РОТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОЛЕСА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

Предлагаемое техническое решение относится к выполненным в виде компактных стендов средствам для осуществления комплексных исследований динамических характеристик в системе «колесо-рельс», являющейся одним из компонентов железнодорожной транспортной системы.
Известно техническое решение по патенту РФ №62461 «Устройство для исследования динамических характеристик взаимодействия железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути», выполненное в виде стенда, в котором экипажная часть закреплена в неподвижном рабочем участке исследовательского комплекса, а для подвижного «бесконечного» рельсового пути, снабженного силовым приводом в виде линейных электродвигателей, опорой на горизонтальных участках его движения служит рольганг, а на вертикальных участках - роторные питатели. Обеспечивая возможность проведения исследований динамических характеристик в широком диапазоне изменения нагрузок и кинематических параметров, известное устройство реализует, основанный на применении принципа обращения движения, способ исследования динамических характеристик взаимодействия железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути по патентной заявке №2006129842.
Предлагаемое устройство решает частную задачу исследования с ограниченным числом объектов исследования, используя подходы и способ, реализованные в известном решении.
В предлагаемом ротационном устройстве для исследования динамических характеристик взаимодействия колеса железнодорожного подвижного транспортного средства и рельсового пути эта задача решается тем, что основными рабочими телами стенда и объектами исследования являются соосно расположенные «бесконечный» рельсовый путь (далее БРП) и колесная пара (далее КП) локомотива, вагона.
БРП, являясь ведущим звеном в кинематической схеме стенда, выполнен в виде двух дисков, закрепленных на одной оси, имеющих диаметр минимум в 2,5 раза больший диаметра колеса КП и снабженных сменными ободами, имеющими в диаметральном сечении форму головки рельса. Обод каждого диска состоит не менее чем из двух частей, сочетание которых, после их закрепления на несущем диске, имитирует рельсовый стык. Диски закреплены на оси с возможностью регулировки ширины колеи БРП.
Вращение БРП обеспечивается силовым приводом; посредством фрикционного контакта с бандажами колес, это вращение сообщается КП, имеющей степень свободы вращательного движения относительно своей оси; таким образом в предлагаемом устройстве реализуется принцип обращения движения.
Скорость вращения БРП может ограничиваться механизмом торможения или увеличиваться приданием БРП дополнительного импульса вращения механизмом
раскрутки, чем обеспечивается возможность имитации неравномерного продольного движения КП.
Ось БРП опирается на рессоры изменяемой жесткости, чем имитируется переменная жесткость пути (сезонный характер изменения жесткости пути).
Регулировкой величины усилия прижатия колеса к «рельсу», с помощью механизма нагружения оси КП, имитируется переменная нагрузка в случаях неустановившегося вертикального движения транспортного средства (подпрыгивание, галопирование).
КП может быть снабжена дополнительным силовым приводом, работа которого согласуется с работой силового привода БРП и дублирует работу механизмов торможения и раскрутки БРП.
Механизмы силовых приводов вращения БРП и КП вместе с их электродвигателями рассчитаны на покрытие всего имитируемого на стенде диапазона эксплуатационных скоростей, нагрузок на ось КП и тяговых усилий, реализуемых на железнодорожном транспорте.
Ось вращения КП имеет возможность отклоняться от начального положения в направлении относительного продольного движения, составляя с плоскостью поперечного движения угол от 0° до 7°, чем имитируется изменение угла набегания колеса на боковую поверхность рельса (исследование «подреза» гребня колеса). Это отклонение может быть: - жестко фиксировано; - снабжено механизмом плавного убывания (исследование износов при передаче усилия на ось КП через пару трения); - изменяться по закону колебательного движения (виляние КП).
Колесной паре вместе с ее осью может быть сообщено колебательное движение с большим периодом колебаний в направлении оси бокового движения (OY), чем имитируется попеременное прижатие к боковой грани рельса гребней правого и левого колес при малом или нулевом угле набегания (исследование износа толщины гребня колеса в результате трения о боковую поверхность рельса при вилянии экипажа).
Принципиальная схема механической части стенда изображена на рис.1, где: XOZ - плоскость продольного движения КП; YOZ - плоскость поперечного движения КП; 1 - БРП; 2 - КП; 3 - опора БРП («земляное полотно»); 4 - букса; 5 - электродвигатель силового привода БРП; 6 - механизм силового привода БРП; 7 - электродвигатель силового привода КП; 8 - механизм силового привода КП; 9 - механизм торможения БРП; 10 - механизм «раскрутки» БРП; 11 - механизм регулировки ширины колеи БРП; 12 - механизм «упругого основания»; 13 - механизм регулировки угла набегания; 14 - механизм нагружения оси КП.
Примечания:
1. Для уменьшения габаритных размеров стенда и увеличения площади контакта колеса с рельсом предусмотрена возможность трансформации схемы на рис.1 в схему с внутренним зацеплением БРП и КП.
2. Устройство снабжено средствами (на рис. не показаны) автоматического контроля, управления и согласования работы механизмов, с возможностью компьютерного программирования процесса исследований.