Устройство контроля нагрева букс рельсовых транспортных средств Советский патент 1979 года по МПК B61K9/04 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройстзая контроля температуры букс пассажирских вагонов с подшипниками качения. Известно устройство контро-чя нагрева букс рельсовых транспортных средств, содержащее датчик температуры буксы, выполненный в виде двуплечего измерительного моста, в одно Нлечо которого еключены последовательно датчик температуры окружающей среды и резистор, а в другое плечо - датчик нагрева буксового подшииника и резистор, при этом в одну из диагоналей двуплечего измерительного моста включен источник питания, а к другой, являющейся выходом дат;ика температуры буксы, подключены параллельно датчик повреждения буксового подшипника и датчик повреждения шейки оси колеса, к выходам которых подключены индикаторы «Предупреждение и «Тревога, и датчики короткого замыкания и обрыва цепи датчика температуры буксы, к выходам которых подключены индикаторы «Замыкание и «Обрыв {, 2. Выполнение датчика температуры буксы в виде измерительного моста позволяет для каждого из событий: повреждение подшипника, повреждение шейки оси колесной пары, обрыв или заазыкакне цепи датчика температуры буйсы получить на выходе датчика температуры буксы определенную велич ку и по.пярность напряжения. Это, в свою очередь, позволяет регистрировать не тол1ло повреждения подшипника н шейки оси колесной пары, ко н неисправности цепи датчика температуры буксы. С точки зрений обеспечения безопасност. движения опасными событияаи являются: повреждение шеЗкн оси н повреждение подшипника и следующее за ним замыкание или обрьгв цепи датчика температуры буксы. Повреждение шейки оси, к которой приложена часть веса вагона, ведет к потере устойчнвостн последнего и является непосредственной угрозой безопасности движения. Поэтому при срабатывании датчика повреждения шейки оси требуется экстренная остановка поезда. Повреждению шейки оси всегда предшествует повреждение подшипника. Поэтому в случае возникновения событий: а) повреждение подшипника и б) замыкание или обрыв цепи датчика температуры буксы также необходима экстренная остановка. Это обусловлено тем, что поврежденный датчик температуры буксы не позволяет получать достоверных данных о развитии повреждения подшипника, которое иногда может привести к повреждению шейки оси. В то же время устройство не может отличить опасное событие - повреждение шей ки оси - от повреждения цепи датчика температуры буксы. Таким образом, при двух различных событиях: при обрыве или замыкании цепи датчика температуры буксы при исправном подшипнике и повреждении подшипника и следующим за ним замыкаНИИ или обрыве цепи датчика температуры буксы показания устройства будут одинаковыми, а именно, в обоих случаях будет включен индикатор обрыва или замыкания В связи с этим при работе с известным устройством необходимо организовать постоянное наблюдение за его показаниями, что потребует увеличения численности обслуживающего персонала. Это является его недостатком. Цель изобретения - повышение эксплуатационных качеств устройства. Для этого в предлагаемое устройство вводится блок памяти одновременности событий, к двум входам которого подключены элементы обнаружения повреждения подшипника и шейки оси колеса, к двум другим входам подключены выходы элемента обнаружения короткого замыкания и датчика температуры буксы, а к выходам - индикаторы «Предупреждение и «Тревога. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. К выходам датчика 1 температуры буксы подключены элементы 2, 3, 4, 5 обнаружения, соответственно повреждения подшипника буксы, шейки оси колеса, короткого замыкання и обрыва цепей датчика температуры буксы. К входам блока 6 памяти одновременности событий подключены выходы элементов 2 и 3 обнаружения повреждения подшипника и шейки оси колеса, а также выходы элемента 4 обнаружения короткого замыкания и датчика I, а к выходам - индикаторы 7 «Предупреждение и «Тревога. К выходам элементов 4 н 5 обнаружения короткого замыкания и обрыва подключены соответственно индикаторы 8 «Замыкание и «Обрыв. Работа устройства, При равенстве температур буксового подшипника и окружающей среды двуплечий измерительный мост сбалансирован и на выходе датчика 1 температуры буксы (диагональ измерительного моста) напряжение отсутствует. ЕС.ПИ температура подшипника превышает температуру окружающей среды, измерительный мост разбалансируется и на выходе датчика 1 температуры буксы появляется напряжение, пропорциональное разности вышеуказанных температур. Обрыв или замыкгч е электрической цепи датчика 1 температуры буксы или датчика нагрева подшипника значительно увеличивают величину разбаланса моста и на выходе датчика 1 температуры появляется напряжение, величина которого существенно превышает величину напряжения, возникающего при нагреве подшипника. При этом обрыву электрической цепи соответствует положительная, а замыканию - отрицательная полярности напряжения. Повреждение подшипника приводит к резкому возрастанию его температуры. Поэтому существенное увеличение скорости нагрева подшипника свидетельствует о возникшем в нем поврежд нии, даже если абсолютная величина его нагрева не достигла критического уровня. Нарастание температуры неисправного буксового подшипника подчиняется закону t Л-е +С,(I) где к, Л н С - постоянные; X - время. Скорость изменения температуры во времениOL A.if F-7/1 A, С a с учетом (1) t Из формулы (2a) следует, что вместо измерения скорости изменения температуры в подшипниках можно измерять абсолютную величину температуры с некоторым масштабным коэффициентом. Это позволяет существенно упростить датчик повреждения подшипника, который срабатывает, когда скорость увеличения температуры буксы превышает некоторую величину. Величина критического уровня перегрева буксы, при котором дальнейшая эксплуатация ее недопустима, определяется из предельного значения температуры шейки оси колесной пары. Перегрев шейки оси свыше указанной температуры приводит к изменению структуры металла, и, как следствие, к потере прочности шейки оси. С учетом протекания процессов передачи тепла от поврежденного подшипника к шейке оси и верхней части корпуса буксы расчитывается величина критического уровня перегрева буксы, на которую настраивается датчик повреждения шейки оси. С учетом изложенного опишем работу предлагаемого устройства. При повреждении подшипника на выходе датчика 1 температуры буксы появляется напряжение, пропорциональное скорости нарастания его температуры, под действием которого срабатывает элемент 2 повреждения подшипника. Напряжение, возникающее в этом случае на выходе элемента 2,поступает на вход Xt блока 6 памяти одновременности событий. Здесь оно «запоминается и поступает к индикатору 7 «Предупреждение и В и1ючает его. Если вслед за повреждением подшипника произойдет замыкание или обрыв цепи датчика I температуры буксы, на его выходе появится напряжение, под действием которого элемент 2 отключится, а сработает элемепт 4 замыкания или элемент 5 обрыва цепи. Допустим, что произошло замыкание цепи. В этом случае сработает элемент 4, который включит индикатор 8 «Замыкание и подаст напряжение на вход jKj блока 6 памяти одновременности событий. В блоке б происходит сравнение напряжения, поступившего с элемента 4 замыкания цепи, с наличием напряжения в его памяти. Поскольку замыканию цепи датчика предшествовало повреждение подшипника, в памяти блока 6 будет записано иапряжение, поступившее ранее с элемента 2. Под действием двух указанных напрйжений сработает блок 6 и включит индикатор 7 «Тревога. При обрыве цепи датчика 1 работа устройства аналогична вышеописанному. Только в этом случае работает элемент 5 обрыва цепи, а напряжение на вход х б;увка б поступит непосредствен во с выхода датчика 1 температуры буксы. Такой способ подключения обусловлен сменой полярности напряжения, возникающего на выходе датчика 1 при обрыве его цепи.

Если замыкание или обрыв цепи датчика 1 температуры буксы произойдет при исправном подшипнике, элемент 2 не сработает, в памяти блока 6 не будет записано напряжение., В этом случае под действием напряжения, возникшего на. выходе датчика 1 сработают элемент 4 или элемент 5, которые включат индикаторы 8 «Замыкание или «Обрыв соответственно. При этом напряжение, поступившее на входы л или ха блока 6 не приведет к его срабатыванию, так как в памяти блока б будет отсутствовать запись «напряжение повреждения подшипника.

В случае, если повреждение подшипника приведет к повреждению шейки оси, величина напряжения, возникпюго на выходе датчика 1 температуры буксы достигнет порога срабатывания элемента 3 повреждения шейки оси. Элемент 3 срабатывает и подаст напряжение на вход Xi блока 6, которое, минуя схемы памяти и сравнения блока, приведет к непосредственному срабатыванию его исполнительных элементов, которые, в свою очередь, включают индикатор 7 «Тревога.

Таким образом, при испольэоваини указанного устройства отпадает необходимость в постоянном наблюдении за его показаниями, что способствует повышению уровня безопасности движения поездов.

Формула изобретения

Устройство контроля нагрева букс рельсовых транспортных средств, содержащее датчик температуры буксы, к выходу которого подключены элементы обнаружения короткого замыкания и обрыва его цепей с соответствующими индикаторами, повреждения подшипника буксы и шейки оси колеса с индикаторами «Предупреждение, «Тревога, отличающееся тем, что, с целью повышения его эксплуатационных качеств, введен блок памяти одновременности событий, к двум входам которого подключены элементы обнаружения повреждения подшипника буксы и шейки оси колеса, к двум другим входам подключены выходы элемента сИбнаружения короткого замыкания и датчика температуры буксы, а к выходам - индикаторы «Предупреждение и «Тревога.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент ФРГ № 2.152.495, кл. 20 d 13/03, Ш73.

2.Патент СССР № 522781, кл. В 61 К 9/04, 1973.

Предупреждение

SoMttnanue