Устройство для определения коэффициента сцепления колес с рельсами Советский патент 1992 года по МПК B61K13/00 

Изобретение относится к вспомогательным устройствам для локомотивного транспорта, позволяющим оперативно и обоснованно назначать массу поезда.

Известно устройство для определения коэффициента сцепления колес с рельсами, состоящее из рамы с ходовыми колесами, измерительного ролика, установленного в вертикальных пазах ползуна, который связан с горизонтальными направляющими рамы vi с равноупругой балкой, защемленной другим концом в раме. Измерительный ролик состоит из двух стаканов с установленным между ними кольцевым постоянным магнитом, служащим для создания постоянного усилия прижатия измерительного ролика к рельсу. Кроме того, измерительный ролик соединен с рамой спиральными пружинами, предназначенными для создания тормозного момента.

Все устройство устанавливается на контролируемой поверхности рельса на ходовых колесах. Для регистрации коэффициента сцепления свободный конец равноупругой балки соединен с индикатором линейных перемещений, который также закреплен на раме.

Устройство работает следующим образом.

Для проведения измерений перемещают вручную раму устройства по контролируемой поверхности рельса на ходовых колесах. При этом измерительный ролик, находящийся в контакте с рельсом вращается и закручивает спиральные пружины, тем самым увеличивает тормозное усилие, действующее на измерительный ролик, Магнит- ный поток, образуемый кольцевым постоянным магнитом, замыкается через стаканы и контролируемую поверхность рельса. Это обеспечивает создание постоянных по величине и во времени магнитных сил притяжения между контактирующими поверхностями измерительного ролика и рельса.

В момент, когда тормозное усилие, созданное спиральными пружинами, превышает силу сцепления измерительного ролика с рельсом, происходит проскяпьзы- вание их контактирующих поверхностей,

to

ч ч

ю о ю о

что свидетельствуете возникновении маси- мальной силы сцепления. Эта сила через ползун, перемещающийся по направляющим, деформирует равнопругую балку. Величина этой деформации пропорциональна коэффициенту сцепления и регистрируется измерительным устройством, выполненным, например, в виде индикатора линейных перемещений.

Недостатком данного устройства явля- ется трудоемкость проведения замеров, поскольку после каждого опыта необходимо вручную поднимать измерительный ролик, ожидать при этом пока не раскрутится спиральная пружина и не прекратятся колебания самого измерительного ролика. Кроме того, за каждый опыт возможно установить только одно максимальное значение коэффициента сцепления. Все это приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик устройства.

Наиболее близким по технической сущности и результату является устройство для определения коэффициента сцепения колес с рельсами. Оно состоит из рамы с ходовыми колесами, измерительного ролика, установленного в вертикальных пазах ползуна, который связан с горизонтальными направляющими рамы и равноупругой балкой, са- щемленной другим концом. Ось измерительного ролика соединен с тормозными спиральными пружинами, другие концы которых защемлены. Кроме того, на оси измерительного ролика закреплено зубчатое колесо, оси которых охватывает скоба. Скоба шарнирно закреплена на угловом рычаге, шарнирно связанном с рамой, на дру- i ом конце которого также шарнирно закреплен поводок с зубчатым сектором, взаимодействующим с зубчатым колесом и губчатой шестерней с осью, расположенной в горизонтальных пазах, перемещающейся под действием пружин. Для регистрации коэффициента сцепления свободный конец балки соединен с индикатором линейных перемещений.

Устройство работает следующим образом. Для проведения замеров раму на ходовых колесах перемещают по рельсу. При этом измерительный ролик, контактируе- мый с поверхностью рельса вращается и закручивает спиральные пружины, проворачивает зубчатые колесо и сектор. С такой же скоростью вращаются ходовые колеса с зубчатой шестерней,

При закрчивании спиральных пружин и торможении измерительного ролика скорость его вращения будет уменьшаться в сравнении со скоростью ходовых колес и зубчатой шестерни Поскольку зубчатый

сектор одновременно контактирует с зубчатыми колесами и шестерней, то из-за разности скоростей его цнетр вращения будет обегать шестерню, поворачивая поводок,

угловой рычаг и поднимая при этом скобу. Скоба поднимается свободно до полного закручивания спиральных пружин, далее приподнимает ось измерительного ролика,

выводя его из контакта с контактируемой

0 поверхностью рельса, В этот момент зубчатый сектор выходит из зацепления с зубчатым колесом и благодаря этому спиральные пружины раскручиваются, а измерительный ролик под действием сил тяжести возвраща5 ется в исходное положение.

Во время подъема изменяется межосевое расстояние между зубчатыми колесом и шестерней. Поскольку зубчатая шестерня расположена на одной оси с ходовыми коль0 сами, опоры которых по направляющим могут перемещаться под действием пружин, то изменение указанного межосевого расстояния автоматически компенсируется.

После возвращения измерительного ро5 лика на поверхность рельса измерения могут многократно повторяться. Недостатком данного устройства являются плохие эксплуатационные характеристики, поскольку для определения

0 коэффициента сцепления необходимо произвести большое число повторений, при этом ожидать пока поднимется и опустится на рельс измерительный ролик, раскрутятся спиральные пружины, что неизбежно при5 водит к увеличению времени проведения замеров, дополнительному износу контак- таруемых поверхностей за счет ударов при возвращении измерительного ролика на рельс. Большое число повторений вызвано

0 случайным распределением коэффициента сцепления, главным образом зависящего от поверхностных загрязнений и влаги. Кроме того, вызвано погрешностями измерений, возникающих из-за возможных перекосов

5 измерительного ролика во время движения оси по направляющим.

Цель изобретения -улучшение эксплуатационных характеристик.

Это достигается тем, что в известном

0 устройстве для определения коэффициента сцепления колес с рельсами, содержащем раму, установленные на ней для опирзния на рельс ходовые колеса и измерительный ролик с соосной ему шестерней, смонтиро5 ванное на раме с возможностью продольного перемещения зубчатое колесо, установленное с возможностью зацепления с последним и с указанной шестерней с воз- можностью опирания своей осью на раму промежуточное зубчатое колесо и связанный с рамой индикатор линейных перемещений, оно дополнительно снабжено закрепленными на верхней част рамы по обе стороны от промежуточного зубчатого колеса и изогнутыми по дуге ок- ружности с центром на оси измерительного ролика направляющими, в которых установлена подпружиненная относительно них ось промежуточного зубчатого колеса, связанная с индикатором линейных перемеще- ний, а первое зубчатое колесо подпружинено относительно рамы.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Предлагаемое устройство состоит из рамы 1 с ходовыми колесами 2 и измерительного ролика 3, на оси которого закреплено зубчатое приводное колесо 4. Приводное колесо 4 взаимодействует с про- межуточным колесом 5, установленным в круговых направляющих 6 рамы 1, пружину 7, предназначенную для восприятия реакции в опоре промежуточного колеса 5. С противоположной стороны промежуточное колесо 5 взаимодействует с тормозным колесом 8, вращающимся вокруг своей эси в ползунах 9, которые связаны с горизонтальными направляющими 10 рамы 1 и пружинами 11, служащими для компенсации зазоров в зубчатом зацеплений между промежуточным колесом 5 и тормозным колесом 8. На тормозном колесе 8 установлен стопор, состоящий из колодок 12 и рычагов 13, предназначенный для создания сопро- тивления движению измерительного ролика 3.

Все устройство устанавливается на рельс 14 на ходовых колесах2 и измерительном ролике 3. Для регистрации коэффици- ента сцепления на раме 1 шарнирно закреплен рычаг индикатора перемещений 15, который связан с осью промежуточного колеса-5 и свободным концом опирается на ленту 16 осциллографа.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением замеров перемещают раму 1 вдоль рельса 14 на ходовых колесах 2 и измерительном ролике 3, При этом измерительный ролик 3 прижимается к исследуемой поверхности за счет силы тяжести устройства и вращает приводное колесо 4, промежуточное колесо 5 и тормозное колесо 8.

Для выполнения замеров прикладываем усилие к рычагам 13 (возможно вручную), которые прижимают колодки 12 с двух сторон тормозного колеса 8 и останавливают его вращение, но продолжаем движение рамы 1 вдоль рельса 14. Поскольку тормозное колесо 8 через промежуточное колесо 5 взаимодействует с приводным колесом 4, то будет останавливаться вращение вокруг оси измерительного ролика 3. Во время стопо- рения начнут увеличиваться силы в зацеплении зубчатых пар колес 4 и 5, колес 5 и 8, а следовательно, увеличится реакция в опоре промежуточного колеса 5. Причем реакция в опоре будет практически равна удвоенной окружной силе в зацеплении. За счет этого ось колеса 5 переместится по направляющим б и вызовет деформацию пружин 7.

Перемещение промежуточного колеса 5 по направляющим 6 приведет к появлению зазоров в зацеплении с колесом 8, что должно компенсироваться за счет смещения оси вращения тормозного колеса 8 в ползунах 9 по направляющим 10 под действием пружин 11.

По деформации пружин 7 с помощью рычага 15 и движущейся ленты 16 осциллографа можно судить о силе сцепления измерительного ролика 3 с рельсом 14, и о коэффициенте сцепления.

Таким образом, меняя уровень нагруже- ння рычагов 13, продолжая при этом движение рамы 1, возможно производить любое число замеров коэффициента сцепления с одной установки устройства на рел.се 14, снизив за счет этого время на подготовку и проведение измереьмй на 15-20%, а следовательно, улучшить эксплуатационные характеристики.

Применение подобных устройств позволяет обоснованно установить массу по- ездя с учетом степени загрязнения рельсового пути, а так же контролировать нагрузку на локомотив.

Формула изобретения Устройство для определения коэффициента сцепления колес с рельсами, содержащее раму установленные на ней для опирания ча рельсы ходовые колеса и измерительный ролик с соосной ему шестерней, смонтированное на раме с возможностью продольного перемещения зубчатое колесэ, установленное с возможностью зацепления с последним и с указанной шестерней к с возможностью опирания своей осью на раму промежуточное зубчатое колесо и связанный с рамой индикатор линейных перемещений, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, оно снабжено закрепленными на верхней части рамы по обе стороны от промежуточного зубчатого колеса и изогнутыми по дуге окружности с центром на оси измерительного ролика направляющими, в которых установлена подпружиненная относительно них ось промежуточного зубча- нейных перемещений, а первое зубчатое ко- того колеса, связанная с индикатором ли- лесо подпружинено относительно рамы.

Использование: вспомогательные устройства для локомотивного транспорта. Сущность: устройство снабжено закрепленными на верхней части рамы по обе стороны от промежуточного зубчатого колеса и изогнутыми по дуге окружности с центром на оси измерительного ролика направляющими, в которых установлена подпружиненная относительно них ось промежуточного зубчатого колеса, связанная с индикатором линейных перемещений, а первое зубчатое колесо подпружинено относительно рамы. 2 ил.

Фиг./

9иг.2

&

6 /2

/о

//

Л

™ /ly&wl W V

в $