Измерительный преобразователь перемещений Советский патент 1991 года по МПК B61K9/12 G01B7/04 

СО

с

Изобретение относится к бесконтактно- му измерению перемещений ферромагнитных масс. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем измерения износа поверхности катания перемещающегося по рельсу колеса. Измерительный преобразователь перемещений имеет диэлектрическую пластину 1, на которой выполнены печатные обмотки 2-5, которые включены в смежные плечи дифференциальной неравновесной мостовой схемы переменного тока. Пластина 1 закреплена на шейке рельса 14. 4 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к системам измерения, контроля и диагностики ходовых частей подвижного состава, и может быть использовано в устройствах для бесконтактного измерения износа поверхностей катания (предельного и неравномерного проката) колес на ходу поезда.

Цель Изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения измерения износа поверхности катания перемещающегося по рельсу колеса.

На фиг. 1 показана конструкция чувствительного элемента измерительного преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема включения печатных обмоток; на фиг. 3 - формы выходных сигналов, характеризующих средний износ колес V6 (прокат) и неравномерный износ AVe; на

фиг. 4 - один из вариантов размещения чувствительных элементов для обеспечения бесконтактного измерения неравномерного износа поверхностей катания колес по всей длине его окружности.

Измерительный преобразователь состоит из диэлектрической пластины 1, на которой выполнены печатные обмотки 2-5, первые из которых 2 и 3 принадлежат одной катушке индуктивности, а другие 4, 5 - другой катушке индуктивности, электрически соединенные между собой последовательно-согласно и включенные в смежные плечи дифференциальной неравновесной мостовой схемы переменного тока. Плечами отношения этого моста являются секции вторичной обмотки питающего трансформатора б, подключенного к высокочастотному генератору 7 с кварцевой стабилизацией частоты.

О 00

4

«Ј N

СО

Полезный сигнал снимается с катушки индуктивности 8, индуктивно связанной с катушкой 9, включенной в диагональ мостовой схемы. Этот сигнал подается через избирательный усилитель 10 на фазочувст- вительный детектор 11 и через фильтр нижних частот 12 - на регистратор.

При отсутствии в зоне чувствительности печатных обмоток 2-5 преобразователя гребня колеса 13 мостовая схема уравновешена по активной и реактивной составляющим, поэтому ток в измерительной диагонали равен нулю.

При заходе гребня колеса в зону чувствительности преобразователя изменяется индуктивность сначала первой (ев), а затем второй (ва) катушке индуктивности (фиг. 2). В измерительной диагонали по катушке 9 течет ток

I К (Lee - UB) - К (1ав - Цв), где К - коэффициент пропорциональности, В/Ом2;

LCB, LaB - сопротивление обмоток переменному току, Ом.

В процессе калибровки Измерительного преобразователя изменением коэффициента усиления избирательного усилителя 10 на выходе фильтра нижних частот 12 устанавливают исходное значение амплитуды напряжения U0 (фиг. 3), равное нулевому значению износа колеса (Ah О, А б О, д 60; HI Но).

Если поверхность катания колеса имеет износ Ah, то на эту же величину возрастет высота гребня колеса HI Н0 + Ah и уменьшается начальный зазор д до Ah . На выходе измерительного преобразователя амплитуда сигнала увеличится на величину U«Г , пропорциональную уменьшению зазора 60 , т.е. Ah - износу колеса.

В момент перехода гребня колеса из зоны чувствительности первой катушки (4, 5) в зону чувствительности второй (2, 3) знак выходного сигнала меняется на обратный. Неравномерность износа колеса оценивают по размаху переменной составляющей выходного сигнала AU, наложенной на сигналы трапецеидальной формы, характерные для равномерного износа (проката) колес. Длительности положительной и отрицательной полуволны сигналов прямо пропорциональны длинам печатных обмоток плоских катушек индуктивности « и обратно пропорциональны скорости движения поезда Vn.

При действии на преобразователь электромагнитных помех токи в смежных плечах

моста изменяются одновременно на одну и ту же величину, а в измерительной диагонали ток остается неизменным. Если под действием вибрации или прогиба рельса 14 под

нагрузкой пластина с печатными обмотками 2-5 изгибается, то изменения сопротивления верхних и нижних обмоток соответственно 2, 5 и 3, 4 имеют разные знаки. Последовательное включение их в плечи мос0 товой схемы делает преобразователь нечувствительным к этим влияющим факторам.

Для измерения равномерного износа колес достаточно на каждом рельсе установить по одному такому измерительному

5 преобразователю, а для измерения неравномерного износа количество преобразователей на каждом рельсе должно быть не менее двух для пассажирских вагонов с базой тележки 0МИН 2400 мм (UK 3000 мм)

0 и не менее 3 для грузовых вагонов (0МИН 1200 мм).

На фиг. 4 показан один из вариантов размещения в пути преобразователей для измерения равномерного и неравномерно5 го износа колес грузовых вагонов. На контрольном участке пути, длина которого равна длине окружности колеса максимального диаметра DK, закреплены три измерительных преобразователя. Зажимов 15

0 может быть от одного до трех. Они устанавливаются между шпалами 16. Максимальная длина преобразователя п меньше минимального расстояния lo между осями смежных тележек 8-осного вагона. В этом

5 случае в зоне чувствительности каждого преобразователя может быть только одно колесо, что позволяет точно указать адрес неисправной колесной пары в вагоне. Формула изобретения

0 Измерительный преобразователь перемещений, содержащий размещенные одна за другой индуктивные катушки, обмотки которых включены в смежные плечи дифференциальной неравновесной мостовой схе5 мы переменного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения из- мерения износа поверхности катания перемещающегося по рельсу колеса, обмот0 ки катушек имеют каждая две секции, соединенные последовательно-согласно выполненные из проводников, уложенных в одной плоскости зеркально на одной и другой поверхностях диэлектрической пласти5 ны, закрепляемой на элементах рельса под его головкой перпендикулярно плоскости его симметрии.

13

фие.2

фие.З

16

/

13

ФигМ