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



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

 


Владельцы патента RU 2441206:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД") (RU)

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерительным устройствам для измерения и регистрации сил взаимодействия колеса с рельсом. Устройство содержит железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, реализующий подачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и вертикальных и боковых сил в моменты, когда диаметральные оси с полумостовыми тензометрическими схемами располагаются перпендикулярно рельсам, и блок передачи сигналов по радиоканалу, связанный с блоком приемки сигналов и бортовым компьютером. Технический результат заключается в повышении точности измерения сил взаимодействия между колесом и рельсом и технико-экономических показателей устройства за счет учета поперечного и углового положения колесной пары относительно рельса. 3 ил.

 

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

Известен метод непрерывной регистрации вертикальных и боковых сил взаимодействия колеса и рельса, включающий в себя цельнокатаную вагонную колесную пару с диаметрами колес 950 или 1050 мм две мостовые схемы, смонтированные независимо друг от друга по кольцевым орбитам, содержащим радиально расположенные на концентрических окружностях поверхностей по обеим сторонам диска с радиусами 180, 217 и 280 мм, тензодатчики и активные тензодатчики с интервалом между ними по 45° для регистрации деформаций и определения по ним величин действующих на колесо вертикальных и горизонтальных сил, возникающих непосредственно в зоне контакта колеса с рельсом, токосъемное устройство, балансировочный блок, усилитель и осциллограф. Метод заключается в выборе комбинаций сумм и разностей показаний отдельных тензодатчиков в разных точках диска и оси, итоговые показания которых зависят только от одной силовой компоненты (А.К.Шафрановский. «Непрерывная регистрация вертикальных и боковых сил взаимодействия колеса и рельса». Труды «ВНИИЖТ», Выпуск 308, Глава I, раздел 2 (схема №2) и Глава II, раздел 9, «Транспорт», Москва, 1965 г.).

Недостатками указанного метода являются ошибки в определении сил взаимодействия колеса с рельсом при повороте колеса и экстремальных значениях приложенной вертикальной силы, составляющие от 12,2% до 14,6% (суммарная ошибка), и горизонтальной, (боковой) силы, составляющей 8,6%, а также низкая надежность работы токосъемника, не позволяющие широкого применения метода для контроля пути.

Известно устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия межу колесом и рельсом, взятое в качестве прототипа, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах наружной и внутренней сторонах диска колеса, тензометрические усилители, синхронизирующий и тактовый генераторы, блок управления и блок электронных ключей вертикальной и боковой сил (программируемый логический контроллер), блоки определения направления действия боковой силы, тензорезисторы внутренней стороны диска колеса установлены на одном диаметре с радиусом 0,6-0,7 радиуса диска колеса, а тензорезисторы наружной стороны диска колеса установлены на одном диаметре с радиусом 0,6-0,8 радиуса диска колеса (SU, авторское свидетельство №1312412, кл. G01L 1/22, G01L 5/16, опубл. 1987 г.).

Недостатками указанного устройства являются ошибки в определении сил взаимодействия колеса с рельсом при изменении поперечного и углового положения колеса относительно рельса и экстремальных значениях приложенной вертикальной силы, что снижает его технико-экономические показатели и не позволяет широкого применения при контроле пути.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения сил взаимодействия между колесом и рельсом и технико-экономических показателей устройства за счет учета поперечного и углового положения колесной пары относительно рельса.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия межу колесом и рельсом содержит железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, датчики регистрации поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов, блок синхронизации, реализующий подачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары относительно рельсов и вертикальных и боковых сил в моменты, когда диаметральные оси с полумостовыми тензометрическими схемами располагаются перпендикулярно рельсам и блок передачи сигналов по радиоканалу, связанный с блоком приемки сигналов и бортовым компьютером.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия межу колесом и рельсом, на фиг.2 - расположение элементов устройства на железнодорожной колесной паре и на фиг.3 - сечение А-А на фиг 2.

Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия межу колесом и рельсом (фиг.1, 2 и 3) содержит железнодорожную колесную пару 1, тензорезисторы 2, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы 3, 4, 5 и 6 для регистрации вертикальных сил и тензометрические схемы 7, 8, 9 и 10 для регистрации боковых сил и размещенные по разные стороны от оси 11 на концентричных диаметрах 12 и 13 внутренней стороне 14 диска 15 колес 16, тензометрические усилители 17 и 18, программируемый логический контроллер 19, датчики регистрации поперечного 20 и углового 21 положения колесной пары 1 относительно рельсов 22, блок синхронизации 23, реализующий подачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 22 и вертикальных Рв и боковых Рб сил в моменты, когда диаметральные оси 24 и 25 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-10 располагаются перпендикулярно рельсам 22 и блок 26 передачи сигналов по радиоканалу на принимающее устройство 27 в бортовой компьютер 28.

Устройство работает следующим образом.

При качении железнодорожной пары 1 по рельсам 22 сигналы от тензорезисторов 2 с полумостовых тензометрических схем 3-10, подключенных к входам тензометрических усилителей 17 и 18 поступают далее на входы программируемого логического контроллера 19. При повороте концентричных диаметров 12 и 13 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-10 внутренней стороны 14 диска 15 колес 16 перпендикулярно к рельсам 22 на вход программируемого логического контроллера 19 поступают синхронизирующие импульсы, которые управляют его работой. По мере поступления синхронизирующих импульсов блок синхронизации 23 осуществляет последовательное подключение информативных значений сигналов вертикальных Рв и боковых Рб сил с полумостовых тензометрических схем 3-10 на регистрирующий канал тензометрических усилителей 17 и 18. Одновременно блок синхронизации 23 осуществляет последовательное подключение информационных значений сигналов с датчиков регистрации поперечного 20 и углового 21 положения колесной пары 1 относительно рельсов 22 в программируемый логический контроллер 19, реализующий подачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 22 вертикальных Рв и боковых Рб сил в моменты, когда диаметральные оси 24 и 25 с полумостовыми тензометрическими схемами 3-10 располагаются перпендикулярно рельсам 22 и блок 26 передачи сигналов по радиоканалу отправляет сигналы на принимающее устройство 27 в бортовой компьютер 28, где по специальной программе производится расчет истинных значений вертикальных Рв и боковых Рб сил с учетом масштабных коэффициентов и производится их корректировка с учетом фактического положения колес 16 относительно рельсов 22. При повороте колес 16 на угол 90° информационные значения снимаются с полумостовых тензометрических схем 7, 8, 9 и 10, находящихся в створе диаметральных осей 24 и 25, перпендикулярно рельсам 22, при этом блок синхронизации 23 посылает синхронизирующие импульсы в программируемый логический контроллер 19 и информативные значения с датчиков регистрации поперечного 20 и углового 21 положения колесной пары 1 относительно рельсов 22. Далее процесс измерения повторяется.

Введение датчиков регистрации поперечного 20 и углового 21 положения колесной пары 1 относительно рельсов 22 и блока синхронизации 23, реализующего передачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положения колесной пары 1 относительно рельсов 22 и вертикальных Рв и боковых Рб сил в моменты, когда диаметральные оси 24 и 25 с полумостовыми тензометрическими схемами 3, 4, 5 и 6 или 7, 8, 9 и 10 располагаются перпендикулярно рельсам 22, и блока передачи сигналов 26 по радиоканалу на принимающее устройство 27 в бортовой компьютер 28 позволяет повысить точность измерения сил взаимодействия между колесами железнодорожного транспорта и рельсами и технико-экономические показатели устройства и обеспечить его применение для контроля железнодорожного пути.

Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия межу колесом и рельсом, содержащее железнодорожную колесную пару, тензорезисторы, включенные диаметрально в полумостовые тензометрические схемы и размещенные по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны диска колес, тензометрические усилители, программируемый логический контроллер, отличающееся тем, что устройство дополнительно оборудовано датчиками регистрации поперечного и углового положений колесной пары относительно рельсов, блоком синхронизации, реализующим подачу импульса для синхронизации данных поперечного и углового положений колесной пары относительно рельсов и вертикальных и боковых сил в моменты, когда диаметральные оси с полумостовыми тензометрическими схемами располагаются перпендикулярно рельсам, и блоком передачи сигналов по радиоканалу, связанным с блоком приемки сигналов и бортовым компьютером.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих технологических сред, используемых при резании металлов. .

Изобретение относится к области контроля и регистрации, измерения, обработки и хранения данных, а именно контроля состояния гибких соединений, используемых в различных сферах промышленности и отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и может быть использовано для измерения составляющих силы резания. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения усилий и/или моментов. .

Изобретение относится к устройству и способу определения вектора силы и может быть использовано в тактильном датчике для руки робота. .

Изобретение относится к способу и устройству определения вектора силы. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения боковой составляющей силы тяги жидкостных ракетных двигателей малой тяги.

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для силомоментного очувствления роботов. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике, в частности к способам определения силовых факторов, действующих на колеса транспортных средств, и может быть использовано при проведении испытаний автомобилей.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при изготовлении весоизмерительных приборов. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к тензорезисторным преобразователям силы, и может быть использовано в разработке и изготовлении датчиков для измерения диапазонов малых давлений.

Изобретение относится к области машиностроения и транспорта, а именно к механосборочному производству, в частности к сборке с гарантированным натягом деталей типа вал-втулка тепловым способом, и предназначено для оценки прочности сопряжения внутренних колец двух рядом стоящих буксовых роликовых подшипников, напрессованных на шейку оси колесной пары.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для защиты грузоподъемных машин и механизмов от перегрузок, в высокоточных тензометрических весах, а также в качестве преобразователя механических величин (давления, перемещения, деформации, усилия) в электрический сигнал в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения усилий и/или моментов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для взвешивания, например, проката. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения усилий при контроле технологических процессов или при поверке рабочих датчиков силы.

Изобретение относится к области испытаний материалов на трещиностойкость при действии структурных и температурных усадочных напряжений и старения. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при изготовлении весоизмерительных приборов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для измерения деформаций в различных конструкциях посредством поляризационно-оптических преобразователей и может быть использовано в строительстве, на транспорте, в промышленных производствах, в контрольно-измерительной аппаратуре
Наверх