Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар Российский патент 2024 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к области машиностроения и касается конструкции испытательной техники, предназначенной в частности для испытания подшипниковых узлов рельсовых транспортных средств.

Известен стенд для проведения натурных испытаний радиальных цилиндрических буксовых подшипников, который позволяет одновременно испытывать подшипники двух буксовых узлов с воздействием на них повторяющихся циклов нагружения, состоящий из испытуемых буксовых узлов, устройств для создания постоянной вертикальной нагрузки с датчиком нагрузки, опорных подшипников и электродвигателя привода оси испытательного стенда (ГОСТ 18572-2014 Подшипники качения. Подшипники буксовые роликовые цилиндрические железнодорожного подвижного состава. Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2015).

Недостатком известного стенда является то, что срок его службы ограничен сроком службы опорных подшипников, несущих такую же нагрузку, как и испытываемые подшипники, что особенно актуально при испытании тяжелых подшипников.

Известен стенд для испытания подшипников букс колесных пар, принятый за прототип, включающий ось, на краях которой смонтированы испытываемые подшипники, помещенные в буксы, опирающиеся через проставки на фундамент, на котором установлены электромагниты для реализации нагружения испытываемых подшипников за счет действия силы магнитного поля на ось (Патент на изобретение RU № 2748720 С1 G01M 13/04, опубл. 31.05.2021. БИ № 16).

Недостатком известного стенда является то, что расстояние δ между плоскими поверхностями сердечника электромагнита, обращенными к оси стенда, и поверхностью оси неодинаковое, при увеличении указанного расстояния уменьшается величина силы тяжения электромагнита. Также недостатком стенда является перегрев оси и испытываемых подшипников из-за вихревых токов, возникающих в сплошной цилиндрической оси, что ограничивает частоту их вращения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение постоянной магнитной индукции по всей площади зазора между поверхностями сердечника электромагнита, обращенными к оси и осью стенда, а также увеличение допустимой частоты вращения оси стенда при испытании подшипников за счет уменьшения вихревых токов, возникающих в оси.

Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для испытания подшипников буксовых узлов колёсных пар, содержащем ось, на концах которой установлены испытываемые подшипники, помещенные в буксы, опирающиеся на фундамент стенда, на котором непосредственно под осью установлен электромагнит, ось выполнена съемной, на ось напрессован шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком, поверхности полюсов сердечника электромагнита, обращенные к оси, выполнены вогнутыми, ответными цилиндрической поверхности шихтованного пакета, причем величина зазора между цилиндрической поверхностью шихтованного пакета и поверхностями полюсов сердечника электромагнита выполнена постоянной для обеспечения постоянной магнитной индукции по всей площади зазора.

Также технический результат достигается тем, что на ось может быть установлена промежуточная втулка, на которую напрессован шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком.

Изобретение поясняется чертежами:

- на фиг. 1 схематически изображен стенд для испытания подшипников буксовых узлов колесных пар;

- на фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1.

Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колёсных пар (далее по тексту - стенд) содержит ось 1, на концах которой установлены испытываемые подшипники 2, помещенные в буксы 3, опирающиеся на фундамент 4 стенда, на котором непосредственно под осью 1 установлен электромагнит 5. На ось 1, выполненную съемной, напрессован шихтованный пакет 6, набранный из колец 7 листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком. Кольца 7 шихтованного пакета 6 могут быть напрессованы на промежуточную втулку (на фиг. не показана) для осуществления возможности замены оси 1 без разборки шихтованного пакета 6. Поверхности полюсов 8 сердечника электромагнита 5, обращенные к оси 1 выполнены вогнутыми, ответными цилиндрической поверхности шихтованного пакета 6, причем величина зазора между цилиндрической поверхностью шихтованного пакета 6 и поверхностями полюсов 8 сердечника электромагнита 5 выполнена постоянной для обеспечения постоянной магнитной индукции по всей площади зазора.

Стенд работает следующим образом.

Ось 1 стенда приводится во вращение электродвигателем (на фиг. не показан), установленным со стороны одного из её торцов. От внешнего источника на катушку электромагнита 5 подают постоянный ток, в результате чего в магнитной цепи: северный полюс (N) электромагнита 5 - кольца 7 шихтованного пакета 6 - южный полюс (S) электромагнита 5 возникает магнитное поле, а между шихтованным пакетом 6 и полюсами 8 сердечника электромагнита 5 возникает сила магнитного тяжения, совпадающая с направлением действия радиальной нагрузки на испытываемые подшипники 2. Сердечник электромагнита 5 может иметь Ш-образную или П-образную форму.

Величину зазора между цилиндрической поверхностью шихтованного пакета 6 и поверхностями полюсов 8 сердечника электромагнита 5 выполняют постоянной, что обеспечит постоянную магнитную индукцию по всей площади зазора и, как следствие, равномерное вращение оси 1 стенда. Величину зазора между поверхностью шихтованного пакета и поверхностями полюсов электромагнита подбирают опытным путем исходя из необходимости соблюдения условия обеспечения максимально возможной силы тяжения электромагнита: чем меньше расстояние между указанными поверхностями, тем больше сила тяжения. При этом поверхности шихтованного пакета и полюсов электромагнита не должны соприкасаться друг с другом.

При вращении оси 1 переменное магнитное поле, возникающее в шихтованном пакете 6 наводит вихревые токи, направленные поперек колец 7 листовой электротехнической изотропной стали. Т.к. указанные кольца 7 покрыты диэлектриком и изолированы друг от друга, потери мощности от вихревых токов уменьшаются, нагрев оси 1 и подшипников 2 снижается, что позволит увеличить частоту вращения оси 1 при испытании подшипников 2.

Предложенная конструкция стенда позволит расширить функциональные возможности стенда, обеспечив возможность диагностирования подшипников различного типа, включая подшипники высокоскоростные и тяжелой серии.

Изобретение относится к области машиностроения и касается конструкции испытательной техники, предназначенной, в частности, для испытания подшипниковых узлов рельсовых транспортных средств. Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колёсных пар содержит ось, на концах которой установлены испытываемые подшипники, помещенные в буксы, опирающиеся на фундамент стенда, на котором непосредственно под осью установлен электромагнит, ось выполнена съемной, на ось напрессован шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком, поверхности полюсов сердечника электромагнита, обращенные к оси, выполнены вогнутыми, ответными цилиндрической поверхности шихтованного пакета, причем величина зазора между цилиндрической поверхностью шихтованного пакета и поверхностями полюсов сердечника электромагнита выполнена постоянной для обеспечения постоянной магнитной индукции по всей площади зазора. Шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, может быть напрессован на промежуточную втулку с возможностью ее установки на ось стенда. Технический результат - обеспечение постоянной магнитной индукции по всей площади зазора между поверхностями сердечника электромагнита, обращенными к оси, и осью стенда, а также увеличение допустимой частоты вращения оси стенда при испытании подшипников за счет уменьшения вихревых токов, возникающих в оси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стенд для испытания подшипников буксовых узлов колёсных пар, содержащий ось, на концах которой установлены испытываемые подшипники, помещенные в буксы, опирающиеся на фундамент стенда, на котором непосредственно под осью установлен электромагнит, отличающийся тем, что ось выполнена съемной, на ось напрессован шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком, поверхности полюсов сердечника электромагнита, обращенные к оси, выполнены вогнутыми, ответными цилиндрической поверхности шихтованного пакета, причем величина зазора между цилиндрической поверхностью шихтованного пакета и поверхностями полюсов сердечника электромагнита выполнена постоянной для обеспечения постоянной магнитной индукции по всей площади зазора.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что на ось установлена промежуточная втулка, на которую напрессован шихтованный пакет, набранный из колец листовой электротехнической изотропной стали, покрытых диэлектриком.