Способ увеличения сцепления колеса с рельсом



Способ увеличения сцепления колеса с рельсом

 


Владельцы патента RU 2504492:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) (RU)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и направлено на повышение реализуемой силы тяги локомотива при движении поезда по рельсовому пути в реальных условиях эксплуатации, например на карьерах в горной промышленности в зимних условиях. Способ увеличения сцепления колеса с рельсом колесо-рельс в зимний период заключается в том, что песок подают в зону контакта предварительно подогретым, например, при помощи индукционного нагревателя, а величину нагрева песка определяют с учетом температуры окружающей среды (рельса). В результате уменьшения пробуксовки уменьшится износ бандажей колесных пар тягового оборудования и рельсов, что позволит избежать дополнительных энергетических потерь, связанных с буксованием. В связи с универсальностью, этот способ может быть применен для всех видов железнодорожных транспортных средств независимо от типа приводного механизма колесных пар: локомотивов с электрической и тепловой тягой, различных путевых машин, используемых на железнодорожном транспорте, а также для тяговых агрегатов, применяемых в горной промышленности. Технический результат заключается в повышении коэффициента сцепления колес с рельсами и увеличении тягового усилия локомотива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способам повышения реализуемой силы тяги локомотива при движении поезда по рельсовому пути в реальных условиях эксплуатации, например на карьерах в горной промышленности в зимних условиях.

На железных дорогах Северного региона и Сибири в зимних условиях на рельсах появляется ледяная корка в виде так называемого «черного налета», толщина которого может доходить до 1 мм. Название ледяной корки обусловлено наличием в ее структуре мелкодисперсных продуктов износа колес, рельсов, тормозных колодок подвижного состава и частиц смазки [1].

В процессе движения подвижного состава при повышенных углах подъема рельсового пути в условиях промышленных карьеров (до 60-80 промилле) колесные пары локомотива при наличии на рельсах ледяной корки могут двигаться с пробуксовкой, что приведет к снижению коэффициента сцепления и, следовательно, к уменьшению тягового усилия локомотива.

Известен способ увеличения сцепления колеса локомотива с рельсом, заключающийся в подаче сухого песка к точкам контакта колес с рельсами [2]. Данный способ для применения в зимних условиях не пригоден, так как непрерывно подаваемое, при этом, в зону контакта количество песка значительно превышает требуемое количество и его избыток засоряет рельсовый путь. Кроме того, следует учесть условия зимнего климата, длящегося в России несколько месяцев при температуре -25°…-40°C, и повышенные углы подъема карьерного рельсового пути.

Известен способ увеличения сцепления колеса локомотива с рельсом, заключающийся в применении регулируемой импульсной подачи песка в зону контакта колеса и рельса [3]. В данном способе за счет регулирования количества подачи песка несколько уменьшен его расход, однако он также не обеспечивает увеличение коэффициента сцепления колес с рельсами в зимних условиях и существенное снижение расхода песка.

Следует отметить, что при наличии на рельсах в зоне их контакта с колесами значительного слоя песка, их взаимодействие осуществляется не непосредственно по схеме «металл-металл», а при участии многослойной прослойки песка. При этом передача нагрузки от колеса к рельсу происходит при взаимодействии частиц песка друг с другом, что приводит к снижению тяговых характеристик локомотива.

Известен также способ увеличения сцепления колеса локомотива с рельсом, заключающийся в том, что применяют дополнительные форсунки и электропневматические клапаны, отрегулированные на другую подачу песка [4]. Техническим результатом известного способа является решение, обеспечивающее регулируемое количество песка, подаваемого под колеса локомотива. Это техническое решение принято нами в качестве прототипа. Недостатком прототипа при реализации данного способа является невозможность обеспечения увеличения сцепления колеса с рельсом в зимних условиях.

Техническим результатом изобретения является увеличение сцепления колеса с рельсом и повышение тягового усилия локомотива в зимних условиях.

На фиг.1 изображена схема реализации способа увеличения сцепления колеса с рельсом в зимних условиях.

Способ увеличения сцепления колеса с рельсом и повышения тягового усилия локомотива в зимних условиях заключается в следующем.

Абразивный материал, например сухой кварцевый песок, из бункера 1 перемещают в индуктор 2, нагревая до требуемой температуры, транспортируют через отрегулированные на разное количество подачи песка форсунки 3, подают в зону контакта 4 колеса 5 с рельсом 6 по трубопроводам 7, 8, 9 через сопло 10. Далее нагретый песок, попав в зону 4 на ледяную корку перед колесом 5 на поверхности рельса 6, интенсивно растапливает ее и создает условия для обеспечения нормальных условий взаимодействия нагретых частиц песка с колесом и рельсом.

В зависимости от условий эксплуатации в зону 4 подают необходимое количество песка путем включения той или иной форсунки с помощью электропневматических клапанов 11, 12, 13. Нажатием кнопок 14, 15, 16 воздух от питающей магистрали 17 через разобщающий кран 18 и соответствующие электропневматические клапаны подводят к песочным форсункам.

Температуру нагрева песка в индукторе 2 определяют исходя из следующих соображений. Согласно имеющимся сведениям при нагреве поверхности на 18…20°С выше температуры окружающего воздуха происходит интенсивная сухая возгонка льда [1], (с.82). Здесь приводится формула для определения температуры подогрева рельса tр.

где tв - температура воздуха в °С.

Учитывая вышеизложенное, приняв температуру нагретого рельса равной температуре песка, формулу (1) можно представить в виде

где tn - температура нагрева песка, °С;

Kп - коэффициент, учитывающий тепловые потери вследствие адиабатического расширения поступающей из трубопровода 3 воздушно-песочной смеси при доставке песка через пескоподающие трубы 7, 8, 9 из индуктора 2 к соплу 10. Коэффициент Kп также зависит от технических характеристик устройства, реализующего подачу песка согласно данному способу. В среднем Kп можно принять равным 1,2…1,5.

Например, при температуре воздуха: -30°, принимая Kп=1,35 по формуле (2), получим tn=1,16·(-30)+1,35·16=-13,2.

Таким образом, при температуре воздуха -30°С достаточно довести температуру песка до -13.2°С. Значение коэффициента Kп следует уточнять в зависимости от реальных параметров системы нагреватель - транспортирующая пескопроводная система.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить повышение коэффициента сцепления и, следовательно, увеличение тягового усилия локомотива. В результате уменьшения пробуксовки колесных пар уменьшится износ бандажей колесных пар тягового оборудования и рельсов, что позволит избежать дополнительных энергетических потерь, связанных с буксованием. Кроме того, нагрев песка способствует уменьшению вероятности его смерзания в пескоподающей системе в зимних условиях.

В связи с универсальностью этот способ может быть применен для всех видов железнодорожных транспортных средств независимо от типа приводного механизма колесных пар: локомотивов с электрической и тепловой тягой, различных путевых машин, используемых на железнодорожном транспорте, а также для тяговых агрегатов, применяемых в горной промышленности.

Источники информации

1. Косиков С.И. Фрикционные свойства железнодорожных рельсов. М., Наука, 1967, 111 с.

2. Филонов С.П., Гибалов А.И. и др. Тепловоз 2ТЭ116. Песочная система. М., Транспорт, 1985.

3. Способ регулирования подачи песка под колеса рельсового подвижного состава, а.с. 935356, кл. B61C 15/10, B60B 39/04.

4. Устройство для подачи песка под колеса локомотива, а.с. 1507619, B 61 C 15/10.

1. Способ увеличения сцепления колеса с рельсом, заключающийся в том, что в зону контакта колеса с рельсом подают сухой песок, отличающийся тем, что с целью обеспечения функционирования пары колесо-рельс в зимний период песок подают в зону контакта предварительно подогретым, например, при помощи индукционного нагревателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину нагрева песка определяют с учетом температуры окружающей среды (рельса) и тепловых потерь системы нагреватель - транспортирующая пескопроводная система.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам регулирования подачи песка под колеса локомотива при движении поезда по рельсовому пути в реальных условиях эксплуатации, например на карьерах, в горной промышленности.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для применения на тяговом подвижном составе для подачи песка при буксовании локомотива.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования сцепления колес подвижного состава с рельсами. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к средствам повышения коэффициента сцепления колес с рельсами, выполненным в виде устройств для импульсной подачи песка под колеса локомотива.

Изобретение относится к средствам для увеличения силы сцепления колес транспортного средства с поверхностью дороги, а именно к песочницам, к контролю наличия песка в песочницах.

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам и касается конструкции рам тележек локомотива. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается создания противоюзовых устройств. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается устройств для улучшения сцепления колес с рельсами, а именно песочных систем локомотива. .

Изобретение относится к области безрельсовых транспортных средств и может быть использовано в автопоезде для предотвращения складывания его звеньев. Способ предупреждения заноса автопоезда включает сравнивание вектора движения звена автопоезда и положения руля и выполнение торможения колеса, при заметном несовпадении последних. Торможение выполняют повышением давления газов в герметичном закрытом устройстве с материалом, увеличивающим сцепление колеса с дорожным полотном, до момента разгерметизации устройства, последующим образованием из газов струи. Посредством струи одновременно очищают дорожное полотно, доставляют и внедряют в него материал. Достигается прекращение заноса автопоезда за счет увеличения сцепления колес с дорогой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к системе для разбрасывания сыпучего материала (4) перед колесами (2) транспортных средств (1), в частности рельсовых транспортных средств. Устройство содержит, по меньшей мере, один бункер (3) для сыпучего материала, по меньшей мере, одно расположенное под каждым бункером (3) устройство (5) для дозирования сыпучего материала (4) с выпускным отверстием (6) для выдачи дозированного сыпучего материала (4) и устройство (7) для подачи дозированного сыпучего материала (4) по подающему трубопроводу (8) к колесу (2) транспортного средства, причем к дозирующему устройству (5) присоединены, по меньшей мере, два устройства (7) для подачи дозированного сыпучего материала (4), по меньшей мере, по двум подающим трубопроводам (8). Присоединенные к дозирующему устройству (5) подающие устройства (7) образованы приводимым в действие пневматически многопозиционным инжектором (13), по меньшей мере, с двумя полостями (10) для загрузки дозированного сыпучего материала (4), присоединением (11) для сжатого воздуха на каждую полость (10) и противоположным присоединению (11) для сжатого воздуха каждой полости (10) присоединением (12) для подающего трубопровода (8). Причем многопозиционный инжектор (13) расположен под выпускным отверстием (6) дозирующего устройства (5). Технический результат заключается в упрощении устройства и снижении затрат на монтаж и обслуживание. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при прохождении кривых участков пути в плане. При движении по рельсовой колее подсыпают песок на рельсовую нить. При прохождении подвижной единицей кривого участка пути в плане подсыпку песка производят только на наружную рельсовую нить, или ее производят сначала на одну рельсовую нить, а затем, при повторном прохождении указанного кривого участка пути в плане, производят на другую рельсовую нить, или подсыпку песка осуществляют сначала на одну рельсовую нить, а затем на другую по мере ее износа. Достигается увеличение сроков эксплуатации подвижной единицы и рельсовой колеи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрооборудованию электроподвижного состава. Устройство содержит систему управления электроподвижным составом (ЭПС), датчики частоты колесной пары (КП), подсоединенные к блоку частоты вращения КП, тяговые электродвигатели (ТЭД), по два на каждую из двух тележек, блок управления устройством подачи песка, регулятор напряжения обмоток тягового электродвигателя, выполненный с четырьмя уровнями регулирования напряжения, выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) установлен на каждой тележке для двух ее тяговых электродвигателей, каждый из которых снабжен двумя контакторами. Система управления ЭПС выполнена из микропроцессорного блока (МБ), блока управления контакторами, блока управления устройством подачи песка, причем выход блока частоты вращения КП соединен с первым входом микропроцессорного блока, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока управления контакторами, первый выход МБ соединен с входами ВИП каждой из тележек, а второй выход МБ - с входом блока управления устройством подачи песка, третий выход соединен с входом регулятора напряжения обмоток ТЭД. ВИП подсоединен двумя цепями, соответственно, к обмоткам первого и второго тягового электродвигателя тележки. Выходы ВИП двух тележек соединены со вторым входом МБ, блок управления контакторами имеет четыре пары выходов, каждая из которых предназначена для замыкания или размыкания первого и второго контакторов ТЭД. Технический результат заключается в снижении расхода песка и экономии электрической энергии, питающей тяговые электродвигатели. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при прохождении кривых участков пути в плане. При прохождении подвижными единицами кривого участка подсыпают песок сначала на одну рельсовую нить. Затем подсыпают песок на другую рельсовую нить по мере её износа. На поверхность катания рельсов, свободной от подсыпки песка рельсовой нити, подают смазывающие вещества. Достигается увеличение сроков эксплуатации подвижной единицы и рельсовой колеи. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному пути и может быть использовано при текущем содержании кривых участков пути в плане. Подсыпают песок на наружную рельсовую нить по мере её износа. Подают уменьшающий трение смазывающий состав на внутреннюю рельсовую нить по мере износа наружной рельсовой нити. Достигается увеличение сроков эксплуатации рельсовой колеи в кривой и подвижной единицы железнодорожного транспорта, обеспечение исправности пути с меньшими затратами труда и материалов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экипировочным устройствам для локомотивов железнодорожного транспорта, конкретно к средствам заправки локомотивов песком на пунктах технического обслуживания локомотивов. Трубопроводное пескораздаточное устройство состоит из корпуса с жестко закрепленным патрубком входным и шарнирно закрепленным патрубком выходным. Внутри корпуса на противоположных стенках приварены две пластины, изогнутые в V-образной форме и образующие щелевидную горловину, в которую плотно вставлен с возможностью поворота на угол, достаточный для подачи песка по трубопроводу в люки песочниц локомотивов различных марок, конец патрубка выходного, с охватывающим его упругим Х-образным элементом, разделяющим корпус на две полости. При этом на конце патрубка выходного, с входящей в щелеобразную горловину стороны, имеется опорное кольцо, которое по наружному диаметру в своем сечении имеет полукруглую форму. В результате достигается оптимизация распределения и подачи песка к заправочным люкам локомотивов различных типов, повышается долговечность устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх