Результат интеллектуальной деятельности: КАТКОВЫЙ СТЕНД

Изобретение относится к испытательным стендам, в частности, для исследования системы колесо - рельс.

Известен катковый стенд для испытаний колесной пары железнодорожного транспортного средства, содержащий катки с полуосями, установленные на подшипниковых опорах и снабженные индивидуальными приводами, каждая полуось снабжена зубчатым колесом, взаимодействующим с зубчатым колесом планетарного редуктора, солнечная шестерня которого жестко соединена с общим валом редукторов, приводящих обе полуоси и на этом валу, на подшипниках установлены конические шестерни, каждая из которых жестко связана с водилом соответствующего редуктора и зацеплена с общей конической шестерней, соединенной валом с дополнительным приводом. (SU, АС №712727, кл. G01M 17/00, опубл. 1980 г.).

Недостатками изобретения являются:

- сложность конструкции из-за установки большого количества зубчатых передач и при этом разорванная система привода на одно и другое ходовые колеса колесной пары, что приведет к колебательным процессам в приводе колесной паре и дополнительным осевым нагрузкам;

- отсутствует возможность проведения проверки в условиях перекоса тележки, и определения нагрузок в системе колесо - рельс;

- стенд не может использоваться для периодической проверки ходовых тележек и в процессе изготовления.

Известен стенд для испытания колесных транспортных средств, содержащий основание, поворотную раму, установленную на основании посредством поперечного горизонтального шарнира, беговой барабан установленный в подшипниковой опоре, смонтированной на поворотной раме, приводной двигатель, кинематически соединенный с беговым барабаном, и имитатор переменных нагрузок, кинематически соединенный с поворотной рамой, и систему управления имитатором переменных нагрузок, он снабжен опорной стойкой с буфером, смонтированной на основании под поворотной рамой с возможностью взаимодействия ее с буфером, и дополнительной системой управления, включающей программный блок и испытательный механизм, подключенный к программному блоку, имитатор переменных нагрузок выполнен в виде электродвигателя, установленного на поворотной раме, а система управления имитатором переменных нагрузок снабжена источником случайных сигналов и преобразователем случайных сигналов, подключенным к выходу источника случайных сигналов, при этом выход преобразователя случайных сигналов подключен к обмотке управления упомянутого электродвигателя, а исполнительный механизм кинематически соединен с регулятором корреляционной функции выходного сигнала преобразователя случайных сигналов. (SU, АС №1442858, кл. G01M 17/00, опубл. 1988 г.).

Недостатками данного изобретения являются:

- сложность конструкции имитатора переменных вертикальных нагрузок и неточность имитации, так как случайные нагрузки действуют только на одно колесо передней оси транспортного средства, что снижает надежность стенда и достоверность испытаний;

- отсутствует имитация боковых нагрузок на колеса транспортного средства, для железнодорожного транспортного средства - это нагрузки в зоне радиусных участков пути, что снижает достоверность испытаний и эффективность стенда;

- наличие поворотной рамы с шарнирами и имитатора переменных нагрузок, установленного на поворотной раме приводит к большим нагрузкам на стенд и не позволит проводить испытания с большими осевыми нагрузками, существующими на железнодорожном транспорте, что сужает технические возможности стенда.

Известен катковый стенд для исследования системы колесо - рельс, принятый в качестве прототипа, содержащий раму, установленную в бетонном фундаменте, с участком рельсового пути, на основании рамы в разрыве рельсового пути закреплен рельсовый блок, содержащий катки увеличенного диаметра, имитирующие рельс, установленные в опорах, выполненных на подшипниках качения, колесную пару, устанавливаемую на катках, и адаптер для установки и закрепления колесной пары на рельсовом блоке, оборудованный рессорным подвешиванием, привод катков выполнен от регулируемого электродвигателя, адаптер включает в себя два боковых вертикальных гидравлических цилиндра с частотным воздействием (гидропульсатора) для моделирования вертикальной силы, действующей в точке контакта колесо - рельс, один горизонтальный гидроцилиндр (гидропульсатор) - для обеспечения бокового нагружения вдоль оси колесной пары, два боковых горизонтальных гидроцилиндра (гидропульсатора) - для разворота адаптера с колесной парой в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с микропроцессорной системой управления, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов. (Стенд для исследования системы колесо - рельс, ж. Железные дороги мира, 2005 г., №4, стр.41-46).

Недостатками указанного стенда являются:

- отсутствует возможность проведения испытаний ходовой тележки, в том числе в составе транспортного средства, а также проверки взаимодействия между собой двух колесных пар и проверки работы второго уровня подвески, что сужает технические возможности стенда;

- отсутствует возможность имитации вертикальных и горизонтальных неровностей пути и перекоса тележки, что снижает достоверность испытаний и эффективность стенда.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности испытаний и эффективности стенда и расширение его технических возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что катковый стенд для исследования системы колесо - рельс, содержащий раму, установленную в бетонном фундаменте, с участком рельсового пути, на основании рамы в разрыве рельсового пути закреплен рельсовой блок, содержащий катки увеличенного диаметра, имитирующие рельс, установленные в опорах, выполненных на подшипниках качения, колесную пару, устанавливаемую на катках, и адаптер для установки и закрепления колесной пары на рельсовом блоке, оборудованный рессорным подвешиванием, привод катков выполнен от регулируемого электродвигателя, адаптер включает в себя боковые вертикальные гидропульсаторы для моделирования вертикальной силы, действующей в точке контакта колесо - рельс, горизонтальные гидропульсаторы - для обеспечения бокового нагружения вдоль оси колесной пары и боковые горизонтальные гидропульсаторы - для разворота адаптера с колесной парой в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с микропроцессорной системой управления, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов; ось с катками, с подшипниковыми опорами и регулируемым электродвигателем установлена в рельсовом блоке с возможностью ее поворота от гидропульсаторов в вертикальной плоскости и поворота ее совместно с рельсовым блоком от гидропульсатора относительно основания в горизонтальной плоскости с измерением датчиками угла поворота и имитации вертикальных и горизонтальных неровностей пути и перекоса ходовой тележки, для исследования колесной пары в составе ходовой тележки или в составе транспортного средства адаптер оснащен установочными элементами для закрепления на базовых поверхностях поперечной балки или рамы ходовой тележки транспортного средства, а вертикальные и горизонтальные гидропульсаторы адаптера связаны с кареткой, закрепленной на раме рельсового блока или раме каткового стенда с возможностью переустановки каретки в продольном и поперечном направлениях относительно оси катка для разных типов ходовых тележек.

На фиг.1 изображен общий вид каткового стенда для испытания колесной пары, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 изображен общий вид каткового стенда для испытания колесной пары в составе ходовой тележки и на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг 3.

Катковый стенд для исследования системы колесо - рельс, содержащий раму 1, (фиг.1 и 2) установленную в бетонном фундаменте 2, с участком рельсового пути 3, на основании 4 рамы 1 в разрыве рельсового пути 3 закреплен рельсовой блок 5, содержащий катки 6 увеличенного диаметра, имитирующие рельс, установленные в опорах 7, выполненных на подшипниках качения 8, колесную пару 9, устанавливаемую на катках 6, и адаптер 10 для установки и закрепления колесной пары 9 на рельсовом блоке 5, оборудованный рессорным подвешиванием 11, привод катков 7 выполнен от регулируемого электродвигателя 12, адаптер 10 включает в себя боковые вертикальные гидропульсаторы 13 для моделирования вертикальной силы, действующей в точке контакта колесо - рельс, горизонтальные гидропульсаторы 14 - для обеспечения бокового нагружения вдоль оси колесной пары 9 и боковые горизонтальные гидропульсаторы 15 - для разворота адаптера 10 с колесной парой 9 в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с управлением микропроцессорной системы, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов; катки 6 с 7 опорами и регулируемым электродвигателем 12 установлены в рельсовом блоке 4 с возможностью их поворота от гидропульсаторов 16 в вертикальной плоскости и поворота их совместно с рельсовым блоком 5 от гидропульсатора 17 относительно основания 4 в горизонтальной плоскости с измерением датчиками 18 угла поворота и имитации вертикальных и горизонтальных неровностей пути и перекоса ходовой тележки 19, для исследования колесной пары 9 (фиг.3 и 4) в составе ходовой тележки 19 или в составе транспортного средства адаптер 10 оснащен установочными элементами для закрепления на базовых поверхностях 20 поперечной балки 21 или рамы ходовой тележки 19 транспортного средства, а вертикальные 13 и горизонтальные 14 гидропульсаторы адаптера 10 связаны с кареткой 22, закрепленной на раме рельсового блока 5 или раме 1 каткового стенда с возможностью переустановки каретки 22 в продольном и поперечном направлениях относительно оси катка 6 для разных типов ходовых тележек 19 и разными расстояниями L1 и L2 между осями колесных пар 9.

Катковый стенд работает следующим образом.

Колесная пара 9 (фиг.1 и 2) с адаптером 10 устанавливается по оси катков 6. Вертикальными 13, горизонтальными 14 и боковыми 15 гидропульсаторами адаптера 10 производится фиксация колесной пары 9 на стенде и ее нагрузка с имитацией работы колесной пары 9 в различных условиях работы железнодорожного транспорта, при этом гидропульсаторами 16 выполняется поворот катков 6 в вертикальной плоскости, а гидропульсаторами 17 - поворот рельсового блока 5 относительно основания 4 в горизонтальной плоскости с датчиками 18 угла поворота, т.е. имитация работы колесной пары 9 на радиусных участках железнодорожного пути. После чего выполняется включение регулируемого электродвигателя 12 и вращение колесной пары 9 с постепенным наращиванием скорости и нагрузок, в том числе динамических, величина которых и режим работы стенда определяются посредством расчета и моделирования рабочего процесса испытания, при этом выполняется подключение всех приводов стенда, которые участвуют в испытаниях колесной пары 9 с микропроцессорной системой управления, в ручном и диалоговом режимах, в том числе выполняется динамический контроль и определение состояния контактных поверхностей колесной пары 9 и катков 6 и регулирование их работы.

Для испытаний колесной пары 9 (фиг.3 и 4)в составе ходовой тележки 19 или рамы транспортного средства одну из колесных пар 9 ходовой тележки 19 устанавливают по оси катков 6, при этом вторая колесная пара 9 устанавливается на участке рельсового пути 3, адаптер 10 с гидропульсаторами 13, 14 и 15 устанавливают на базовые поверхности 20 поперечной балки 21 или рамы ходовой тележки 19, каретку 22 с закрепленными на ней гидропульсаторами 13, 14 и 15 устанавливают на раме рельсового блока 5 или раме 1 каткового стенда. Порядок испытаний ходовой тележки 19 аналогичен испытаниям колесной пары 9, при этом величины нагрузок гидропульсаторов 13, 14 и 15 должны быть увеличены примерно в два раза. Возможность проведения испытаний как автономной колесной пары 9, так и в составе ходовой тележки 19 с разными расстояниями L1 и L2 между осями колесных пар 9 и в составе транспортного средства и проверки взаимодействия между собой двух колесных пар 9, проверки работы второго уровня подвески расширяет технические возможности стенда, а возможность имитации вертикальных и горизонтальных неровностей пути и перекоса тележки 9 повышает достоверность испытаний и эффективность стенда.