УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ ТРЕНИЯ МЕЖДУ КОЛЕСОМ И РЕЛЬСОМ
DEVICE TO MEASURE FRICTION FORCE BETWEEN WHEEL AND RAIL

Устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом относится к испытанию железнодорожных средств, в частности к устройствам для определения сил трения и коэффициента трения между колесом и рельсом.
Известно устройство для измерения коэффициента трения между колесом и рельсом, связанное с определением сил трения, включающее установленный на П-образной раме измерительный ролик, который имитирует колесо транспортного средства, прижимаемый к рельсу с помощью съемных грузов с определенным усилием, т.е. позволяет обеспечить различное давление от колеса на рельс, и кинетически связанный с затормаживающим механизмом, где с целью повышения точности измерения затормаживающий механизм выполнен в виде упругой пластины, оборудованной тензометрическими датчиками, а по обеим сторонам ролика установлены щечки с желобами, к которым прикреплен своими концами тросик, осуществляющий кинематическую связь измерительного ролика с пластиной. Устройство имеет ролик, выполненный цилиндрическим (SU, авторское свидетельство №492412, МПК В61К 13/00, 1975 г.).
Недостатками этого устройства являются ограниченная возможность измерения коэффициента трения и сил трения только на поверхности катания рельса и невозможность обеспечения точного и устойчивого позиционирования измерительного ролика (индентора) относительно рельса во время измерения коэффициента трения и сил трения.
Известно устройство для измерения коэффициента трения между колесом и рельсом, включающее раму с измерительным роликом, выполненным с возможностью вращения и взаимодействия с поверхностью рельса, опорные ролики, шарнирно закрепленные на раме, упругую пластину с тензодатчиком, установленную на раме и кинематически связанную посредством тросика с измерительным роликом, нагружающую балку с тензодатчиками, закрепленную на раме и кинематически связанную с измерительным роликом. Рама снабжена винтовым соединением для регулировки нагрузки на измерительный ролик и двумя опорами, которые выполнены с возможностью регулировки их углового положения и один конец которых соединен с соответствующей боковой стойкой рамы (RU, патент №2395422, МПК В61К 13/00, G01M 19/02, G01M 17/08, 2010 г.).
Недостатками этого устройства являются невозможность обеспечения точного и устойчивого позиционирование измерительного ролика (индентора) относительно рельса во время измерения коэффициента трения и сил трения и одновременного измерения сил трения на поверхности катания и боковой грани одного рельса.
Известно устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом, взятое за прототип, содержащее рельсовую тележку, состоящую из рамы, двух опорных колес для передвижения по рельсу, на котором производятся измерения, направляющих роликов, опираемых на противоположный рельс, на которой смонтирована тензометрическая измерительная система и блоком преобразования электрических сигналов, соединенным проводами с тензометрическим элементом. Измерительная система снабжена регулируемым нагружателем, имитирующим давление колеса транспортного средства на рельс, индентором в форме шарика и механизмом подвода регулируемого нагружателя к рельсу. Регулируемый нагружатель установлен на раме шарнирно через ось фланца крепления к ней для изменения положения относительно оси фланца крепления с рамой для установки точно в требуемой зоне головки рельса и соединен тягой с тензометрическим элементом. Механизм подвода регулируемого нагружателя к рельсу выполнен в виде отжимного рычага с тросом, который соединен со штоком регулируемого нагружателя (RU, патент №2220410, МПК G01M 17/08, В61К 13/00, 2003 г.).
Недостатками этого устройства являются невозможность обеспечения равномерного, с заданной скоростью, перемещения измерительной системы по рельсу во время измерения сил трения и одновременного измерения сил трения на поверхности катания и боковой грани одного рельса.
Техническим результатом изобретения является создание устройства для измерения сил трения между колесом и рельсом, дающего возможность одновременного измерения сил трения на поверхности катания и боковой грани головки рельса, обеспечения равномерного, с заданной скоростью, автоматического перемещения измерительной системы по рельсу, точного и устойчивого ее позиционирование относительно рельса во время проведения измерений без перемещения устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения сил трения между колесом и рельсом, содержащем раму, на которой смонтирована измерительная система с блоком преобразования электрических сигналов в считываемую информацию и регулируемым нагружателем, имитирующим давление колеса транспортного средства на рельс, и механизмом для подвода регулируемого нагружателя к рельсу, на раме закреплена направляющая измерительной системы, связанная с ходовым винтом, приводимым в движение электродвигателем для равномерного с заданной скоростью автоматического перемещения измерительной системы относительно рельса, и установлены не менее двух электромагнитов для крепления, точного и устойчивого позиционирования устройства на рельсе, электродвигатель и электромагниты соединены электрической связью с блоком управления, измерительная система снабжена двумя одинаковыми измерительными датчиками, предназначенными для одновременного измерения силы трения на поверхности катания и внутренней боковой грани головки рельса, каждый измерительный датчик снабжен регулируемым нагружателем, механизмы для подвода измерительных датчиков с регулируемыми нагружателями к рельсу выполнены в виде электромагнитных элементов, соединенных электрическими связями с блоком управления.
На фиг.1 схематично изображено устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом, фронтальный вид.
На фиг.2 схематично изображено устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом, вид сверху.
На фиг.3 - разрез А-А фиг 1.
На фиг.4 - вид по стрелке Б фиг 1.
На фиг.5 изображена электрическая схема устройства для измерения сил трения между колесом и рельсом.
На фиг.6 изображена электрическая связь измерительной системы с блоком преобразования электрических сигналов в считываемую информацию.
Устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом содержит (фиг.1, 2, 3, 4) раму 1, на которой смонтирована измерительная система 2, состоящая из двух измерительных датчиков 3, предназначенных для одновременного измерения силы трения на поверхности катания 4 и внутренней боковой грани 5 головки рельса 6 и снабженных двумя регулируемыми нагружателями 7, имитирующими давление колеса транспортного средства на рельс 6, и механизмами 8 для подвода измерительных датчиков 3 с регулируемыми нагружателями 7 к рельсу 6.
На раме 1 закреплена направляющая 9 измерительной системы 2, связанная с ходовым винтом 10, приводимым в движение электродвигателем 11, соединенным электрической связью 12 с блоком управления 13 для равномерного с заданной скоростью автоматического перемещения измерительной системы 2 относительно рельса 6.
На раме 1 также установлены не менее двух электромагнитов 14 для крепления, точного и устойчивого позиционирования устройства на рельсе 6. Электромагниты 14 соединены электрической связью 15 с блоком управления 13.
Измерительная система 2 соединена (фиг.6) электрической связью 16 с блоком преобразования электрических сигналов в считываемую информацию 17.
Механизмы 8 для подвода измерительных датчиков 3 с регулируемыми нагружателями 7 к рельсу 6 выполнены в виде электромагнитных элементов, соединенных электрической связью 18 с блоком управления 13.
Устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом работает следующим образом.
В местах измерения устройство для измерения сил трения между колесом и рельсом устанавливается на рельс 6. Электромагниты 14, при подаче на них электропитания от блока управления 13 по электрической связи 15, крепят, точно и устойчиво позиционируют устройство на рельсе 6. Измерительная система 2 находится в исходном положении с правой или левой стороны направляющей 9. Устройство готово к работе.
По сигналу от блока управления 13 механизмы 8 подводят измерительные датчики 3 с регулируемыми нагружателями 7 к рельсу 6, одновременно с этим с блока управления 13 подается электропитание на электродвигатель 11, который приводит во вращательное движение ходовой винт 10. Измерительная система 2 начинает равномерное, с заданной скоростью (например 1 м/с), перемещение по направляющей 9 относительно рельса 6. Начинаются измерения сил трения. Электрические сигналы с измерительной система 2 поступают в блок преобразования электрических сигналов в считываемую информацию 17. Когда измерительная система 2 доходит до конца направляющей 9, происходит отключение электрического питания электродвигателя 11, вращательное движение ходового винта 10 прекращается, измерительная система 2 прекращает движение. Одновременно с этим по сигналу с блока управления 13 механизмы 8 отводят измерительные датчики 3 с регулируемыми нагружателями 7 от рельса 6. Измерения сил трения окончены.