ГРУЗОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Устройство относится к производству средств измерения веса движущихся железнодорожных вагонов.
Известно устройство для взвешивания железнодорожных вагонов (авт. св. №606564, МПК G 01 G 19/04, приоритет 12.01.73, опубл. 05.05.78, БИ №17), содержащее весовую рельсовую секцию, образующую часть рельсовых путей, которое опирается на основание, снабженное весоизмерительными датчиками, нагружаемых при наезде железнодорожных вагонов. Основание выполнено в виде пары стальных балок, каждая из которых поддерживает концевые участки соответствующих рельсов, примыкающих к весовой рельсовой секции, причем балки могут опираться на шпалы или связываться поперечными стальными тягами.
Недостатком данного устройства является жесткое соединение рельсов поперечной тягой, что может привести к возникновению дополнительных напряжений в местах соединения рельса с тягой при провале, т.е. просадке щебеночного фундамента одной из балок, что приведет к погрешностям измерения датчиков. Данное устройство не технологично при сборке.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является грузоприемное устройство (ГУ) вагонных бесфундаментных весов типа ВВБ 000 "Минтек" (проспект и общий вид устройства фиг.1 прилагаются в приложении), содержащее раму 1 и установленных внутри ее двух мостов балочного типа 2. Каждый мост состоит из балки, опирающейся на два тензо-резисторных датчика 3, и поперечного бруса 4, вваренного в балку одним концом, а вторым концом соединяющегося со вторым балочным мостом. Поперечный брус первого моста параллелен поперечному брусу второго моста. Балочные мосты имеют продольные 5 и поперечные тяги 6 для фиксации мостов в поперечном и продольном направлениях. Каждый конец балки моста непосредственно закреплен шарнирно с рамой поперечной тягой 6, а каждая балка зафиксирована шарнирно одной продольной тягой 5.
Недостатком данного устройства является несовпадение крепления шарнира поперечных тяг балочного моста с осью качания балок моста, что
может вызывать дополнительные вертикальные силы неравные на каждом из мостов (см. принципиальную схему ГУ на фиг.2). При динамическом взвешивании от колебания вагона в поперечном направлении от колесной пары передается усилие на оба моста. Сила давления на правый и левый мосты, учитывая конструкцию колес с ребордами, будут не одинаковыми. Разница усилий ΔР и, соответственно, составляющая от ΔР на датчики будет появляться то слева, то справа. Эти величины меняются на протяжении всего пути вагона по ГУ и не предсказуемы, поэтому погрешности в показаниях датчиков могут быть различного направления и значительными по величине, которые будут или складываться или вычитаться с вертикальной составляющей показания веса.
В основу полезной модели положена задача создания грузоприемного устройства с повышенной точностью взвешивания железнодорожных вагонов в движении за счет уменьшения влияния боковых сил, передающихся от вагона через колесные пары на балочные мосты.
Поставленная цель достигается устройством, содержащим раму и два балочных моста, опирающихся на узлы крепления весоизмерительных датчиков, каждый из которых выполнен из балки, фиксирующейся регулируемыми продольными упорами и поперечными тягами, и поперечного бруса, соединенного с серединой балки другого моста. В узлах крепления весоизмерительных датчиков расположены поперечные тяги, одна из осей шарниров которых прикреплена к балке и совмещена с осью качания балки моста, а продольные тяги выполнены в виде упоров, расположенных по обе стороны от поперечных брусьев симметрично продольной и поперечной осям грузоприемного устройства.
Грузоприемное устройство состоит из рамы, внутри которой устанавливаются два моста балочного типа. Каждый мост опирается на два узла крепления весоизмерительных датчиков и состоит из балки, поперечного бруса, жестко соединенного с серединой балки одним концом, а другим концом шарнирно прикрепленного к середине балки другого моста. При этом каждый балочный мост имеет три точки опоры, объединяя две точки соединения датчиков, лежащих на концах балки, и третью точку опоры, лежащую на середине второй балки. Соединение при помощи поперечных брусьев, параллельных между собой, не позволяет мостам отклоняться от вертикального положения и
делает возможным передачу усилий от силы давления колесных пар, распределяя их между двумя парами датчиков ГУ. Такое соединение балочных мостов позволяет также скомпенсировать действие поперечных сил от колесных пар при движении вагона, т.к. они попарно равны и противоположны по направлению (см. фиг.3)
Поперечные тяги, расположенные в узлах крепления весоизмерительных датчиков, фиксируют и выставляют датчик сжатия строго вертикально в плоскости перпендикулярной направлению движения для восприятия вертикальной составляющей нагрузки, и служат, одновременно, для крепления балок к раме. При этом ось вращения шарнира поперечных тяг совпадает с осью качания балки моста.
Ограничение перемещения несущей балки в направлении движения, т.е. в продольном направлении, выполняют упоры, выполненные в виде цилиндрических пальцев. Расположены упоры в средней части балочных мостов по обе стороны от поперечных брусьев симметрично продольной и поперечной осям ГУ. Конструкция упоров позволяет выставлять пальцы параллельно движению, а опорные поверхности перпендикулярно направлению движения. Такая фиксация балочных мостов в продольном направлении и их симметричное размещение в ГУ относительно продольной и поперечной оси уменьшает воздействие от температурных расширений при перепаде температур, что снижает до минимума вероятность заклинивания упоров и появления паразитных составляющих, влияющих на показания весоизмерительных датчиков. Выполнение продольных тяг в виде упоров с минимальными зазорами позволяет компенсировать продольную составляющую от приложения силы инерции вагона при неравномерном движении.
Продольные упоры выставляются регулировкой строго в горизонтальной плоскости и параллельно направлению движению, и поперечные тяги конструктивно выполнены строго горизонтально, что позволяет компенсировать действие от этих сил без появления вертикальных составляющих. Это позволит свести погрешности к минимуму, а значит повысить точность измерения датчиками веса при движении вагона через ГУ.
На фиг.1 изображено грузоприемное устройство вагонных бесфундаменных весов типа ВВБ (прототип), общий вид;
на фиг.2 изображена принципиальная схема взаимодействия сил, действующих на балочные мосты грузоприемного устройства вагонных весов бесфундаментных типа ВВБ (прототип);
на фиг.3 изображена принципиальная схема взаимодействия сил, действующих на балочные мосты весов предложенного грузоприемного устройства;
на фиг.4 изображено грузоприемное устройство, общий вид;
на фиг.5 показан узел крепления весоизмерительных датчиков и концов балок, встроенный в ГУ, вид спереди;
на фиг.6 показан вид фиксации балок мостов в продольном направлении.
Данное устройство фиг.4 содержит раму 1 и установленных внутри ее два моста балочного типа 2. Каждый мост опирается на два узла крепления 3 со встроенными весоизмерительными датчиками сжатия и поперечными тягами 4. Каждый балочный мост содержит поперечный брус 5, который жестко закреплен в средней части балки и шарнирно прикреплен к параллельной балке второго моста. Поперечный брус 5 дает третью точку опоры моста и, соединяясь со вторым балочным мостом, служит для передачи усилий с одного балочного моста на другой. Конструкция второго балочного моста аналогична первому балочному мосту. Поперечные брусья первого и второго балочных мостов параллельны между собой и предназначены для устранения отклонения от вертикального положения балок и компенсации поперечных усилий. Балки двух мостов имеют продольные упоры 6 и поперечные тяги 4 для фиксации балочных мостов в этих направлениях.
На концах каждой балки моста установлены узлы крепления весоизмерительных датчиков фиг.5, где закрепляются также и концы балок в поперечном направлении регулируемой тягой 4. Узел крепления состоит из платформы 7, верхнего 8 и нижнего подшипника 9, между которыми устанавливается датчик 10, регулируемый поперечной тягой 4, шарнирно соединенной с платформой и верхним подшипником. Нижний подшипник жестко устанавливается в гнездо платформы и фиксирует положение нижней опоры датчика. Верхний подшипник опирается на сферическую поверхность верхней опоры датчика и через регулируемые тяги шарнирно соединен с платформой. Регулируемые поперечные тяги предназначены для установки датчика в вертикальное положение и для крепления балок, продольная ось качания которых совпадает с осью шарнирного
крепления регулируемых поперечных тяг. Датчики, расположенные на концах каждой балки, зафиксированы в точке касания их верхней поверхности в верхнем подшипнике узла крепления регулируемой тягой 4. Верхняя поверхность датчиков сжатия становится неподвижной опорой, т.е. точкой, воспринимающей усилия в вертикальном направлении от движущегося вагона. Устройство работает следующим образом.
При прохождении железнодорожного вагона по ГУ усилие веса передается через балочные мосты и их соединение в виде двух параллельных поперечных брусьев на две пары датчиков сжатия, расположенных на концах балок, которые воспринимают только вертикальную нагрузку. Соединение при помощи двух параллельных поперечных брусьев позволяет избежать появления зазора между балкой и весоизмерительными датчиками, расположенными на ее концах, а также позволяет плавно распределить нагрузку между датчиками одного моста и двух балочных мостов в целом.
При неровности рельсового пути и неравномерности движения вагона возникают поперечные и продольные нагрузки, действующие на мостовые балки, что может оказывать негативное влияние на показания весоизмерительных датчиков.
Для устранения перемещения мостовых балок в продольном направлении балки фиксируются относительно неподвижной рамы регулируемыми продольными упорами 6 фиг.6. Они регулируются при помощи стаканов с резьбой и прокладками. Вертикальная составляющая может появиться при установке опорных поверхностей не перпендикулярно продольной силе Р. Конструкция упоров позволяет выставлять упорные пальцы параллельно движению, а опорные поверхности перпендикулярно направлению движению. Это позволяет минимизировать появления вертикальных составляющих от продольных сил, т.е. передать силу веса на четыре датчика без искажения. Расположение продольных упоров в средней части балочных мостов по обе стороны от поперечных брусьев, т.е. симметрично продольной и поперечной оси ГУ, позволяет уменьшить влияние от температурных расширений, возникающие в балках.
Узлы крепления датчиков фиг.5 обеспечивают вертикальное положение весоизмерительных датчиков и одновременно фиксируют их от перемещения в
горизонтальном направлении концов балок каждого моста. Регулируемые поперечные тяги расположены горизонтально, поэтому поперечная составляющая от возникающих боковых усилий при движении вагона по измерительному рельсу направлена вдоль этих тяг. Усилия, возникающие в них, не влияют на вертикальную составляющую измеряемого веса вагона. Сосредоточение в узле крепления воздействия вертикальной и поперечной составляющей от силы веса и сил инерции вагона, когда ось качания мостовой балки совпадает с одной осью шарнира соединения поперечной тяги к балке, позволяет избежать погрешности в этом направлении, а значит и повысить точность измерения веса вагона.
Крепление концов балок поперечными тягами, расположенными в узлах крепления весоизмерительных датчиков, и выполнение продольной фиксации балок в виде упоров, расположенных симметрично продольной и поперечной оси ГУ, позволяют уменьшить вертикальную составляющую от действия инерционных сил в этих направлениях в достаточной степени для того, чтобы обеспечить высокую точность определения веса вагона.