Способ определения сопротивления качению объекта и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения сопротивления качению объекта, заключающийся в прокатывании объекта по покрытию под действием собственного веса и в измерении массы объекта, радиуса его тела качения, момента инерции его тел качения относительно оси, проходящей через центр масс, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, объект размещают на двухскатной плоскости с покрытием, затем скаты плоскости наклоняют навстречу друг другу под углом 5-8 к горизонту, измеряют время перемещения объектов вниз по каждому из двух смеж ных участков первого ската фиксированной длины и время перемещения объекта вверх по таким же смежным участкам второго ската, при этом силу сопротивления качению объекта находят из следующего соотношения Зп где Г - масса объекта; t - радиус его тела качения; п - количество тел качения; Э - момент инерции; t, и -t - время перемещения объекта вниз на двух смежных участках соответственно; 1 и время перемещения объекта вверх по смежным участкам; i ti ( - длины соответственно первого и второго смежных уча (Л стков; SJ - ускорение свободного падения 2.-Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее основание и наклонную плоскость, выполнен- -К ные со скатами, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности , оно снабжено шарниром, соедини ющим основание с наклонной плоскостью , а их скаты снабжены плитами ел верхнего покрытия, при этом скат наклонной плоскости контактирует через прокладку с ре1гулярным микрорелье . фом с кулачком, связанным с приводим и выполненным с регулярным микрорелье 4 Фом на рабочей поверхности, причем скат наклонной плоскости и скат основания снабжены тремя парами нормально разомкнутых контактов, расположенных попарно по разные стороны от оси шарнира и включенных в цепи управления действием электросекундомеров .

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 01 1 1/ О 4 Е !!;(: -! % Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3496473/18-10 (22) 02. 09. 82 (46) 30.07. 84. Бюл. Р 28 (72 ) E. Я. Крас ковский, Ю. A. Дружинин и P.Ä. Сухих (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта имени академика В.Н.Образцова (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 421891, кл. а 01 z, 1/04, 1972.

2. Кротов Л.П. Определение коэффициентов трения качения.. — В сб. Расчет деталей приборов и механизмов, вып. 137, Л., ЛИАП, 1980 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения сопротивления качению объекта, заключающийся в прокатывании объекта по покрытию под действием собственного веса и в измерении массы объекта, радиуса его тела качения, момента инерции его тел качения относительно оси, проходящей через центр масс, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, объект размещают на двухскатной плоскости с покрытием, затем скаты плоскости наклоняют навстречу друг другу под углам 5-8 к горизонту, измеряют время перемещения объектов вниз по каждому из двух смеж ных участков первого ската фиксированной длины и время перемещения объекта вверх по таким же смежным участкам второго ската, при этом силу сопротивления качению объекта находят из следующего соотношения

„„SU„„1105764 A где и — масса объекта; — радиус его тела качения; п — количество тел качения;

3 — момент инерции;

Ф и С вЂ” время перемещения объекта

Н <

2 вниз на двух смежных участках соответственно; и ta — время перемещения объекта и

2 1 вверх по смежным участкам;

Р„ н 0 — длины соответственно пер- Р9 вого и второго смежных участков; г — ускорение свободного падения

2. Устройство для осуществления { способа по п..1, содержащее основание и наклонную плоскость, выполнен- .ф ные со скатами, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьиаения точности, оно снабжено шарниром, соединя И ющим основание с наклонной плоскостью, а их скаты снабжены плитами верхнего покрытия, при этом скат нак- 49 лонной плоскости контактирует через прокладку с регулярным микрорельефом с кулачком, связанным с приводом и выполненным с регулярным микрорелье фом на рабочей поверхности, причем скат наклонной плоскости и скат основания снабжены тремя парами нормально разомкнутых контактов, расположенных попарно по разные сто- фо роны от оси шарнира и включенных в цепи управления действием электросекундомеров.

1105764

Изобретение относится к технике измерений, в частности методам и устройствам для определения ходовых свойств различных транспортных средств (вагонов,,локомотивов, автомобилей, тракторов и т.п.) и других объектов. 5

Известен способ определения сопротивления качению объекта, включающий операции присоединения к объекту динамометра, а к динамометру - буксировочного транспортного средства, прока1О тывания объекта по исследуемому дорожному покрытию с помощью укаэаинлго буксира и измерения сопротивления качению объекта по показаниям динамометра (13.

Известно также и устройство для реализации указанного способа - проушина, скрепленная с объектом, соединенная с динамометром, связанным с проушиной на буксире (1).

Известные способ и устройство обладают существенными недостатками, заключающимися в сложности, большой стоимости и энергоемкости осуществления, связанными с необходимостью применения специального букси овочного транспортного средства. К тому же, в процессе реализации такого способа с помощью укаэанного устройства возни" кает дополнительное сопротивление в узлах трения, что существенно снижает точность определения сопротивления качению объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо" соб, включающий операции определения 35 веса и радиуса катящейся части объек. та, измерения сближения катящейся части объекта и исследуемого покрытия вследствие их деформации и нахождения силы сопротивления качению объ- 4О екта иэ соотношения 52 l.

Устройство для реализации этого способа представляет собой скрепленный с объектом измерительный индикаторный щуп, введенный в контакт с до- 45 рожньм покрытием (2j.

Основной недостаток данного сггособа заключается в малой точности определения сопротивления качению вследствие больших ошибок при измерении весьма небольшого сближения катящего. ся объекта и дорожного покрытия, а также нестабильного их характера при некоторых видах покрытий (асфальт, грунт и т.п.) . Затруднительно точное определение сближения и аналитическим методом ввиду трудности определения модуля упругости первого ряда некоторых покрытий и их неоднородиости.

Цель изобретения — повышение точ60 ности измерений.

Поставленная цель достигается тем,,что согласно способу.определения сопротивления качению объекта, Заключающемуся в прокатывании объекта по покрытию под действием собст- 65 венного веса и в измерении массы. объекта, радиуса его тела качения, момента инерции его тел качения отно сительно оси, проходящей через центр масс, объект размещают на двухскатной плоскости с покрытием., затем ска. ты плоскости наклоняют навстречу друг другу под углом 5-8 к горизонту, измеряют время перемещения объек. тов вниз по каждому иэ двух смежных участков первого ската фиксированной длины и время перемещения объекта вверх по таким же смежным участкам второго ската, при этом силу сопро,тивления качению объекта находят из следующего соотношения

Р= — im где я — масса объекта; радиус его тела качения; ь — количество тел качения;

Э вЂ” момент инерции; и 1" — время перемещения объекта н

2 вниз на двух смежных участках соответственно;

1 и Ф вЂ” время перемещения объекта

2 вверх по смежным участкам; н 1 — длины соответственно перво2 го и второго смежных участков; ускорение свободного падения.

Кроме того, устройство для опреде ления сопротивления качению объекта, содержащее основание и наклонную плоскость, выполненные со скатами, снабжено шарниром, соединяющим основание с наклонной плоскостью, а их скаты снабжены плитами верхнего покрытия, при этом скат наклонной плоскости контактирует через прокладку с регулируемым микрорельефом с кулачком, связанным с приводом и выполненным с регулярным микрорельефом íà ра. бочей поверхности, причем скат наклонной плоскости и скат основания снабжены тремя парами нормально разомкнутых контактов, расположенных попарно по разные стороны от оси шар. нира и включенных в цепи управления действием злектросекундомеров.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ определения сопротивления качению объекта; на фиг. 2 — устройство для его реализации.

Согласно изобретению способ определения сопротивления качению объекта 1 (фиг. 1) включает следующие операции.

Вначале измеряют:.ыссу объекта 1, например колесной пары, желеэнодорож1105764 ного вагона, локомотива, автомобиля, валков прокатного стана и др. Измерение производят, например, с . помощью напольных весов. После этого измеряют радиус тел качения. Затем одним из известных способов определяют мо! мент инерции каждого из этих тел качения относительно оси, проходящей через центр масс. Далее на ровной двухскатной рабочей плоскости 2,2 размещают исследуемое сменное .дорожное покрытие 3,3 (железнодорожные рельсы, бетонные, асфальтовые, грунтовые и др.), плиты с мерными участ ками 4,4 и 5,5 . Затем при горизонтальном положении рабочей плоскости 15 самоходом или с помощью буксировочного средства; например лебедки, объект размещают на ней на некотором расстоянии от фиксированного мерного участка и закрепляют его. После этого ска-7р ты плоскости наклоняют навстречу друг другу под требуемыми углами 5-8 к горизонту. Наклон осуществляют либо с помощью механических устройств, таких как в предложенном устройстве для реализации способа, либо с помощью гидравлических, пневматических и других механизмов. Угол наклона скатов должен быть таким, чтобы исклю. чалось проскальзывание при качении 2 ° 2 объекта с(,асд -с1 о, f — коэффи; 2 о циент трения скольжения колес объек- 35 та по материалу исследуемого дорожного покрытия; 1 — радиус инерции тел качения и обеспечивалось прокатывание объекта по мерным участкам и 2 сменного дорожного покрытия в 4р обоих направлениях. Затем освобождают объект и дают ему возможность свободно скатиться вниз со ската рабочей плоскости, на котором он был установлен, и вкатиться по инерции на проти- 45 воположный скат. В процессе прокатывания объекта при замыкании им контак тов электросекундомеров, размещенных в начале и конце смежных мерных участков 4 и 5 сменного дорожного покрытия 3, на первом скате 2 фиксированНоА длины О„ и Р (сверху вниз) измеряют время 1"„ и 1" перемещения объекта по этим участкам. При вкатывании объекта на противоположный скат 2 и замыкании им контактов электросекун-55 домеров, размещенных в начале и конце смежных мерных участков 5 и 4 сменного дорожного покрытия 3 на скате 2, таких же, что и на скате

2, и имеющих длину Р и Р„ (снизу 60 вверх), измеряют время t и 1„ перев мещения объекта по этим участкам.

После определения ряда значений времени t„, ", 42 и „ движения объекта по участкам фиксированной длины 65 на двух противоположных скатах находят силу F сопротивления качению объекта из следующего соотношения а

° ) (а -a.l(t-((а +«„)/у (, где ь — среднее значение замедления объекта при вкатывании на

ci-ат 2

4„ — те же ускорения при скатывании со ската 2 — ускорение свободного падения.

Устройство на фиг. 2 содержит объект качения 1, скаты 2 и 2, пли" (ты верхнего покрытия 3 и 3, имеющие попарно одинаковые участки 4,4 и

5,5, шарнир б, основание 7, прокладку 8 с регулярным микрорельефом 9, поворотный кулачок 10 с регулярным . микрорельефом 11. Кулачок связан с приводом 12. Скаты снабжены тремя парами нормально разомкнутых контактов 13, 14, 15, электросекундомеров 16.

Устройство работает следующим обра зом.

Вначале на скате 2 наклонной плоскости, установленной в горизонтальное положение, размещают плиты исследуемого верхнего покрытия 3. Такие же плиты 3 размещают и на скате 2. Затем своим ходом или с помощью буксировочных средств (лебедки, толкателя и т.п.) на скате 2 плоскости размещают объект 1 (колесную пару, железнодорожный вагон, локомотив, автомобиль, валки прокатного стана и пр.J, закрепляя его в крайнем положении. Далее наклонную плоскость поворачивают относительно шарнира 6 соединения ее с основанием 7. Поворот осуществляют включением в работу привода 12. Привод поворачивает кулачок 10 с регулярным микрорельефом 11 на его рабочей поверхности. Кулачок при повороте давит на рабочую поверхность прок. ладки 8 с регулярным мик1зорельефом 9 и приподнимает конец наклонной плоскости, поворачивая ее относительно шарнира б. Регулярный микрорельеф на поверхностях кулачка с;прокладкой

1105764

Оие I

ВНИИПИ Заказ 5587/32 Тираж 823 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 плоскости обеспечивает повышенную износостойкость за счет надежной смаэ ки, раэмещающейся в регулярной сети микровпадин. Поворот плоскости со скатом 2 осуществляется до угла eL к горизонту. Величина угла с назначает. ся, исхрдя из изложенного условия отсутствия проскальзывания колес и обеспечения прокатывания объекта по участкам „ и в обоих направлениях. В результате поворота наклонной плоскости со скатом 2 образуется дву. скатная поверхность 2,2 с углами d. при вершине в шарнире 6. После наклона плоскости со скатом 2 на требуемый угол приводят в готовность цепи 15 управления действием секундомеров 16 и нормально разомкнутые пары контактов 13,14 и 15 их включения катящимся объектом. Затем объект освобождают и он свободно катится вниз по пли-Я там 3 наклонной плоскости 2 со скатом ч вкатывается на плиты 3 ска-! та 2 .. При этом последовательным замыканием контактов 13,14 и 15 на наклонной плоскости со скатом 2 и контак тов 15, 14 и 13 на скате 2 цепей управления действием электросекундомеров 16 фиксируется время перемещения объекта по мерным смежным участкам

4,5 плит 3 наклонной плоскости со скатом 2 и участкам 5 и 4 плит 3 ската 2 . После этого описанным споI собом находится сопротивление качению объекта по исследуемому покрытию.

Предлагаемые способ и устройство для его реализации по сравнению с ба1 эовым объектом, за который принят прототип, обладает рядом преимуществ, обеспечивающих существенные положительные эффекты.

При этом увеличивается точность определения сопротивления качению объекта за счет возможности усреднения его значений, полученных для нескольких мерных участков наклонной плоскости с используемым дорожным покрытием (точность увеличивается на

20-30%).