорте. 2 ил.

Стенд для оценки уровня и характера силового взаимодействия колеса с рельсом, содержащий неподвижную металлическую раму, на которой установлен участок рельсового пути, переходящий в опорные ролики, П-образный портал с возможностью создания верхней опоры для гидродомкрата при вертикальном нагружении испытуемой тележки, отличающийся тем, что в области опорных роликов установлен асинхронный электродвигатель, создающий вращение колесной паре через клиноременную передачу и шейку ее оси, а для горизонтального прижатия колеса к рельсу на вертикальной стойке портала со стороны электродвигателя установлено упорное устройство, состоящее из цилиндра, штока и пружины с заданными параметрами, измерительная система включает регистраторы вертикальной и горизонтальной нагрузок.