универсальный катковый стенд

Формула изобретения

Универсальный 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 имитатор рельсового пути, содержащий два катка увеличенного диаметра, установленные в опорах, выполненных на подшипниках качения, колесную пару, устанавливаемую на катках и имитатор нагрузок для установки, закрепления и нагрузки колесной пары, на имитаторе рельсового пути, оборудованном рессорным подвешиванием, привод катков выполнен от регулируемого электродвигателя, имитатор нагрузок 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 имитатора нагрузок с колесной парой в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с управлением от микропроцессорной системы, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов; отличающийся тем, что катки с опорами и регулируемыми электродвигателями установлены в имитаторе рельсового пути с возможностью их поворота от гидропульсаторов в вертикальной плоскости и поворота их совместно с имитатором рельсового пути от гидропульсатора относительно основания в горизонтальной плоскости с измерением датчиками угла поворота и имитации вертикальных и горизонтальных неровностей пути и перекоса ходовой тележки, а для исследования колесной пары в составе ходовой тележки или в составе транспортного средства имитатор нагрузок оснащен установочными элементами для закрепления на базовых поверхностях поперечной балки или рамы ходовой тележки транспортного средства, вертикальные и горизонтальные гидропульсаторы имитатора нагрузок связаны с кареткой, закрепленной на раме имитатора рельсового пути или раме каткового стенда с возможностью переустановки каретки в продольном и поперечном направлениях относительно оси катков для разных типов ходовых тележек и разными расстояниями L1 и L2 между осями колесных пар, один или оба катка установлены в эмитаторе рельсового пути на основании рамы при помощи подвижной платформы с направляющими с возможностью перемещения вдоль оси рельсового пути от привода, установки и закрепления катков на соответствующих расстояниях от L1 до L2 осей колесных пар ходовой тележки.

Описание изобретения к патенту

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

Известен 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 два боковых вертикальных гидравлических цилиндра с частотным воздействием для моделирования вертикальной силы, действующей в точке контакта колесо-рельс, один горизонтальный гидроцилиндр - для обеспечения бокового нагружения вдоль оси колесной пары, два боковых горизонтальных гидроцилиндра - 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, № 4, 2005 г., 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.

Известен универсальный стенд (универсальный катковый стенд) для испытания транспортных средств, принятый в качестве прототипа, содержащий неподвижное основание с установленным в нем на подшипниках имитатором транспортного пути, имитатор транспортного пути выполнен в виде, по меньшей мере, одного катка, масса которого сосредоточена в ободе, при этом элементы подшипников, опирающиеся на основание с противоположных от катка сторон соединены с приводами, предназначенными для вращения упомянутых элементов (катков) в противоположных направлениях, причем параметры, определяющие условия взаимодействия колес транспортного средства и катка, такие как масса катка, его радиус и масса (ходовой) тележки с имитатором груза (адаптером нагрузки), подбираются так, чтобы- кинетическая энергия поступательного движения, которую может осуществить транспортное средство в реальном движении, равнялась кинетической энергии вращения катка, транспортное средство соединено с основанием растяжками, предназначенными для изменения положения транспортного средства в горизонтальной и вертикальной плоскостях (RU, патент на изобретение № 2211443, кл. G01M 17/00, опубл. 2003 г.).

Недостатками универсального стенда являются:

- в стенде отсутствует имитация работы транспортного средства при неровностях пути, на радиусных участках с завышением положения одного рельса над другим рельсом, с перекосом ходовой тележки на пути;

- стенд не обеспечивает испытаний ходовых тележек с различным расстоянием между осями колесных пар, а установка двухосной тележки на одном катке приводит к большому углу набегания, что снижает технические возможности, эффективность и достоверность испытаний стенда.

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

Указанный технический результат достигается тем, что универсальный катковый стенд для исследования системы колесо-рельс, содержащий, установленную в бетонном фундаменте с участком рельсового пути, на основании рамы, в разрыве рельсового пути, закреплен имитатор рельсового пути, содержащий два катка увеличенного диаметра, установленные в опорах, выполненных на подшипниках качения, колесную пару, устанавливаемую на катках и имитатор нагрузок 1 для установки, закрепления и нагрузки колесной пары на имитаторе рельсового пути, оборудованном рессорным подвешиванием, привод катков выполнен от регулируемого электродвигателя, имитатор нагрузок 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 имитатора нагрузок с колесной парой в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с управлением от микропроцессорной системы, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов; катки с опорами и регулируемыми электродвигателями установлены в имитаторе рельсового пути с возможностью их поворота от гидропульсаторов в вертикальной плоскости и поворота их совместно с имитатором рельсового пути 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, имитатор нагрузок оснащен установочными элементами для закрепления на базовых поверхностях поперечной балки или рамы ходовой тележки транспортного средства, а вертикальные и горизонтальные гидропульсаторы имитатора нагрузок связаны с кареткой, закрепленной на раме имитатора рельсового пути или раме каткового стенда с возможностью переустановки каретки в продольном и поперечном направлениях относительно оси катков для разных типов ходовых тележек и разными расстояниями L1 и L2 между осями колесных пар, один или оба катка установлены в эмитаторе рельсового пути на основании рамы при помощи подвижной платформы с направляющими с возможностью перемещения вдоль оси рельсового пути от привода, установки и закрепления катков на соответствующих расстояниях от L1 до L2 осей колесных пар ходовой тележки.

На фиг.1 изображен общий вид каткового стенда для испытания колесной пары и ходовой тележки и на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Универсальный 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 имитатор рельсового пути 5, содержащий два катка 6 увеличенного диаметра, установленные в опорах 7, выполненных на подшипниках качения 8, колесную пару 9, устанавливаемую на катках 6 и имитатор нагрузок 10 для установки, закрепления и нагрузки колесной пары 9 на имитаторе рельсового пути 5, оборудованном рессорным подвешиванием 11, привод катков 6 выполнен от регулируемого электродвигателя 12, имитатор нагрузок 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 имитатора нагрузок 10 с колесной парой 9 в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси с управлением от микропроцессорной системы, в том числе в ручном и диалоговом режимах с возможностью динамического контроля и регулирования работы всех приводов; катки 6 с опорами 7 и регулируемыми электродвигателями 12 установлены в имитаторе рельсового пути 5 с возможностью их поворота от гидропульсаторов 16 в вертикальной плоскости и поворота их совместно с имитатором рельсового пути 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 в составе ходовой тележки 19 или в составе транспортного средства, имитатор нагрузок 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 имитатора нагрузок 10 связаны с кареткой 22, закрепленной на раме имитатора рельсового пути 5 или раме 1 каткового стенда с возможностью переустановки каретки 22 в продольном и поперечном направлениях относительно оси катков 6 для разных типов ходовых тележек 19 и разными расстояниями L1 и L2 между осями колесных пар 9. Один или оба катка 6 установлены в эмитаторе рельсового пути 5 на основании 4 рамы 1 при помощи подвижной платформы 23 с направляющими 24 с возможностью перемещения вдоль оси рельсового пути 3 от привода, например винтовой передачи 25 с редуктором и электродвигателем 26, установки и закрепления катков 6 на соответствующих расстояниях от L1 до L2 осей колесных пар 9 ходовой тележки 19.

Универсальный катковый стенд работает следующим образом.

Колесная пара 9 (Фиг.1 и 2) с имитатором нагрузок 10, устанавливается по оси катков 6. Вертикальными 13, горизонтальными 14 и боковыми 15 гидропульсаторами имитатора нагрузок 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 имитатора рельсового пути 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 испытании колесной пары 9 в составе ходовой тележки 19 или рамы транспортного средства, на основании 4 рамы 1, катки 6 при помощи подвижной платформы 23 на направляющих 24 перемещают вдоль оси рельсового пути 3 от привода, например винтовой передачи 25 с редуктором и электродвигателем 26, устанавливают и закрепляют на соответствующих расстояниях от L1 до L2 осей колесных пар 9 испытываемой ходовой тележки 19, оси колесных пар 9 ходовой тележки 19 располагают в одной вертикальной плоскости с осями катков 6, имитатор нагрузок 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, в том числе в составе транспортного средства и проверки взаимодействия между собой двух колесных пар 9, возможность 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.