ВЕСОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к измерительной технике, к весовым устройствам, а в частности к измерению веса подвижной единицы и может быть использована для определения весовых свойств локомотива, непосредственно при неравномерном распределении нагрузок от веса локомотива по колесным парам и отдельным колесам на рельс.
Известно устройство для определения силы давления колеса рельсового транспортного средства, содержащее соединенные в измерительную мостовую схему тензорезисторы, вертикально установленные на противоположных сторонах шейки участка рельса, над нейтральной осью рельса на одном уровне выполнены два отверстия, расстояние между которыми не превышает толщину шейки рельса, а тензорезисторы установлены на перемычке между отверстиями, [патент №2085417 по кл. G01G 19/04. Авторы: Я.А.Новачук; В.Г.Повх; В.И.Редькин; Б.М.Гриньков, опубликовано 27.07.1997].
Недостатком устройства является сложность формы измерительного рельса, а именно наличие отверстий, которые требуется выполнять в вертикальной стенке рельса, диаметр которых должен соответствовать линейным параметрам и расположению в перемычке.
Известно также грузоприемное устройство весов, содержащее измерительный участок рельса, на каждом из концов вертикальной стенки которого выполнены углубления в поперечном сечении рельса для образования упругих элементов, с двух сторон каждого из которых симметрично относительно продольной нейтральной оси рельса установлены тензорезисторы, причем углубления выполнены в виде многоугольника с четным количеством скругленных углов, контур которого повторяет выполненное в центре многоугольника сквозное отверстие, при
этом центры радиусов округления углов многоугольника и сквозного отверстия и радиуса установки центра тензорезистора расположены на одной линии, проходящей через центр сквозного отверстия, а радиусы округления углов многоугольника, сквозного отверстия и установки центра тензорезисторов выбраны с учетом чувствительности тензорезисторов. [патент РФ №2145700 по кл. G01G 19/04. Авторы: В.А.Меньщиков; Н.З.Черницыеа; Я.М.Зильбер; Д.А.Ямпольский, опубликовано 20.02.2000].
Недостатком устройства является сложность, при выполнении условий для взвешивания, по установке тензорезисторов на упругом элементе.
Данное техническое решение взято в качестве прототипа.
Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение точности измерений на ремонтной позиции за счет синхронной работы датчиков.
Технический результат достигается тем, что в весовое устройство, содержащее измерительный участок рельса, тензорезисторы включенные в мостовую схему, в устройство дополнительно введены контррельс, который установлен под каждым рельсом измерительного участка, блок преобразования и регистратор, тензорезисторы прямоугольной формы закреплены со стороны измерительного участка и консольно внешнему рельсу, а один из плеч мостовой схемы тензорезисторов установлен термистр, выход мостовой схемы соединен через блок преобразования с блоком регистратора.
При движении колеса (фиг.1) по измерительному рельсу 1 изгибающий момент изменяется попеременно от одного тензорезистора 2 к другому, т.е. в начальный момент времени, изгибающий момент будет максимальным относительно противоположного по ходу движения тензорезистора, и минимальным относительно ближнего тензорезистора.
M1=P1*L1<M=P2*L2
где: M1 - изгибающий момент относительно тензорезистора №1
М2 - изгибающий момент относительно тензорезистора №2
L1 - расстояние от тензорезистора №1 до центра оси колесной пары
L2 - расстояние от тензорезистора №2 до центра оси колесной пары
M1=P1*L1>M=P2*L2
М1+М2=0
Затем в процессе движения ситуация плавно будет меняться в противоположную сторону, и если бы тензорезисторы не были синхронными, то необходимо было бы производить взвешивание в положении равновесия. Когда сумма моментов равна 0, это точка пересечения графика изменения моментов датчиков №1 и №2, является наиболее точным результатом измеряемых параметров. Этот процесс измерения представлен на (фиг.3).
На фиг.1, 2 представлено весовое устройство; фиг.3 диаграмма изменения моментов относительно тензорезисторов в процессе движения колеса по измерительному рельсу.
Весовое устройство для выравнивания нагрузок колес электровоза на рельс состоит из: измерительного участка рельса 1; тензорезисторов 2; контррельса 3.
Измерительный участок рельса 1, выполнен в виде пары отдельных независимых рельсовых вставок длиной L=1,0 м, которые соединяются с соседними рельсами посредством 4-ех тензорезисторов 2 каждый, корпус тензорезисторов также выполняет функцию рельсовых соединительных накладок, либо опираются на них в зависимости от типа применяемого датчика.
Данный участок пути 1 предназначен для замера вертикальной нагрузки колеса на рельс. Снизу вся конструкция для создания необходимой жесткости усиливается дополнительным контррельсом 3, чтобы исключить возможность температурного воздействия на тензорезисторы 2.
Весовое устройство работает следующим образом.
Локомотив проходит через весовое устройство, со скоростью v=3...5 км/час. Весовое устройство (фиг.1) содержит четыре тензорезистора, которые связаны кабельными линиями через блок суммирования с блоком преобразования, где происходит предварительная обработка информации по каждому измерительному каналу. Далее информация по интерфейсу поступает в процессор, где формируется информация по локомотиву в целом. Результаты взвешивания отображаются на блоке индикации. Тензорезисторы соединены в мостовую схему в одной из плеч которых установлен термистр, выход с мостовой схемы через блок суммирования, соединен с блоком преобразования, а его выход соединен с блоком индикации (фиг.3).
В тензорезисторе 2, может быть использован как например «Тензоэлемент». Принцип действия тензорезисторов заключается в определении изгибающего момента (сжимающего усилия) в зависимости от типа применяемого датчика, растягивающего верхние волокна, и сжимающие нижние (фиг.3). На единицу изменения деформации тензорезисторов калибруется единица действующей от колеса на рельс нагрузки. Предлагаемая схема из четырех тензорезисторов имеет малую погрешность измерений потому, что все 4 тензорезистора данного комплекса работают синхронно.
Предлагаемое весовое устройство позволяет улучшить тягово-сцепные свойства подвижной единицы, сократить время нахождения подвижной единицы в ремонте, снизить затраты на содержание колесных пар. обеспечивая равномерность износа бандажа по кругу катания, снижение трудоемкости процесса развески в 2-2,5 раза, снижение эксплуатационных расходов.