УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕСА И УВЕЛИЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕС ЛОКОМОТИВА С РЕЛЬСАМИ

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для увеличения сцепления колес локомотива с рельсами.
Известен способ повышения сцепления колес транспортного средства с рельсами (см. В.А. Попов, Г.М. Седов, Ю.М. Лужнов. Способ повышения сцепления колес транспортного средства с рельсами. Патент РФ №2395418, опубл. 27.07.2010), заключающийся в нагреве поверхностных загрязнений колес и рельсов. При увлажнении рельсов режимы трения характеризуются коэффициентом трения ниже расчетного, для повышения сцепления на поверхностные загрязнения воздействуют высокочастотным электромагнитным полем, энергию которого направляют на поверхности трения колес и рельсов. Повышение коэффициента сцепления вызвано проявлением структурно-реологических свойств слоя поверхностных загрязнений в результате действия капиллярных сил, его упрочнением и ростом адгезии к поверхности металла.
Недостаток указанного способа заключается в усложнении конструкции ходовых частей подвижного состава и отсутствии возможности плавного регулирования теплового потока, что снижает эффективность.
Известно устройство для очистки поверхности катания головки рельса, содержащее смонтированные на раме тележки подвижного состава плазменные горелки, направленные вдоль осевой линии рельсов и сервомеханизм перемещения горелок, устройство снабжено следящей системой управления, воздействующей на сервомеханизм перемещения горелок, состоящей из датчика положения рамы подвижного состава относительно оси рельса, укрепленного на раме состава, и фазочувствительного устройства, преобразующего сигнал датчика положения рамы подвижного состава относительно оси рельса, укрепленного на раме состава, и фазочувствительного устройства, преобразующего сигнал датчика положения в сигнал-команду сервомеханизму перемещения горелок (см. Гарри Хегги Огилви, Элизабет Маргарет Так, Давид Джон Миллер Доббс и Джон Антони Россер. Устройство для очистки поверхности катания головки рельса. Патент СССР №328600, опубл. 02.02.1972, бюл. №6).
Недостатком данного устройства является то, что его невозможно применить для очистки поверхности катания колеса, ввиду того, что струя горячих газов из плазменной горелки, направленная не вниз, а в сторону колеса может повредить расположенные вблизи детали экипажной части локомотива. Кроме того, размещение горелок вблизи колеса затруднено из-за ограниченности габаритов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для очистки поверхности катания колеса и увеличения сцепления с рельсом, содержащее колесо, установленный на раме тележки пневматический блок восстановления поверхности и колодку (см. Электровоз магистральный ЭП20. Руководство по эксплуатации.: Книга 7. Описание и работа. Механическая часть. 3ТС.085.003 РЭ7 / Васюков, Синцов, Мацакова, Кучеренко.: ООО «ТРТТранс», 2012. - С. 29-30, рис. 10; Электровоз магистральный ЭП20. Руководство по эксплуатации.: Книга 10. Описание и работа. Пневматическая часть. 3ТС.085.003 РЭ10 / Плохов, Поздняков, Мацакова, Андрющенко.: ООО «ТРТТранс», 2012. С 28, рис. 3.2).
Недостаток прототипа состоит в нестабильности качества очистки из-за того, что наличие на поверхности катания влаги и масляной пленки уменьшает молекулярную составляющую силы трения, вследствие чего уменьшается величина касательного усилия, действующего со стороны колодки на загрязнения, а также уменьшается выделение тепла в контакте колеса и колодки, что, в свою очередь, уменьшает термическое воздействие на загрязнения и ухудшает качество очистки. В свою очередь, ухудшение качества очистки поверхности катания повышает вероятность возникновения юза (скольжения остановившегося колеса по рельсу) при торможении и появление на поверхности катания дефектов в виде ползунов. Увеличение силы прижатия колодки к поверхности катания колеса для улучшения очистки последней ведет к усилению износа колодки и колеса и повышению расходов на ремонт локомотива.
Известно, что коэффициент трения при контакте тел из стали увеличивается при пропускании через поверхность контакта этих тел электрического тока, что объясняется возникновением электропластического эффекта (см. Тихомиров, В.П. Моделирование сцепления колеса с рельсом: монография / В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. - Орел: Орел ГТУ, 2007, С. 95-101, 110). Повышение коэффициента трения при том же усилия прижатия тел друг к другу ведет к увеличению касательного усилия, вызывающего сдвиг загрязнений на поверхности контакта и отрыв загрязнений от поверхности контакта, что повышает качество очистки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является исключение повреждений поверхности катания колеса при проскальзывании колеса по рельсу за счет повышения качества очистки поверхности катания колеса.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки поверхности катания колеса и увеличения сцепления с рельсом, содержащем колесо, установленный на раме тележки пневматический блок восстановления поверхности и колодку, колодка выполнена из изолирующего материала и содержит на поверхности, обращенной к колесу, две металлические токопроводящие вставки, одна из которых соединена с одним из полюсов источника тока, а вторая - с противоположным полюсом источника тока.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для очистки поверхности катания колеса и увеличения сцепления с рельсом.
Предлагаемое устройство для очистки поверхности катания колеса и увеличения сцепления с рельсом содержит колесо 1, установленный на раме тележки 2 пневматический блок восстановления поверхности 3 и колодку 4.
Колодка 4 выполнена из изолирующего материала и содержит на поверхности, обращенной к колесу, две металлические токопроводящие вставки, 5 и 6, вставка 5 соединена с одним из полюсов источника тока 7, а вставка 6 - с противоположным полюсом источника тока 7.
Устройство для очистки поверхности катания колеса и увеличения сцепления с рельсом работает следующим образом.
При движении локомотива колодка 4 не прижата к поверхности колеса 1, ток от источника тока 7 через металлические токопроводящие вставки 5 и 6 не проходит, потому что металлические токопроводящие вставки 5 и 6 разделены колодкой 4, которая выполнена из изолирующего материала и не проводит ток. В случае загрязнения поверхности катания колеса 1 в пневматический блок восстановления поверхности 3 подается сжатый воздух, и колодка 4 прижимает металлические токопроводящие вставки 5 и 6 к поверхности катания колеса 1. Колесо 1, одновременно касаясь металлических токопроводящих вставок 5 и 6, замыкает электрическую цепь, в которую входят металлические токопроводящие вставки 5 и 6 и источник тока 7. В цепи начинает проходить электрический ток, который, проходя через поверхность контакта металлических токопроводящих вставок 5 и 6 с поверхностью катания колеса 1, увеличивает коэффициент трения, что увеличивает касательное усилие, действующее на загрязнения, находящиеся на поверхности катания колеса 1, что повышает качество очистки поверхности катания колеса 1. После окончания очистки колеса 1 пневматический блок восстановления поверхности 3 отводит колодку 4 от колеса 1, вследствие чего электрическая цепь размыкается и ток от источника тока 7 через металлические токопроводящие вставки 5 и 6 перестает течь.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что благодаря пропусканию тока через поверхность контакта металлических токопроводящих вставок с поверхностью катания колеса, увеличения вследствие этого коэффициента трения и повышения качества очистки поверхности катания колеса, возникновение ползунов на поверхности катания колеса при юзе уменьшается, улучшаются тяговые качества локомотива, за счет чего достигается снижение расходов на ремонт и эксплуатацию локомотива.