Устройство для измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости

 

Изобретение относится к отрасли железнодорожного транспорта, в частности к области контроля состояния железнодорожного пути, и может быть использовано для управления рабочими органами путевой машины. Устройство содержит раму с закрепленными на ней измерительными элементами. Рамы с измерительными элементами установлены на измерительных тележках. Крайние колеса тележек находятся на осях, жестко закрепленных на раме, и контактируют с головками рельсов обеих ниток рельсового пути. Средние колеса измерительных тележек расположены на подвижных осях и связаны с измерительными элементами. Одна измерительная тележка вмонтирована в тележку грузового вагона, передающего нагрузку колеса на рельс, приводящую к деформации рельса в вертикальной плоскости. Вторая измерительная тележка расположена вне зоны деформации. Измерительные элементы оборудованы упорами и магнитными катушками. Измерительные тележки связаны жесткой тягой. В качестве средних колес первой измерительной тележки могут быть использованы колеса тележки вагона. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения прогиба рельса под колесной нагрузкой, величина которого пропорциональна величине изгибных напряжений в подошве. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к отрасли железнодорожного транспорта и, в частности, к контролю состояния железнодорожного пути, может быть использовано для управления рабочими органами путевой машины.

Известны устройства для определения кривизны рельса и рельсового полотна при помощи измерения расстояния от двух или трех точек, лежащих в одном продольном сечении, до некоторой базовой линии или при помощи измерения угла между касательными в двух близких точках поверхности.

Например, авторское свидетельство N 787542 "Измерительное устройство машин для выправки железнодорожного пути", авторское свидетельство N 523972 "Устройство управления исполнительным органом путевой машины, авторское свидетельство N 1227762 "Устройство для определения просадки железнодорожного полотна", авторское свидетельство N 914697 "Устройство для автоматического определения продольного профиля железнодорожного пути", авторское свидетельство N 970077 "Устройство для измерения кривизны рельса".

Известны также устройства для определения кривизны рельсовой нити и управления рабочими органами путевой машины, а также контроля состояния отремонтированного пути, для чего вдоль неотрихтованного пути впереди машины перемещают сочлененные между собой равные друг другу хорды, записывают их взаимное относительное положение в горизонтальной плоскости, характеризующее состояние пути, преобразуют измерение в пропорциональные импульсы и подают их с опозданием по времени, равном продолжительности прохода машиной участка пути в одну хорду, на исполнительный рихтующий орган для обработки, а с помощью третьей хорды осуществляют непрерывный контроль сдвижки отремонтированного пути в исходное положение.

Например, авторское свидетельство N 523972 "Устройство управления исполнительным органом путевой машины".

Из известных устройств для измерения кривизны рельса под нагруженным колесом наиболее близким по технической сущности является Устройство для измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости, содержащее связанные жесткой тягой измерительные тележки, на рамах которых жестко закреплены оси крайних колес, контактирующих с головками рельсов обеих ниток рельсового пути, на одной из тележек установлены измерительные элементы, связанные со средними колесами, контактирующими с головками рельсов и расположенными на подвижных осях ("Измерительные тележки для проверки состояния железнодорожного пути", патент США N 4442709, E 01 B 35/00, опубликованный 17.04.84).

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является обеспечение возможности измерения упругой деформации (прогиба) рельса под колесной нагрузкой, величина которого пропорциональна величине изгибных напряжений в подошве. Обнаружение сечений рельсовой плети с повышенным уровнем изгибных напряжений позволяет предотвратить изломы рельсов под поездами из-за возникновения коррозионно-усталостных трещин в подошве.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости, содержащем связанные жесткой тягой измерительные тележки, на рамках которых жестко закреплены оси крайних колес, контактирующих с головками рельсов обеих ниток рельсового пути, на одной из тележек установлены измерительные элементы, связанные со средними колесами, контактирующими с головками рельсов и расположенными на подвижных осях, другая измерительная тележка включают в себя средние колеса, установленные на подвижных осях и связанные с соответствующими измерительными элементами, установленными на ее раме, при этом первая измерительная тележка вмонтирована в тележку вагона, передающего нагрузку колеса на рельс, приводящего к деформации рельса в вертикальной плоскости, вторая расположена вне зоны деформации, а измерительные элементы оборудованы упорами для установки нулевого положения и магнитными катушками для фиксации измерительных элементов в нулевом положении при проверке его в процессе движения.

Крайние колеса оборудованы отметчиком оборотов.

В частном случае выполнения в качестве средних колес первой измерительной тележки могут быть использованы колеса тележки вагона. Среднее колесо второй измерительной тележки расположено так, что такое же как расстояние от крайних колес точки контакта с головкой рельса колеса тележки вагона, использованного в качестве среднего колеса первой измерительной тележки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 изображен общий вид устройства. На фиг. 2 дана схема стрел прогибов и соответствующие им эпюры изгибающих моментов для различных значений относительной жесткости подрельсового основания и рельсов (p): 1 - 0,015; 2 - 0,01; 3 - 0,0075; 4 - 0,006; 5 - 0,004; б - балка на двух опорах с пролетом 3700 мм.

Устройство для измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости содержит две измерительные тележки, одна из которых (I) вмонтирована в тележку грузового полувагона и находится в зоне деформации рельса под колесной нагрузкой, а вторая такая же тележка (II) находится вне этой зоны, между тележками полувагона. Каждая измерительная тележка имеет четыре колеса (3), закрепленных на жесткой раме (4) и образующих базу измерения. Цилиндрическая поверхность катания базовых колес и среднего ролика обеспечивает минимальное побочное влияние поперечных перемещений тележки. В центре базы измерения расположен средний ролик (5), ось которого подпружинена. На раме тележки закреплены прогибомеры и винты с контргайкой, служащие для установки нулевого положения прогибомера, а также магнитная катушка, позволяющая прижимать прогибомер к упору и проверять нулевое положение в процессе движения. Тележки связаны жесткой тягой (6), фиксирующей их взаимное расположение.

Измерительные тележки перемещаются по головкам рельсов в каждой нитке рельсовой колеи. Одна тележка измеряет упругие прогибы и неровности поверхности катания вблизи колесной нагрузки, а вторая только неровности поверхности катания, поскольку расположена вне зоны упругой деформации рельса от колесной нагрузки.

Сигналы от прогибомеров и отметчика оборотов колеса фиксируются с помощью регистрирующей аппаратуры, состоящей из усилителя, магнитографа, самопишущего прибора или ЭВМ. Разность между величиной перемещений, зафиксированных на первой и второй тележках, взятая относительно нулевого положения, характеризует упругий прогиб рельса под колесной нагрузкой. Перед монтажом измерительных тележек на полувагоне их поочередно устанавливают на одно и то же место пути с ровной (без волнообразного износа и стыков) поверхностью катания для проверки нулевого положения и закрепления упоров прогибомеров. После закрепления нулевого положения упоров производят монтаж измерительных тележек под полувагоном и подсоединение датчиков прогибомеров к усилителю и регистрирующей аппаратуре (магнитографу, самопишущему прибору или ЭВМ), установленной в вагоне-лаборатории. По завершении монтажа измерительных тележек под полностью загруженным полувагоном проводят тарировку датчиков прогибомеров с помощью шаблонов толщиной 1,0 - 6,0 мм.

После установки нуля, монтажа измерительных тележек под загруженным полувагоном с осевой нагрузкой 24 т (максимально допустимой) и тарировки датчиков прогибомеров формируют сцеп, состоящий из локомотива, вагона-лаборатории и полвагона, оборудованного измерительными тележками.

Измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости проводят в процессе движения полностью загруженного полувагона по рельсовой колее. На регистрирующей аппаратуре задействуют 5 дорожек (по две на каждой рельсовой нити и одна для фиксации оборотов колеса).

Из двух дорожек на каждой рельсовой нити одна регистрирует прогиб и неровности поверхности катания головки рельса в зоне деформации пути под тележкой загруженного полувагона, а вторая только неровности поверхности катания головки рельса. Поскольку одно и то же сечение рельсовой нити измерительные тележки проходят со сдвижкой по времени (в зависимости от скорости движения), чтобы вычислить разность двух записей и выделить прогиб рельса под колесной нагрузкой, исключив влияние неровностей, магнитные записи оцифровывали и по специально разработанной программе обрабатывали на ЭВМ.

Программа обработки включала получение разности показанный прогибомеров в каждом сечении рельсовых нитей обследуемого участка, выделение сечений, соответствующих максимальным прогибам под колесной нагрузкой и привязку этих сечений по длине пути.

Рассматривая рельс как балку на упругом основании, по величине прогиба определяли напряжения в подошве и опасные сечения рельсовых плетей, в которых высока опасность излома из-за появления коррозионно-усталостных трещин в подошве.

Испытания устройства в эксплуатации проведены на участке Семибратово-Ростов Ярославской Северной ж.д. (нечетное направление). Результаты обследования после обработки на ЭВМ представлены в виде таблицы, в которой указано положение опасных сечений (километр, пикет, шпала). Предложенное устройство доведено до промышленного внедрения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения деформации рельсов в вертикальной плоскости, содержащее связанные жесткой тягой измерительные тележки, на рамах которых жестко закреплены оси крайних колес, контактирующих с головками рельсов обеих ниток рельсового пути, на одной из тележек установлены измерительные элементы, связанные со средними колесами, контактирующими с головками рельсов и расположенными на подвижных осях, отличающееся тем, что другая измерительная тележка включает в себя средние колеса, установленные на подвижных осях и связанные с соответствующими измерительными элементами, установленными на ее раме, при этом первая измерительная тележка вмонтирована в тележку вагона, передающего нагрузку колеса на рельс, приводящую к деформации рельса в вертикальной плоскости, вторая расположена вне зоны деформации, а измерительные элементы оборудованы упорами для установки нулевого положения и магнитными катушками для фиксации измерительных элементов в нулевом положении при проверке его в процессе движения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве средних колес первой измерительной тележки использованы колеса тележки вагона.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2