Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель изобретения - повышение оперативности измерений исохранение безопасности движения..- Устройство содержит типовую железнодорожную колесную пару с размещенными на ней полумостовыми схемами 1-6, тензометрические усилители 7-12, синхронизирующий 13 и тактовый 14 генераторы , блок 15 управления, блок

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (5D 4 С 01 L 1/22, G 01 L 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3895537/24 — 10 (22) 16.05.85 (46) 23.05.87. Бюл. У 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (72) А.Я.Коган, В.А.Коваль и А.Н.Кажаев (53) 53 1.781(088.8) (56) Труды. ВНИИЖТ. Вып. 308. М,:

Транспорт, 1965, с. 84-86.

Вестник ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1972, И- 1, с. 23-27 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И БОКОВЫХ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

МЕЖДУ КОЛЕСОМ И РЕЛЬСОМ (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения — повышение оперативности измерений и. сохранение безопасности движения.

Устройство содержит типовую железнодорожную колесную пару с размещенными на ней полумостовыми схемами 1-6, тензометрические усилители 7- 12, синхронизирующий 13 н тактовый 14 генераторы, блок 15 управления, блок

13

16 электронных ключей вертикальной силы, блок 17 электронньгх ключей боковой силы и блоки 18-20 определения направления действия боковой силы.

Введение новых элементов и обраэова12412 ние новых связей между элементами устройства позволяют расширить функциональные возможности устройства путем проведения спектральното анализа. 1 з.п. ф-лы. 8 ил.

Изобретение относится к приборо— строению, в частности к измерительным устройствам для измерения и регистрации сил взаимодействия колеса с рельсом.

Цель изобретения — повышение оперативности измерений и сохранение безопасности движения, а также расширение функциональных воэможностей путем проведения спектрального анализа.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения вертикаль— ных и горизонтальных сил взаимодействия между колесом и рельсом; на фиг. 2 — расположение тензорезисторов схем для измерения вертикальных и горизонтальных сил; на фиг. 3 и

4 — соединение тензорезисторов в схемы соответственно для измерения вертикальных и горизонтальных сил.; на фиг. 5 и 6 — сигналы схем измерения соответственно вертикальных и горизонтальных сил; на фиг . 7 — графики сигналов вертикальных сил и производимые над ними предлагаемым устройством операции: а,б,в — сигналы вертикальных сил измерительных схем 1,3 и 5 соответственно: 30 г,д,е — информативные значения сигналов вертикальных сил;ж — сигнал вертикальных сил на выходе измерительного устройства; з, и — сигналы синхронизирующего и тактового генерато- 35 ров соответственно; на фиг„ 8 — графики сигналов горизонтальньгх сил и производимые над ними устройством операции: а,б,в — сигналы горизонтальных сил измерительных схем 2,4 и 6 соответственно; г,д,е — информативные значения сигнапов горизонтальных сил; ж — сигнал горизонтапьных сил на выходе измерительного устройства з, и — сигналы синхрони— 45 зирующег о и тактового генераторов соответственно.

Устройство содержит типовую железнодорожную колесную пару с размещенными на ней полумостовыми схемами 1-6, тензометрические усилители 7-12, синхронизирующий 13 и тактовый 14 генераторы, блок 15 управления, блок 16 электронных ключей вертикальной силы, блок 17 электронных ключей боковой силы, блоки

18-20 определения направления действия боковой силы.

Каждая из измерительных схем 1-6 состоит из четырех тензорезисторов, размещенных на концах двух взаимно перпендикулярных диаметров и включенных в полумостовую схему.

Схемы 3 и 4 размещены на диаметрах о повернутых на 30 относительно диаметров, на которых размещены первая и вторая полумостовые схемы. Схемы

5 и 6 размещены на диаметрах поверо

> нутых на 60 о THocvòåëьно диаметров, на которых размещены первая и вторая полумостовые схемы. Схемы

1, 3 и 5 размещены на внутренней стороне диска колеса на окружности, радиус которой составляет 0,6-0,7 радиуса диска колеса, и служат для измерения вертикальной силы. Схемы

2,4 и 6 размещены на наружной стороне диска коле< а на окружности, радиус которой составляет 0,6-0,7 радиуса диска колеса, и служат для измерения боковой силы.

Синхрониэирующий I енератор выполнен в виде 12-зубой шестерни, размещенной на оси колесной пары,взаимодействующей с концевым выключателем, размещенным на буксе колесной пары. Радиусы зубьев шестерни совпадают по направлению с радиусами диска колеса, на которых размещены тенэорезисторы. Синхрс-.нпзирующий гене13124 ратор вырабатывает импульсы, синхронизированные с информативными значениями сигналов измерительных схем (вертикальных и боковых сил).

Тактовый генератор выполнен в виде диска с выступом, размещенным на оси колесной пары, взаимодействующего с концевым выключателем, размещенным на буксе колесной пары. Радиус выступа диска тактового генерато- 10 ра совпадает по направлению с радиусом на котором размещен первый тензорезистор первой полумостовой схемы. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, синхронизированные с инфор- 15 мативным значением сигнала, вырабатываемого первым тенэорезистором первой полумостовой схемы.

Устройство работает следующим образом. 20

При качении колеса по рельсу сигналы со схем 1,3 и 5 измерения вертикальных сил, подключенных к входам тензометрических усилителей

7-9, поступают на входы блока 16 электронных ключей вертикальной силы. При повороте измерительных диаметров схем перпендикулярно к рельсу с генератора 13 на вход блока

15 управления поступают синхронизиру-30 ющие импульсы, которые управляют

его работой. По мере поступления синхронизирующих импульсов блок 15 осуществляет последовательное подключение информативных значений сигна- 35 лов вертикальных сил с измерительных схем через блок 16 на регисирирующий канал.

Включение измерительной системы 40 производится синхронизирующим импульсом с генератора 14, когда тензорезистор R находится в нижнем положении на радиусе, перпендикулярном рельсу. 45

Сигналы со схем 2,4 и 6 измерения боковых сил подключенных к входам тензометрических усилителей 10- 12, поступают на первые входы блоков определения направления действия боковой силы 18-20. На вторые входы блоков 18-20 поступают сигналы со схем измерения вертикальных сил.Блоки 18-20 работают на совпадение фаз входных сигналов. При отрицательной полярности сигнала вертикальной силы, сигнал боковой силы поступает на вход блока 17 инвертированным, в остальных случаях — без изменения по1

Введение полумостовых схем 4 и

6 для измерения горизонтальной силы и подключение их через тензометрические усилители и блоки определения направления действия боковой силы по второму блоку электронных ключей, позволяет получать за один оборот колеса двенадцать информативных значений горизонтальной силы, автоматически определять направление ее действия и регистрировать эти значения последовательно на один регистрирующий канал.

Радиусы окружностей, на расположены тензорезпсторы тельных схем, равные 0,6-0, са диска колеса, подобраны которых измери7 радиуэкспериментально.

12 4 лярности. Блок 15 осуществляет последовательное подключение информативных разнополярных значений боковой силы (в зависимости от направления действия боковой силы) с измерительных схем через блок 17 на регистрирующий канал.

Указанный способ размещения и включения тенэорезисторов на диске колеса и порядок их включения в измерительные схемы позволяет при измерении вертикальных сил исключить влияние горизонтальной силы, действующей на колесо, и, наоборот, при измерении горизонтальных сил исключить влияние вертикальной силы и измерять сами силы при углах о поворота колеса 30(n-1),30(n-1)+

+90, 30(п-1) +180 и 30 (п-1) +270, (где n = 1, 2, 3 — число измерительных схем) с наименьшими погрешностями. Ординаты сил, измеренные при указанных углах поворота колеса,являются информативными (правильными).

Введение дополнительных тензоре3HcTQpoB R,R6,Ry H Rg H первую и вторую полумостовые схемы позволяет в два раза уменьшить интервал между последовательными измерениями вертикальных и горизонтальных сил.

Введение полумостовых схем 3 и

5 для измерения вертикальной силы и подключение их через тензометрические усилители K первому блоку электронных ключей позволяет за один оборот колеса получать двенадцать информативных значений вертикальной силы и регистрировать их последовательно на один регистрирующий канал.

13124 l2 относительно размещены пер вые схемы, а

-.oâûå схемы р

20 повернутых на же диаметров, ратар выпалне бой шестерни, лесной пары

Изобретение приближает точечный метод измерений к непрерывному методу, что приводит к повышению достоверности информации при сохранении точности в условиях наличия случайной помехи, расширению частотного диапазона измеряемых сил, делает возможным проведение спектрального анализа сил взаимодействия колеса с рельсом, позволяет автоматизировать обработку экспериментальных данных, повышает оператиннасть измерений.

Ф о р м у л а и з а б р е т е н и я

1. Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимадействия между колесом и рельсам„ содержащее железнодорожную колесную пару, первый и второй тензареэисторы размещены на внутренней стороне диска колеса на одном диаметре па разные стороны от оси и включены в перную полумостоную схему, третий и четвертый тензарезистары размещены на наружной стороне диска колеса на там же диаметре па разные стороны от оси и включены во вторую палумостовую схему, и первый и второй усилители, соединенные с первой и второй полумостоными схемами соответственна, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения оперативности измерений и сохранения безопасности движения, в него введены пятый„ шестой, седьмой и восьмой тензорезистары, при этом пятый и шестой тензарезисторы размещены на внутренней стороне диска на одном диаметре,пер— пендикулярнам диаметру, на котором размещены первый и второй тензареэисторы, первый, второй, пятый и шестой тензорезисторы размещены на окружности, радиус которой составляет

0,6-0,7 радиуса диска колеса, седьмой и восьмой тензарезисторы размещены на наружной стороне диска колеса на одном диаметре, перпендикулярном диаметру, на котором размещены третий и четвертый тензорезистары„ третий, четвертый, седьмой и восьмой тензореэисторы размещены на окружности, радиус которой составляет

0,6-0,8 радиуса диска колеса, пятый и шестой тензарезистары нключены н первую полумастовую схему последовательно с первым и вторым тензарезисторами саатветстненна, а седьмой и восьмой тензарезистары включены на вторую полумаставую схему последовательна с третьим и четвертым тензореэистарами соответственно.

2. Устройство па и. 1, а т л ич а ю щ е еся тем,,чта, с целью расширения функциональных возможностей путем проведения спектрального анализа, в него введены третья, четвертая, пятая и шестая палумостовые схемы, тактовый и синхронизирующий I енератары, блок управления, первый и второй блоки электронньус ключей, каждыи из которых снабжен тремя входами и одним выходом, первый,второй и третий блоки определения направления действия боковой силы,третья и четвертая полумостоные схемы разо мещены на диаметрах, повернутых на 30 диаметров, на которых вая и вторая палумастопятая и шестая полумосазмещены на диаметрах, о

60 относительно тех синхранизирующий генен в виде дненадцатизураэмещеннай на аси ковзаимодействующей с концевым выключателем, размещенным на буксе колесной пары, тактовый генератор выполнен н ниде диска с выступом, размещенным на аси колесной пары и взаимодействующего с конценым выключателем, размещенным на аси колесной пары, причем радиусы зубьев шестерни совпадают па направлению с радиусами диска колеса, на которых размещены тенэорезисторы, а радиус выступа диска совпадает по направлению с. радиусом, на котором размещен первый тенэарезистар первой палумостаной схемы, первая, третья

It пятая палумастовые схемы соединены через усилители с первым, вторым и третьим входами первого блока электронных ключей и с первыми входами

- ерваго, второго и третьего блоков определения направления действия боковой силы, вторая, четвертая и шестая полумастаные схемы соединены через усилители с вторыми входами пернагo HTopor o и третьега блокав определения направления действия боковой силы соответственно, выходы блоков определения направления действия боковой силы соединены с первым,вторым и третьим входами второго блока электронных ключей, выходы синхранизирующега и тактового I енератарон соединены с входом блока управления, 7 1312412

8 выходы которого соединены с четверты- действия боковой силы выполнен в ними входами блоков электронных ключей,а де компаратора фаэ сигналов усилитекаящый блок определения направления лей.

"(я ) 8"

z(ß ) R (л", 01(gj) Фиг.2

R Я1

8z Яв

Rs 01

Rz» ?6

90 $ И7) "6 ("

1312412 !!! !! !2 1 2 3 Ф 5 8 7 8 9 1Î !! !2

i3

9 10 77 12 7

МЫ2Ы

6 п s2 ю 2 3 9 5 6 7 8 9 ?0 77 72 7

70 ?7 72 1

1312412

12 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 !

12 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 1

12 7 2 3 4 5 б 7 8 9 10 71 72 7

Фиг,8

Составитель В.Годзиковский

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор А.Сабо

Заказ 1962/39 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4