Устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс
DEVICE FOR IMITATION VERTICAL AND HORIZONTAL IMPACT OF WHEEL ON RAIL

Изобретение относится к испытанию железнодорожного транспорта, в частности к устройствам для создания усилий на рельсы.
Известно устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс, состоящее из держателя-корпуса, внутри которого размещена тарированная пружина с возможностью предварительного нагружения винтом, установленным с противоположного торца корпуса, двух штифтов, расположенных в прорезях корпуса, с помощью которых контролируется предварительное нагружение тарированной пружины и величина общей нагрузки, полки для установки устройства в резцедержателе. В данном устройстве для имитации полного нагружения колеса по всей длине рельса модель колеса закреплена в центрах подпружиненной вилки, размещенной в держателе-корпусе. (RU, патент на полезную модель №113839, МПК G01М 17/10, опубл. 27.02.2012 г.)
Недостатком известного устройства, имитирующего вертикальное воздействие колеса на рельс, является невозможность воспроизведения реальных сил, воздействующих на поверхность катания головки рельса.
Известно устройство для приложения боковых и вертикальных испытательных нагрузок к рельсу, принятое за прототип, в котором приложение боковых (поперечных) нагрузок реализуется с помощью гидравлического домкрата в сопряжении с датчиком нагрузки. Приложение вертикальных нагрузок реализуется с помощью стандартного грузового вагона, используемого для упора в него гидравлического домкрата в сопряжении с датчиком нагрузки, и устройства, опирающегося на поверхность катания рельса, позволяющего регулировать в поперечном направлении приложение вертикальной силы в точки с заранее определенными координатами. (Материалы 2-й Международной конференции по железнодорожной технологии, доклад 171 «Путевые измерения боковых и вертикальных сил, действующих в системе колесо-рельс, с целью проверки подвижного состава на соответствие установленным требованиям», www.andreabracciali.it)
Недостатком известного устройства является то, что для воспроизведения реальных сил воздействия от колеса на поверхность катания головки рельса необходимо опирание вертикального домкрата в грузовой вагон и поверхность катания головки рельса.
Техническим результатом изобретения является создание устройства, позволяющего имитировать процесс вертикального и горизонтального воздействия реальных сил от колеса на рельс независимо от наличия грузового вагона или любого другого транспортного средства, что позволит снизить стоимость проведения испытаний за счет отказа от аренды транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс, включающее Н-образную раму, опирающуюся двумя концами на испытуемый рельс, а другими двумя заизолированными концами на противоположный рельс, на поперечине которой установлен домкрат горизонтального нагружения, сопряженный с датчиком измерения горизонтальной нагрузки, содержит ферму, которая установленными на ее концах захватами крепится к рельсу, а через домкрат вертикального нагружения, сопряженный с датчиком измерения вертикальной нагрузки и установленный по оси симметрии фермы, опирается на опору с трапецеидальным вырезом, охватывающим головку рельса, передающую на головку рельса нагрузку от домкрата вертикального нагружения и от домкрата горизонтального нагружения, причем в горизонтальной поверхности трапецеидального выреза выполнены два паза для размещения в них двух опорных выступов, регулируемых по вертикали посредством прокладок, а в одной из боковых поверхностей трапецеидального выреза опоры выполнен паз для размещения в нем одного упора, регулируемого по горизонтали посредством прокладок, а для обеспечения плотного прилегания боковых поверхностей трапецеидального выреза опоры к боковым граням головки рельса между ними установлены клинья, направленные заостренными концами вверх и прикрепленные к опоре.
На фиг. 1 представлено устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс.
На фиг. 2 - разрез опоры с трапецеидальным вырезом, установленной на рельс.
На фиг. 3 - вид А фиг. 1, на котором изображен захват для крепления фермы к рельсу.
Устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс (фиг. 1, 2, 3), содержащее Н-образную раму 1, опирающуюся двумя концами 2 на испытуемый рельс 3, а другими двумя заизолированными концами 4 на противоположный рельс 5, на поперечине 6 которой установлен домкрат 7 горизонтального нагружения, сопряженный с датчиком 8 измерения горизонтальной нагрузки, содержит ферму 9, которая установленными на ее концах захватами 10 крепится к рельсу 3, а через домкрат 11 вертикального нагружения, сопряженный с датчиком 12 измерения вертикальной нагрузки и установленный по оси симметрии 13 фермы 9, опирается на опору 14 с трапецеидальным вырезом 15, охватывающим головку 16 рельса 3, передающую на головку 16 рельса 3 нагрузку от домкрата 11 вертикального нагружения и от домкрата 7 горизонтального нагружения, причем в горизонтальной поверхности 17 трапецеидального выреза 15 выполнены два паза 18 для размещения в них двух опорных выступов 19, регулируемых по вертикали посредством добавления или изъятия прокладок 20, а в одной из боковых поверхностей 21 трапецеидального выреза 15 опоры 14 выполнен паз 22 для размещения в нем одного упора 23, регулируемого по горизонтали посредством добавления или изъятия прокладок 20. Между боковыми поверхностями 21 трапецеидального выреза 15 опоры 14 и боковыми гранями 24 головки 16 рельса 3 установлены клинья 25, направленные заостренными концами 26 вверх, фиксируемые на опоре 14, например болтами 27.
Устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс работает следующим образом.
На рельс 3 устанавливается опора 14 с трапецеидальным вырезом 15 таким образом, чтобы регулируемый по горизонтали упор 23, выполненный на одной из боковых поверхностей 21 трапецеидального выреза 15, располагался со стороны домкрата 7 горизонтального нагружения, при этом при наличии износа боковой грани 24 головки 16 рельса 3 производится регулировка базирования опоры 14 с трапецеидальным вырезом 15 относительно оси симметрии 13 рельса 3 (она же является и осью симметрии фермы 9 и осью приложения вертикальной нагрузки домкрата 11) с помощью добавления в паз 22 на боковой поверхности 21 трапецеидального выреза 15 прокладок 20 под регулируемый по горизонтали упор 23, а при наличии износа головки 16 рельса 3 с помощью добавления или изъятия прокладок 20 в пазах 18 на горизонтальной поверхности 17 трапецеидального выреза 15 опоры 14 под регулируемые по вертикали опорные выступы 19, чем достигается плотный контакт между опорой 14 и головкой 16 рельса 3 таким образом, чтобы горизонтальная поверхность 17 трапецеидального выреза 15 опоры 14 была параллельна подошве 28 рельса 3.
С целью фиксации положения опоры 14 на рельсе 3 между боковыми поверхностями 21 трапецеидального выреза 15 опоры 14 и боковыми гранями 24 головки 16 рельса 3 устанавливаются клинья 25, направленные заостренными концами 26 вверх, которые фиксируются на опоре 14, например болтами 27.
Над опорой 14 на рельс 3 устанавливается ферма 9, которая установленными на ее концах захватами 10 крепится к рельсу 3 и опирается посредством домкрата 11 вертикального нагружения, сопряженного с датчиком 12 измерения вертикальной нагрузки, сверху на опору 14. Причем домкрат 11 вертикального нагружения устанавливается по оси 13 симметрии фермы, которая также является осью симметрии рельса 3.
Для того чтобы ферма 9 была зафиксирована неподвижно на рельсе 3 захваты 10, после охвата ими головки 16 рельса 3, фиксируются, например, скобой 29 и клином 30.
После того как ферма 9 и опора 14 посредством домкрата 11 вертикального нагружения взаимно совмещены и зафиксированы, на испытываемый рельс 3 двумя концами 2 устанавливается Н-образная рама 1, заизолированные концы 4 которой опираются на противоположный рельс 5, при этом домкрат 7 горизонтального нагружения одним концом опирается на поперечину 6 Н-образной рамы 1, а другим концом через датчик 8 измерения горизонтальной нагрузки упирается в опору 14 сбоку вдоль оси 31 горизонтального нагружения, проходящей через регулируемый упор 23, выполненный на одной из боковых поверхностей 21 трапецеидального выреза 15.
Таким образом, все устройство для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс собрано и зафиксировано на рельсах 3 и 5. Можно начинать проводить нагружение рельса 3, для чего сначала приводится в действие домкрат 11 вертикального нагружения, а по датчику 12 измерения вертикальной нагрузки регистрируется сила нагружения, по достижении необходимого значения вертикальной нагрузки действие домкрата 11 вертикального нагружения прекращается и приводится в действие домкрат 7 горизонтального нагружения. Датчиком 8 измерения горизонтальной нагрузки регистрируется сила нагружения, а по достижении необходимого значения горизонтальной нагрузки действие домкрата 7 горизонтального нагружения прекращается.
Данная конструкция устройства для имитации вертикального и горизонтального воздействия колеса на рельс позволяет имитировать процесс вертикального и горизонтального воздействия реальных сил от колеса на рельс независимо от наличия грузового вагона или любого другого транспортного средства, что позволит снизить стоимость проведения испытаний за счет отказа от аренды транспортного средства.