Тележка-носитель
Изобретение относится к средствам контроля за состоянием рельсовых путей. Тележка-носитель выполнена из двух независимых одноосных тележек. Рама каждой одноосной тележки связана параллелограммным механизмом с общей рамой. Следящие элементы выполнены в виде следящих колес. На буксах следящих колес противоположных одноосных тележек шарнирно закреплены продольные балки с механизмом подъема-опускания и механизмом коррекции смещения диагностического устройства, причем продольные балки закреплены с возможностью углового и осевого перемещения одноосных тележек. В результате увеличивается эксплуатационная надежность, прочность и износостойкость устройства, которое имеет малую массу и незначительное влияние колес на рельсовый путь, обладает упругостью для смягчения толчков и ударов, испытываемых при движении. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к средствам контроля за состоянием рельсовых путей.
Известно "Устройство для слежения за боковыми поверхностями рельсов" - Свидетельство на полезную модель №0006175, 16.03.1998 г., содержащее звено с контактным элементом, шарнирно соединенное с усовиками, концы которых расположены между гребней колес ходовой тележки и размещены в поворотных линейных направляющих, жестко связанных с колесными парами.
Недостатком указанного известного технического решения является то, что при движении по рельсовому пути на неровностях, при уширении и закруглениях происходит виляние ходовой тележки и неравномерное смещение колесных пар в пределах величины зазора между ребордой колеса и боковой гранью рельса, а вместе с ними происходит смещение и отрыв следящей лыжи и смещение преобразователей от центра головки рельса и потеря сигнала.
Вторым существенным недостатком конструкции является то, что следящая лыжа с контактными твердосплавными элементами выбрасывает с боковой грани рельсов на поверхность катания металлические опилки, грязь и мазут, а зимой снег в зону скольжения и контроля преобразователей. Большая масса тележки со следящим устройством ухудшает динамические параметры и снижает скорость движения.
Недостатком конструкции также является сложность прохождения стрелочных переводов, связанная с настройкой величины заглубления лыжи и ее возможным отжимом и выходом из "тени гребня колеса" или смещением при динамических ударах, что приводит к поломке следящего устройства.
Известно "Устройство центровки искательной системы мобильного дефектоскопа" - Свидетельство на полезную модель №38708, 10.07.2004 г., включающее ходовую тележку, на поперечной раме которой установлен привод перемещения подвижного звена с контактными элементами. Данное устройство обладает теми же недостатками, которые были перечислены выше.
Наиболее близким является "Устройство для слежения за боковыми поверхностями рельсов" - Свидетельство на полезную модель №13549 27.04.2000г., включающее базовый элемент, жестко связывающий в осевом направлении отбойные элементы и размещенные на нем кинематически связанные между собой измерительные элементы.
Недостатком известного технического решения является то, что конструкция буксы следящего колеса не позволяет разместить дополнительные диагностические устройства.
Указанные недостатки устранены в заявленном устройстве.
Тележка-носитель обладает эксплуатационной надежностью, достаточной прочностью и износостойкостью, которые обеспечивают безопасность движения, имеет малую массу и незначительное влияние колес на рельсовый путь при прохождении неровностей, обладает упругостью для смягчения толчков и ударов, испытываемых при движении.
Тележка-носитель обладает возможностью плавной настройки оптимального соотношения усилий прижима и разжима следящих колес, при этом обеспечивая высокие амортизационные свойства тележки при ударах и ведении по рельсовому пути с высоким коэффициентом запаса устойчивости от вкатывания гребнем на рельс следящих колес.
Общий вид тележки-носителя представлен на фиг.1, а кинематическая схема - на фиг.2, которая содержит: 1 - пневматические цилиндры управления подъемом и опусканием тележки-носителя, 2 - одноосные тележки, 3 - раму одноосной тележки, 4 - отбойные колеса, 5 - коромысло, 6 - ось, 7 - тягу, 8 - шток, 9 - следящее колесо, 10 - направляющую, 11 - пневмоцилиндр, 12 - рычаг, 13 - параллелограммный механизм, 14 - кронштейн, 15 - раму, 16 - шарнир сферический, 17 - балку продольную, 18 - лыжу искательную, 19 - механизм подъема-опускания, 20 - буксу, 21 - кронштейн, 22 - двухосный шарнир, 23 - узел компенсации смещения одноосных тележек друг относительно друга, 24 - кронштейн, 25 - шарнир сферический, 26 - подшипник линейный, 27 - скобу, 28 - устройство захвата, 29 - ловитель, 30 - механизм шарнирно-рычажный, 31 - замок, 32 - пневмоцилиндр устройства захвата.
На фиг.3 изображено: 17 - балка продольная, 18 - лыжа искательная, 19 - механизм подъема-опускания, 21 - кронштейн, 22 - двухосный шарнир, 23 - узел компенсации смещения одноосных тележек друг относительно друга, 24 - кронштейн, 25 - шарнир сферический, 26 - подшипник линейный, 33 - механизм коррекции смещения искателей.
На фиг.4 изображена одноосная тележка в транспортном положении: 27 - скоба, 28 - устройство захвата, 29 - ловитель, 30 - механизм шарнирно-рычажный, 31 - замок, 32 - пневмоцилиндр устройства захвата.
На фиг.5 изображено: 2 - одноосные тележки, 3 -рама одноосной тележки, 4 - колесо отбойное, 9 - колесо измерительное, 13 - параллелограммный механизм, 16 - шарнир сферический, 17 - балка продольная, 20 - букса, 21 - кронштейн, 22 - двухосный шарнир, 23 - узел компенсации смещения одноосных тележек, 24 - кронштейн.
Тележка-носитель (фиг.1) опускается на путь в рабочее положение и поднимается в транспортное положение при помощи шарнирно установленных пневмоцилиндров 1, обеспечивающих заданное усилие прижима следящих колес к головкам рельсов и одновременно являющихся пневматическими амортизаторами.
Ходовая часть тележки-носителя, кинематическая схема которой представлена на фиг.2, выполнена из двух независимых одноосных тележек 2. Каждая одноосная тележка состоит из рамы 3 с установленными на ее концах, на заданном фиксированном расстоянии, поворотными отбойными колесами 4 для прохождения стрелочных переводов. Во внутренней полости центральной части рамы 3 смонтировано коромысло 5 в виде двуплечего рычага, ось вращения 6 которого установлена в центральной части рамы 3 одноосной тележки. Коромысло 5 шарнирно связано с тягами 7, осуществляющими через штоки 8 перемещение следящих колес 9 по направляющим 10. Направляющие 10 зафиксированы на торцах рамы 3 одноосной тележки, а перемещение следящих колес осуществляется посредством шарнирно установленного пневмоцилиндра 11, шток которого закреплен на рычаге 12 коромысла 5, а корпус на раме одноосной тележки 3. Для контроля перемещения следящих колес на раме 3 одноосной тележки соосно коромыслу 5 закреплен датчик S, вал которого зафиксирован на оси 6.
На торцах рамы 3 каждой одноосной тележки смонтированы параллелограммные механизмы 13, которые крепятся к кронштейнам 14 (фиг.1) общей рамы 15 и образуют с ней за счет сферических шарниров 16 (фиг.5) дополнительный параллелограмм, что обеспечивает возможность смещения одноосных тележек в поперечной и вертикальной плоскости пути, а также позволяет независимо самоустанавливаться каждой одноосной тележке на закруглениях, неровностях и возвышениях пути.
Продольные балки 17 с установленными на них, например, искательными лыжами 18 с пьезоэлектрическими преобразователями и механизмом 19 подъема-опускания и корректировки смещения искателей смонтированы на кронштейнах, жестко закрепленных на неподвижных буксах 20 следящих колес 9 противоположных одноосных тележек (фиг.1). Каждая продольная балка 17 (фиг.5) тележки-носителя одним концом закреплена на кронштейне 21 неподвижной буксы следящего колеса одной одноосной тележки при помощи двухосного шарнира 22. Другой конец балки установлен в узел компенсации смещения одноосных тележек друг относительно друга 23, который закреплен на кронштейне 24 неподвижной буксы следящего колеса противоположной одноосной тележки. Узел компенсации смещения одноосных тележек друг относительно друга 23 (фиг.3) представляет собой сферический шарнир 25 с линейным подшипником 26, во внутренней полости которого размещен конец продольной балки, и обеспечивает свободное и независимое перемещение одноосных тележек на неровностях пути относительно друг друга при движении тележки-носителя, сохраняя неизменным положение продольной балки над шейкой рельса.
Каждая одноосная тележка оснащена амортизирующими фиксирующими скобами 27 (фиг.4), а на раме 15 (фиг.1) над каждой одноосной тележкой смонтировано устройство захвата 28 одноосной тележки при подъеме ее в транспортное положение пневмоцилиндрами 1, штоки которых шарнирно закреплены на полой раме 3 одноосной тележки, а корпус - на общей раме 15.
Устройство захвата 28 представляет собой фигурное ребро с наклонным ловителем 29, на котором смонтирован шарнирно рычажный механизм 30, управляющий замками 31. Замки 31 выполнены с наклонными ловителями и вместе с ребром 29 образуют призму, позволяющую центрировать фиксирующие скобы при смещении тележки в поперечной плоскости. Оси замка установлены с эксцентриситетом е. Замки стремятся закрыть и зафиксировать скобы одноосной тележки при воздействии ее веса на рабочую поверхность замка. В верхнем транспортном положении фиксирующие скобы одноосной тележки охватывают вертикальную часть фигурного ребра, фиксируя ее в поперечной плоскости, а с внешней стороны фиксирующие скобы охвачены замками 31. Повернуть и открыть замки 31 возможно при снятии с них силовой нагрузки. Для этого подают давление в штоковую полость пневмоцилиндров 1, которые приподнимают одноосную тележку на величину Δ (фиг.4) и разгружают замки.
Для контроля перемещения следящих колес на раме 3 одноосных тележек соосно коромыслу 5 закреплен датчик S, вал которого зафиксирован на оси 6.
При боковом износе рельса (фиг.3) (А) и уводе искателей от центра головки по сигналу от датчика S контроля перемещения следящих колес включается механизм коррекции, выполненный, например, в виде пневмопривода 33, который корректирует смещение Δ2, выставляя преобразователь над шейкой рельса.
Тележка-носитель может быть установлена под кузовом вагона между шкворневыми опорами как по центру поперечной оси кузова, так и со смещением вдоль продольной оси кузова к одной из шкворневых опор.
В случае смещения тележки-носителя от центральной поперечной оси кузова (фиг.1) при вписывании одноосных тележек в кривую радиуса R следящие колеса одноосных тележек смещаются на разную величину:
- в горизонтальной плоскости Y1 и Y2;
- в продольной плоскости δ1 и δ2;
- в поперечной плоскости - на величину возвышения наружного рельса.
Межцентровое расстояние между колесами по внутренней рельсовой нити составит L1, а по наружной - L2, при этом тяги параллелограммного механизма повернутся соответственно на угол α и β.
Тележка-носитель работает следующим образом.
В исходном положении тележка-носитель находится в верхнем транспортном положении (фиг.4):
- давление в пневмоцилиндрах отсутствует;
- замки устройства фиксации закрыты;
- следящие колеса прижаты к отбойным колесам;
- искательная система поднята в верхнее положение.
Для приведения тележки-носителя в рабочее положение (фиг.1) подают давление в штоковую полость пневмоцилиндров 1, которые приподнимают тележку на величину Δ (фиг.4) и разгружают замки. Затем давление подают в поршневую полость пневмоцилиндров 32 устройств захвата 28 над каждой одноосной тележкой, которые поворачивают коромысла шарнирно-рычажного механизма, раскрывая замки 31 и освобождая одноосные тележки для опускания в рабочее положение. После этого давление подают сначала в поршневую полость силовых пневмоцилиндров 1 и опускают одноосные тележки на рельсовый путь, а после прижима колес давление одновременно подают в поршневую полость пневмоцилиндров 11 разжима следящих колес до контакта реборд с внутренними гранями рельсов и в штоковую полость пневмоцилиндров 32 устройств захвата. После постановки тележки-носителя на рельсы опускают искательную систему, например, с пьезоэлектрическими преобразователи (ПЭП), принцип работы которых основан на способности ультразвуковых колебаний (УЗК) отражаться от несплошностей и физически неоднородных включений в контролируемом объекте.
Излучателями и приемниками УЗК служат пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), которые предназначены для преобразования электрических импульсов в импульсы ультразвуковых колебаний. Эти ультразвуковые колебания передаются на поверхность катания головки рельса и далее в рельс. Отраженные эхо-сигналы от различных неоднородностей в металле рельса (дефекты, стыки, болтовые отверстия, подошвы и т.п.) преобразуются этими же ПЭП в электрические импульсы, которые усиливаются дефектоскопом для дальнейшей обработки и регистрации. Все преобразователи устанавливаются на искательную лыжу и работают на частоте 2.5 MHz.
При движении тележки-носителя по рельсовому пути двухосный шарнир 22 обеспечивает свободу перемещения буксы следящего колеса и конца продольной балки в горизонтальной и вертикальной плоскости пути.
Узел компенсации смещения одноосных тележек друг относительно друга 23 (фиг.3), выполненный в виде сферического шарнира 25 с линейным подшипником 26, позволяет свободное и независимое перемещение одноосных тележек на неровностях пути относительно друг друга при движении тележки-носителя, сохраняя неизменным положение продольной балки над шейкой рельса.
Кинематика тележки-носителя (фиг.2), выполненная из двух независимых одноосных тележек с параллелограммными механизмами на сферических шарнирах, объединенными общей рамой и шарнирно закрепленными продольными балками на неподвижных буксах следящих колес противоположных одноосных тележек, обеспечивает свободное и независимое перемещение каждого из четырех следящих колес в продольной, горизонтальной и поперечной плоскости пути. Следящие колеса своими ребордами отслеживают боковую грань рельсов. Вместе с буксами следящих колес перемещается продольная балка, на которой закреплена, например, искательная система с преобразователями, обеспечивая необходимое ведение преобразователей по центру головок рельсов с учетом изменения ширины колеи, перекосов, закруглений и неровностей пути.
Автоматизированное управление механизмом коррекции смещения искателей осуществляется при взаимодействии с датчиком S контроля перемещения следящих колес.
При боковом износе рельса (фиг.3) (А) и уводе искателей от центра головки по сигналу от датчика S следящее устройство, например пневмопривод 33, корректирует смещение Δ2, обеспечивая центрирование преобразователей по оси симметрии рельса.
Тележка-носитель обладает эксплуатационной надежностью, достаточной прочностью и износостойкостью, обеспечивающими безопасность движения, имеет малую массу и незначительное влияние колес на рельсовый путь при прохождении неровностей, обладает упругостью для смягчения толчков и ударов, испытываемых при движении.
Тележка-носитель обладает возможностью плавной настройки оптимального соотношения усилий прижима и разжима следящих колес, при этом обеспечивая высокие амортизационные свойства тележки-носителя при ударах и ведении по рельсовому пути с высоким коэффициентом запаса устойчивости от вкатывания гребнем на рельс следящих колес.
На тележке-носителе могут быть установлены различные устройства диагностики рельсового пути, такие как мобильный дефектоскоп, устройство измерения волнообразного износа рельсов, устройство измерения температуры рельса, измерение геометрии третьего контактного рельса в метрополитене и пр.
Промышленная применимость.
Тележка-носитель обладает эксплуатационной надежностью, достаточной прочностью и износостойкостью, обеспечивающими безопасность движения, имеет малую массу и незначительное влияние колес на рельсовый путь при прохождении неровностей, обладает упругостью для смягчения толчков и ударов, испытываемых при движении, и может найти широкое применение при различных видах диагностики рельсового пути. Для изготовления тележки используются стандартные материалы - сталь 20, сталь 40х, сталь 45, сталь 50Г. При изготовлении деталей применены широко используемые в машиностроении технологии.
1. Тележка-носитель, отличающаяся тем, что выполнена из двух независимых одноосных тележек и рама каждой одноосной тележки связана параллелограммным механизмом с общей рамой, а следящие элементы выполнены в виде следящих колес, при этом на буксах следящих колес противоположных одноосных тележек шарнирно закреплены продольные балки с механизмом подъема-опускания и механизмом коррекции смещения диагностического устройства, причем продольные балки закреплены с возможностью углового и осевого перемещения одноосных тележек.
2. Тележка-носитель по п.1, отличающаяся тем, что каждая продольная балка тележки-носителя одним концом закреплена на кронштейне неподвижной буксы следящего колеса одной одноосной тележки при помощи двухосного шарнира, другой конец балки установлен в узел компенсации смещения одноосных тележек относительно друг друга, который закреплен на кронштейне неподвижной буксы следящего колеса противоположной одноосной тележки, причем узел компенсации смещения одноосных тележек относительно друг друга представляет собой, например, сферический шарнир, на котором закреплен линейный подшипник, во внутренней полости которого установлен конец продольной балки.
3. Тележка-носитель по п.1, отличающаяся тем, что механизм коррекции смещения искателей связан с датчиком контроля перемещения следящих колес.
4. Тележка-носитель по п.1, отличающаяся тем, что рама каждой одноосной тележки связана механизмом подъема-опускания и механизмом фиксации с общей рамой.
5. Тележка-носитель по п.1, отличающаяся тем, что параллелограммные механизмы, соединяющие раму одноосной тележки с общей рамой, выполнены со сферическими шарнирами.
