Способ и стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар Российский патент 2023 года по МПК G01M13/04 G01M17/00 

Изобретение относится к области машиностроения и касается испытаний и конструкции испытательной техники, в частности стендов для испытания подшипниковых узлов рельсовых транспортных средств и способов испытания подшипников буксовых узлов.

Известен стенд для испытания подшипников букс колесных пар (RU №2308013, МПК G01M 13/04, опубл. 10.10.2007) содержащий раму, стойки, ось с буксами и испытываемыми подшипниками, устройства для статического радиального и осевого нагружений подшипников, двигатель, механизмы передачи и регулирования скорости вращательного движения оси. Стенд снабжен механизмами ударного радиального и осевого нагружения подшипников, включающими кулачки, при этом каждый кулачок снабжен радиальным и торцовым ступенчатыми профилями, которые взаимодействуют с подпружиненными стержнями-ударниками, размещенными в корпусах букс.

Недостатком известного стенда является сложность устройства стенда, повышенная металлоемкость, низкая надежность из-за износов кулачков, так как ступенчатый профиль кулачков быстро изнашивается в ходе эксплуатации стенда.

Известен стенд для проведения натурных испытаний радиальных цилиндрических буксовых подшипников (ГОСТ 18572-2014 Подшипники качения. Подшипники буксовые роликовые цилиндрические железнодорожного подвижного состава. Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2015; ГОСТ 32769-2014 Подшипники качения. Узлы подшипниковые конические букс железнодорожного подвижного состава. Технические условия) который позволяет одновременно испытывать подшипники двух буксовых узлов с воздействием на них повторяющихся циклов нагружения, рассчитанных в зависимости от условий эксплуатации конкретного типа железнодорожного подвижного состава, и состоящий из датчика для контроля температуры и скорости воздушного потока, охлаждающих вентиляторов, устройств для создания знакопеременной осевой нагрузки с датчиком нагрузки, испытуемых буксовых узлов, устройств для создания постоянной вертикальной нагрузки с датчиком нагрузки, опорных подшипников и электродвигателя переменного тока привода оси испытательного стенда.

Недостатком известного стенда является высокая погрешность и недостоверность результатов испытаний в связи с тем, что задаются только величины нагрузок и их длительность, при этом сила, прикладываемая на данных стендах при проведении испытаний не эквивалентна эксплуатационной, в следствие того, что поперечная нагрузка, создаваемая на стенде при испытаниях, не соответствует нагрузке, создаваемой от боковой рамы к подшипнику возникающей при эксплуатации, так как в эксперименте сила прикладывается к наружному кольцу буксы, а в эксплуатации нагрузки действуют на адаптеры и внутреннее кольцо подшипника буксы. Кроме того, при создании растягивающей нагрузки в ходе эксперимента возникают сложности крепления к наружному кольцу подшипника.

Известен стенд для испытания подшипников букс колесных пар (RU №2748720, МПК G01M 13/04, опубл. 31.05.2021), принятый в качестве прототипа, содержащий ось, на краях которой смонтированы испытываемые подшипники, помещенные в буксы, которые вместе с подшипниками образуют буксовые узлы, при этом буксовые узлы через проставки оперты на фундамент, на котором установлены электромагниты для реализации нагружения испытываемых подшипников нагрузкой, имитирующей нагрузку транспортного средства за счет действия силы магнитного поля на ось, посередине которой установлен привод с электродвигателем и устройством отключения привода, к каждому из испытываемых буксовых узлов посредством проставочного фланца присоединено устройство для создания знакопеременной осевой нагрузки с датчиком нагрузки и охлаждающими испытываемые подшипники вентиляторами с датчиками для контроля температуры и скорости воздушного потока, также стенд оборудован счетчиком числа оборотов оси.

Недостатком известного стенда является необходимость применения мощных электромагнитов, обеспечивающих вертикальную эксплуатационную нагрузку 25 тон сил, что, учитывая малый вес оси, трудно реализовать. Кроме того, недостатком данного стенда является то, что сила, прикладываемая на стенде при проведении испытаний не эквивалентна эксплуатационной, так как в эксперименте сила прикладывается к наружному кольцу буксы, а в эксплуатации нагрузка действует на внутреннее кольцо буксы.

Решаемой технической проблемой является сложность устройства существующих стендов, низкая надежность, а также не корректное приложение сил при испытаниях подшипников буксовых узлов колесных пар, так как на существующих стендах прикладываемые силы не являются эквивалентными эксплуатационным, в результате чего возникает риск получения недостоверных результатов по итогам испытаний.

Технический результат заключается в упрощении конструкции стенда, повышении надежности работы стенда и обеспечении при этом приложения сил, эквивалентных эксплуатационным, в ходе проведения испытаний.

Указанный технический результат достигается за счет того, что:

Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар содержит ось колесной пары, установленную на опорные подшипники с их опорами, при этом ось с испытуемыми подшипниками установлена через адаптеры в буксовые проемы боковых рам тележки, электродвигатель с передачей для вращения оси, устройство для создания радиальной нагрузки представляющее собой вертикально расположенный гидроцилиндр установленный между рамой стенда, стойками и имитатором шкворневой балки, устройство для создания осевой знакопеременной нагрузки представляющее собой горизонтально расположенный гидроцилиндр двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки, охлаждающий вентилятор, датчик контроля скорости воздушного потока вентилятора, датчик контроля температуры испытуемых подшипников, датчик контроля усилий, раскосы стенда, опоры стенда.

Способ испытания подшипников буксовых узлов колесных пар заключается в том, что испытуемые подшипники устанавливают на ось колесной пары и нагружают до расчетной радиальной нагрузки от вертикально установленного гидроцилиндра через имитатор шкворневой балки, подпятник, надрессорную балку, рессорный комплект, боковые рамы и адаптеры. Приводят в действие электродвигатель с передачей и таким образом осуществляют вращение оси. Затем прикладывают к испытуемому подшипнику через боковые рамы и адаптеры, осевую знакопеременную нагрузку с помощью горизонтально расположенного гидроцилиндра двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки. При этом включают датчик контроля усилий, датчик контроля температуры испытуемых подшипников, охлаждающий вентилятор для снижения температуры испытуемых подшипников и датчик контроля скорости воздушного потока вентилятора. При этом для управления стендом по заданной программе и контроля измерительных величин и нагрузок используется контролер.

Таким образом при проведении испытаний на стенде, нагрузки на подшипник буксового узла создаются эквивалентно эксплуатационным: радиальная нагрузка создается вертикально от боковой рамы через имитатор шкворневой балки, на подпятник, на надрессорную балку, на рессорный комплект, на боковые рамы и адаптеры, а осевая знакопеременная нагрузка создается горизонтально с помощью горизонтально расположенного гидроцилиндра двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки. Горизонтальный гидроцилиндр создает нагрузку с внутренних сторон боковых рам, воспроизводя боковые силы, действующие на подшипник аналогично как при движении по рельсовой колее, т.е. силы, эквивалентные эксплуатационным.

Так как действие создаваемых нагрузок максимально приближено к эксплуатационным, повышается достоверность результатов, получаемых в ходе испытаний.

В отличие от аналога (патент RU №2308013), где для создания нагрузок установлены кулачки, ресурс ступенчатых профилей которых низок, в изобретении применяется горизонтально расположенный гидроцилиндр, ресурс которого значительно выше, что увеличивает надежность стенда.

В отличие от прототипа (патент RU №2748720), в котором для обеспечения вертикальной нагрузки до 25 тон сил при испытаниях применяют мощные электромагниты что, учитывая малый вес оси, трудно реализовать, в изобретении вертикальная нагрузка создается вертикально установленным гидроцилиндром, что значительно упрощает конструкцию стенда и процесс проведения испытаний.

Таким образом достигается технический результат, заключающийся в упрощении конструкции стенда, повышении надежности работы стенда и обеспечении при этом приложения сил, эквивалентных эксплуатационным, в ходе проведения испытаний.

Предлагаемое изобретение поясняется графическим материалом:

На фиг. 1 показан стенд для испытания подшипников буксовых узлов, вид спереди;

На фиг. 2 показан стенд для испытания подшипников буксовых узлов, вид сбоку;

На фиг. 3 показан стенд для испытания подшипников буксовых узлов, вид сверху.

Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар содержит ось 1 колесной пары (фиг. 1), установленную на опорные подшипники 22 с их опорами 16 (фиг. 2), при этом ось 1 с испытуемыми подшипниками 2 установлена через адаптеры 3 в буксовые проемы 4 боковых рам 5 тележки 6. Стенд содержит электродвигатель 7 с передачей 8 для вращения оси 1. Устройство для создания радиальной нагрузки представляет собой вертикально расположенный гидроцилиндр 9 (фиг. 1) установленный между рамой стенда 20, стойками 23 и имитатором шкворневой балки 21. Устройство для создания осевой знакопеременной нагрузки представляет собой горизонтально расположенный гидроцилиндр 10 двухстороннего действия (фиг. 3), фланцы 11 крепления которого соединены с боковыми рамами 5 тележки 6. Стенд содержит охлаждающий вентилятор 12 (фиг. 2), датчик 13 контроля скорости воздушного потока вентилятора 12, датчик 14 контроля температуры испытуемых подшипников 2, датчик 15 (фиг. 3) контроля усилий, раскосы 17 стенда, опоры 24 стенда.

Способ испытания подшипников буксовых узлов колесных пар заключается в том, что испытуемые подшипники 2 (фиг. 2) устанавливают на ось 1 колесной пары и нагружают до расчетной радиальной нагрузки от вертикально расположенного гидроцилиндра 9 (фиг. 1) через имитатор шкворневой балки 21, подпятник 18, надрессорную балку 19, рессорный комплект 25, боковые рамы 5 и адаптеры 3. Приводят в действие электродвигатель 7 с передачей 8 и таким образом осуществляют вращение оси 1. Затем прикладывают к испытуемому подшипнику 2 через боковые рамы 5 и адаптеры 3 осевую знакопеременную нагрузку с помощью горизонтально расположенного гидроцилиндра 10 двухстороннего действия (фиг. 3), фланцы 11 крепления которого соединены с боковыми рамами 5 тележки 6. Горизонтальный гидроцилиндр 10 создает нагрузку с внутренних сторон боковых рам 5, воспроизводя боковые силы действующие на подшипник аналогично как при движении по рельсовой колее, т.е. силы, эквивалентные эксплуатационным. При этом включают датчик 15 контроля усилий, датчик 14 (фиг. 2) контроля температуры испытуемых подшипников 2, охлаждающий вентилятор 12 для снижения температуры испытуемых подшипников 2 и датчик 13 контроля скорости воздушного потока вентилятора 12. При этом для управления стендом по заданной программе и контроля измерительных величин и нагрузок используется контролер (на фиг. не показан).

Таким образом достигается технический результат, заключающийся в упрощении конструкции стенда, повышении надежности работы стенда и обеспечении при этом приложения сил, эквивалентных эксплуатационным, в ходе проведения испытаний.

Изобретение относится к области машиностроения и касается испытаний и конструкции испытательной техники, в частности стендов для испытания подшипниковых узлов рельсовых транспортных средств и способов испытания подшипников буксовых узлов. Стенд содержит ось колесной пары, установленную на опорные подшипники с их опорами, при этом ось с испытуемыми подшипниками установлена через адаптеры в буксовые проемы боковых рам тележки, электродвигатель с передачей для вращения оси. Устройство для создания радиальной нагрузки представляет собой вертикально расположенный гидроцилиндр, установленный между рамой стенда, стойками и имитатором шкворневой балки. Устройство для создания осевой знакопеременной нагрузки, представляющее собой горизонтально расположенный гидроцилиндр двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки. Способ заключается в том, что испытуемые подшипники устанавливают на ось колесной пары и нагружают до расчетной радиальной нагрузки от вертикально расположенного гидроцилиндра через имитатор шкворневой балки, подпятник, надрессорную балку, рессорный комплект, боковые рамы и адаптеры. Приводят в действие электродвигатель с передачей и таким образом осуществляют вращение оси. Затем прикладывают к испытуемому подшипнику через боковые рамы осевую знакопеременную нагрузку с помощью горизонтально расположенного гидроцилиндра двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки. Технический результат заключается в упрощении конструкции стенда, повышении надежности работы стенда и обеспечении при этом приложения сил, эквивалентных эксплуатационным, в ходе проведения испытаний. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ испытания подшипников буксовых узлов колесных пар, заключающийся в том, что испытуемые подшипники устанавливают на ось колесной пары и нагружают до расчетной радиальной нагрузки от вертикально расположенного гидроцилиндра, при этом вертикально установленный гидроцилиндр действует на испытуемые подшипники через имитатор шкворневой балки на подпятник, надрессорную балку, рессорный комплект, боковые рамы и адаптеры, затем приводят в действие электродвигатель с передачей и таким образом осуществляют вращение оси, при этом включают датчик контроля усилий, датчик контроля температуры испытуемых подшипников, охлаждающий вентилятор для снижения температуры испытуемых подшипников и датчик контроля скорости воздушного потока вентилятора, при этом для управления стендом по заданной программе и контроля измерительных величин и нагрузок используется контролер, отличающийся тем, что осевую знакопеременную нагрузку прикладывают к испытуемым подшипникам через боковые рамы и адаптеры с помощью горизонтально расположенного гидроцилиндра двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки, создающего нагрузку с внутренних сторон боковых рам.

2. Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар для реализации способа по п. 1, содержащий раскосы и опоры, имитатор шкворневой балки, подпятник, надрессорную балку, рессорный комплект, боковые рамы, адаптеры, устройства создания радиальной и осевой нагрузок, электродвигатель с передачей для вращения оси, охлаждающий вентилятор, датчик контроля скорости воздушного потока вентилятора, датчик контроля температуры испытуемых подшипников, датчик контроля усилий, отличающийся тем, что испытуемые подшипники выполнены с возможностью установки через адаптеры в буксовые проемы боковых рам тележки, при этом устройство для создания радиальной нагрузки представляет собой вертикально установленный гидроцилиндр, действующий на испытуемые подшипники через подпятник, надрессорную балку, рессорный комплект, боковые рамы и адаптеры, а устройство для создания осевой знакопеременной нагрузки представляет собой горизонтально расположенный гидроцилиндр двухстороннего действия, фланцы крепления которого соединены с боковыми рамами тележки.