СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ПОГЛОЩАЮЩИХ АППАРАТОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
TEST BENCH FOR ELASTOMER ABSORPING APPARATUS FOR RAILWAY TRANSPORT VEHICLE

Предложенный стенд относится к испытательным стендам, применяемым при строительстве, капитальном и деповском ремонтах подвижного состава железнодорожного транспорта, в частности для испытания эластомерных поглощающих аппаратов (ЭПА) автосцепки.
Технический уровнем при проведении патентного поиска были отобраны следующие патенты.
Известно устройство для ремонта поглощающего аппарата (патент RU 2171188 С2 B60S 5/0 опубл. 27.07.2001). Сущность в том, что устройство для ремонта поглощающего аппарата, содержащее корпус с крышкой и установленную внутри корпуса цилиндрическую пружину, отличающееся тем, что введены два радиальных шарикоподшипника, две втулки, направляющий стакан, рабочая головка, режущие пластины и проходящий через сквозные отверстия в крышке и в торцовой стенке корпуса вал, на котором внутри корпуса установлены подпружиненные между собой через втулки посредством цилиндрической пружины, радиальные шарикоподшипники, а для обеспечения валу возвратно-поступательного движения в осевом направлении один из шарикоподшипников, расположенный под крышкой, установлен со скользящей посадкой наружного кольца относительно внутреннего диаметра корпуса, при этом другой шарикоподшипник установлен со скользящей посадкой внутреннего кольца относительно наружного диаметра вала, а на свободном конце вала, расположенном со стороны торцовой стенки корпуса, закреплена рабочая головка, на которой установлены режущие пластины с возможностью срезания расклепанной части стяжного болта на гайке, причем с той же стороны корпуса на нем закреплен направляющий стакан с осевым отверстием под гайку в основании.
Данное устройство не может быть использовано для испытания эластомерных поглощающих аппаратов по следующим причинам:
• устройство не предназначено для испытания всех типов эластомерных поглощающих аппаратов подвижного состава в связи с конструктивными особенностями самих эластомерных поглощающих аппаратов;
• устройство не предназначено для работы в автоматическом режиме, что не обеспечивает точность замеров давления.
Известно так же устройство для сборки ударопоглощающего аппарата автосцепного оборудования (патент RU 2013246 B61G 9/00, B60S 5/00 опубл. 05.04.1991), содержит станину с опорой для ударопоглощающего аппарата, установленный на станине механизм вертикального нагружения с откидными стойками, несущими захваты для взаимодействия с элементами резинометаллического комплекта ударопоглощающего аппарата, отличающееся тем, что опора для ударопоглощающего аппарата включает в себя вертикальные направляющие с опорными поверхностями для размещения на них резинометаллического комплекта ударопоглощающего аппарата и установленные в направляющих ползуны с разнесенными по высоте выступами на противоположных поверхностях, одни из которых оперты на закрепленные на станине регулируемые пружинные опоры, а другие расположены с возможностью опирания на них противоположных сторон хомута ударопоглощающего аппарата, при этом механизм вертикального нагружения выполнен в виде пресса с опорной площадкой на штоке для взаимодействия с верхней частью хомута, имеющей кронштейны по бокам, несущие указанные откидные стойки.
• устройство не предназначено для испытания всех типов эластомерных поглощающих аппаратов подвижного состава в связи с конструктивными особенностями самих эластомерных поглощающих аппаратов;
• устройство не имеет возможности автоматического получения нагрузочной диаграммы поглощающего аппарата, а также проводить испытания методом циклических нагружений.
За прототип взята: установка для сборки и разборки аппарата предохраняющего (патент RU 2304530 С2 B60S 5/0 опубл. 20.08.2007).
Установка для сборки и разборки аппарата предохраняющего, представляет собой основание с установленным на нем корпусом, рабочий стол с приспособлением для фиксированного размещения на нем с возможностью съема аппарата предохраняющего, гидроцилиндр с гидроприводом и пульт управления, отличающаяся тем, что гидроцилиндр установлен в основании и соединен с рабочим столом, корпус образован соединенными между собой в верхней части посредством перемычки боковыми стойками и снабжен дополнительным столом, имеющим узел его фиксации и выполненным с возможностью крепления на нем технологической оснастки для перемещения вдоль продольной оси башмаков аппарата предохраняющего при его сборке, в дополнительном столе выполнено технологическое отверстие для перемещения через него приспособления для воздействия на конус аппарата предохраняющего при его сборке и приспособления с магнитами для поворота конуса и его удаления при разборке, рабочий и дополнительный столы размещены соосно друг другу между боковыми стойками, при этом в боковых стойках выполнены соосные отверстия, попарно размещенные друг под другом для фиксированного размещения на их уровне дополнительного стола и регулируемого изменения расстояния между дополнительным и рабочим столами.
Данная установка не может быть использовано для испытания эластомерных поглощающих аппаратов по следующим причинам:
• установка предназначен для сборки и разборки поглощающих аппаратов, но он не может обеспечить функции по оптимальности управления процессом испытания и обработки информации;
• отсутствует следящий гидравлический привод, позволяющий с высокой точностью воспроизводить заданные параметры нагружения испытываемого эластомерного поглощающего аппарата;
• создаваемое давление аппаратом недостаточно для испытания всех типов эластомерных поглощающих аппаратов подвижного состава;
Задачей предлагаемого изобретения является - повышение точности и контроля за измерением давления в силовом гидроцилиндре при испытании всех типов эластомерных поглощающих аппаратов подвижного состава.
Задача решается следующим путем. Стенд для испытания эластомерных поглощающих аппаратов грузовых вагонов включает: корпус коробчатого сечения, состоящий из вертикальных опор, соединенных сверху и снизу поперечными балками, в верхней части корпуса установлен силовой гидроцилиндр со штоком, в нижней части расположен подвижный стол с гидроцилиндром для его фиксации, а так же гидростанция, пульт управления с компьютером, отличающийся тем, что в центре подвижного стола установлен проставка-переходник, в верхней части корпуса с боку установлен лазерный триангуляционный датчик, обеспечивающий контроль, перемещения силового гидроцилиндра со штоком, в нижней части вертикальной опоры на уровне подвижного стола установлена монтажная плита с электронным датчиком давления, по показателям которого с помощью электронного регистратора осуществляется испытание в заданном автоматическом режиме.
Сущность конструкции стенда поясняется фигурами:
На фиг. 1 представлен общий вид стенда для испытания эластомерных поглощающих аппаратов подвижного состава;
на фиг. 2 - показана панель пульта управления;
на фиг. 3 - показан общий вид стенда в аксонометрии;
На фиг. 1 показаны основные составные части стенда:
1 - корпус стенда,
2 - вертикальные опоры,
3 - силовой гидроцилиндр со штоком,
4 - подвижный стол для установки испытуемого ЭПА в рабочую позицию,
5 - гидростанция (не указана на фиг. 1),
6 - пульт управления с компьютером,
7 - лазерный триангуляционный датчик линейных перемещений, предназначенный для замера линейных перемещений штока гидроцилиндра и преобразование расстояния перемещения штока в давление в силовом гидроцилиндре,
8 - монтажная плита с электронным датчиком для измерения давления внутри ЭПА,
9 - направляющие, по которым перемещается подвижный стол,
10 - проставка - переходник предназначенная для испытаний всех типов эластомерных поглощающих аппаратов,
11 - гидроцилиндр для фиксации подвижного стола,
12 - испытуемый ЭПА,
13 - защитные дверки.
Стенд представляет собой сварную силовую замкнутую металлоконструкцию, оборудованную вертикально установленным силовым гидроцилиндром со штоком (3). Стенд имеет рабочую и загрузочную зоны. Рабочая зона оборудована защитными дверками (13).
По направляющим (9) перемещается подвижный стол (4) с испытуемым ЭПА (12). При совмещении центра подвижного стола (4) с центром силового гидроцилиндра со штоком (3), производится фиксация его с помощью специального фиксатора. В рабочей зоне находится клиновой механизм, предназначенный для крепления подвижного стола (4). Клиновой механизм управляется гидроцилиндром подвижного стола (11). В нижней части вертикальной опоры на противоположенной стороне пульта управления (6) расположена монтажная плита с электронным датчиком давления (8). В верхней части стенда на балке расположен лазерный триангуляционный датчик линейных перемещений (7).
Проставка-переходник (10) позволяет оптимизировать перенастройку стенда, проводить испытание всем типам эластомерных поглощающих аппаратов, тем самым обеспечив ему универсальность.
На фиг. 2 показан эскиз передней панели пульта управления стендом с обозначением на нем элементов коммутации и индикации, с надписями их функционального назначения и электронным индикатором (14).
Стенд оборудован средствами измерения, установленными на гидропрессе и гидростанции: манометр на насосной станции; манометр на силовом гидроцилиндре (3); электронный датчик давления (8) для преобразования значения давления в силовом гидроцилиндре, эквивалентного усилию нагружения испытуемого изделия, в электрический сигнал, поступающий на пульт управления, для построения диаграммы (ось У) статической силовой характеристики работы изделия; лазерный триангуляционный датчик линейных перемещений (7) для преобразования линейных перемещений штока силового гидроцилиндра в электрический сигнал, поступающий на пульт управления, для построения диаграммы (ось X) статической силовой характеристики работы изделия.
Назначение элементов передней панели пульта управления (ПУ) (Фиг. 2):
- HL1 СЕТЬ - индикаторный светодиод подачи напряжения сети ~220 B в электросхему ПУ;
- Л5 ИСХОДИ. Ц1 - светодиод, сигнализирующий положение силового цилиндра в исходной верхней точке (включение концевого переключателя SQ1);
- Л3 КОНЕЦ. КОНСТ. X. - светодиод, сигнализирующий об окончании конструктивного хода штока испытуемого ЭПА и о начале его перемещения в обратную сторону под действием энергии сжатой эластомерной массы ЭПА (включение выходного реле 3 регистратора - самописца А1)
- Л4 АВАР. ДАВЛ. - светодиод, сигнализирующий превышение, предварительно установленного допустимого усилия на ЭПА - 22 0 тс (в виде «уставки» для реле 2 регистратора-самописца), и его отключении;
- Л1 ПИТ. ПУ - индикаторный светодиод включения напряжения 24 В для питания электрической схемы (ПУ) пульта управления стенда;
- SF1 ~220 В - автоматический защитный выключатель по цепи питания ~220 В электрической схемы пульта управления стенда;
- А1 - электронный регистратор-самописец; предназначен для обеспечения работы электрической схемы стенда. Электронный регистратор выполняет следующие функции:
• отображает на двух своих светодиодных табло текущие значения измеряемых величин с 2-х каналов: на первом (левом) - величины усилия силового цилиндра (в тс), а на втором (правом) - величины перемещения его штока (в мм.);
• отображает графическую диаграмму изменения измеряемых величин во времени с одновременной регистрацией ее в энергонезависимой электронной памяти прибора в виде пронумерованного тома собственного архива с указанием даты и времени записи отображаемого процесса;
• позволяет организовать через интерфейс связь с ЭВМ верхнего уровня (ПК), что позволяет испытателю, при необходимости, просматривать данные обработки сигналов и архива с большей детализацией на экране монитора ПК и выводить их на печать при помощи принтера;
• одновременно с построением графиков измеряемых величин, в регистраторе происходит логическая обработка их значений и сравнение с заранее записанными в память прибора А уставками, при достижении величин которых, регистратор управляет своими выходными каскадами (с помощью выходных реле) по заранее запрограммированной схеме и, таким образом, регистратор-самописец участвует в формировании необходимого алгоритма работы электрической схемы стенда в целом;
- SF2 24В - автоматический защитный выключатель по цепи питания 24 В электрической схемы стенда;
- Л6 ДВЕРИ - светодиод, сигнализирующий о закрытии дверей защитного ограждения рабочей зоны силового гидроцилиндра (замыкаются контакты концевых выключателей SQ3 - Дверь1 и SQ4 - Дверь2). Загорается светодиод Л6 только при включенной фиксации испытуемого ЭПА, установленного на столе;
- Л8 ДАВЛЕН. - светодиод, сигнализирующий о наличии давления в гидросистеме установки (одновременное включение электромагнита ЭМ1 насосной станции и, соответствующего данному режиму, электромагнита гидравлического блока управления стенда);
- Л7 ФИКС. ИЗД. - светодиод, сигнализирующий о фиксации испытуемого аппарата в рабочем положении, т.е. когда клин, фиксирующий подвижный стол (4) с ЭПА, зажат;
- SB1 ОБЩИЙ СТОП - красная кнопка «Грибок», позволяющая быстро (путем нажатия) отключить напряжение ~220В со всего электрооборудования стенда;
- SB4 ЗАЖИМ - кнопка управления, включающая режим ЗАЖИМ КЛИНА гидроцилиндром подвижного стола 11 (Фиг. 1);
SB5 РАЗЖИМ - кнопка, включающая режим РАЗЖИМ КЛИНА, при этом гидроцилиндр подвижного стола (11) разжимает клин и освобождает подвижный стол (4) от фиксации;
SB9 - ПУСК и SB8 - СТОП - кнопки сдвоенного переключателя ГИДР. СТАНЦИЯ для включения и выключения насосной станции с передней панели пульта управления стендом;
Л2 - ГИДР. СТ. - светодиод, встроенная в соответствующий сдвоенный переключатель, сигнализирует о включении насосной станции;
SB2 ВНИЗ - кнопка управления, включающая перемещение штока силового гидроцилиндра (3) вниз (в ручном режиме управления);
SB3 ВВЕРХ - кнопка, включающая перемещение штока силового гидроцилиндра (3) вверх (в ручном режиме управления);
Л10 ИСПЫТАН./ПРОКАЧ. - сигнальный светодиод режима испытания;
Л11 НАЛАДКА - сигнальный светодиод наладочного (ручного) режима управления стендом;
Л9 РАБОТА - сигнальный светодиод рабочего режима испытаний;
SA1 РЕЖИМ - переключатель режима управления стендом на 3 положения:
НАЛАДКА - ВЫКЛ(0) - РАБОТА;
SB6 - ПУСК и SB7 - СТОП - кнопки сдвоенного переключателя для включения и выключения автоматического управления процессом ИСПЫТАНИЯ или ПРОКАЧКИ испытуемых аппаратов в режиме РАБОТА;
Х1 ~220В (только для ПК) - приборная розетка для питания внешнего ПК напряжением ~220В.
В правом нижнем углу передней панели управления находится также указатель ВЫХОД на ПК, показывающий место выхода из пульта управления соединительного кабеля, с разъемом USB на конце, от конвертера интерфейсов, позволяющего организовать через интерфейс связь между регистратором и ЭВМ верхнего уровня (ПК).
Порядок работы стенда заключается в следующем.
Перед началом работ проверяется настройка электронного регистратора-самописца. Регистратор-самописец является основным элементом схемы управления стендом в автоматическом режиме испытаний ЭПА, поэтому от правильной настройки его рабочих параметров в значительной мере будет зависеть и качество контрольных проверок испытуемых аппаратов. Перед подачей на прибор питающего напряжения, необходимо убедиться в правильности подключения первичных датчиков и внешнего оборудования к нему.
На пульте управления (ПУ) стендом (смотрите эскиз передней панели ПУ стенда на Фиг. 2) включаем автоматический выключатель SF1 ~220В, при этом должнен загореться светодиод HL1 СЕТЬ, а также включиться электронный регистратор-самописец А1 (14), на экране которого отобразится фирменная заставка, после небольшой паузы прибор перейдет в свой обычный режим - отображение графика. Если в данный момент не ведется регистрация процесса и управление им остановлено, то надпись СТОП на графике будет сигнализировать об этом. Нажатием кнопки [Канал] Вы сможете выбрать, данные какого измерительного канала следует отображать на графике. На графике цифрами отображается диапазон оси значений, при этом цена деления оси составляет пятую часть диапазона. Ось времени разбита на десять отрезков. Начало отсчета оси времени и цена деления также представлены на графике в цифровом виде и отмечены стрелками.
В нашем случае на графике первого канала отображаются данные с датчика давления (ДД), пропорциональные величине усилия силового гидроцилиндра (в тоннах), а на графике второго канала - с датчика перемещения (ДП), пропорциональные величине перемещения штока данного цилиндра (в миллиметрах).
- устанавливаем испытуемый ЭПА (12) на подвижный стол (4)
- запускают в работу насосную станцию стенда; устанавливаем на ПУ переключатель SA1 РЕЖИМ в положение НАЛАДКА, при этом на передней панели загорается светодиод Л11 НАЛАДКА;
- если силовой гидроцилиндр со штоком (3) находится в верхнем (исходном) положении - должнен светиться светодиод Л5 ИСХОДИ.Ц1, в противном случае нажимаем кнопку SB3 ВВЕРХ (ЦИЛИНДР 1) и держим ее нажатой до срабатывания конечного выключателя SQ1 и загорания сигнального светодиода Л5 ИСХОДН.Ц1. При нажатой кнопке SB3 ВВЕРХ поршень силового гидроцилиндра (3) должен плавно (без остановок и рывков) перемещаться вверх и должен светиться светодиод Л8 ДАВЛЕН., а на светодиодных табло регистратора должны отражаться изменения контролируемых величин: на левом - давления в единицах «ТС», на правом - величины перемещения штока силового гидроцилиндра в миллиметрах;
- устанавливаем подвижный стол (4) с испытуемым ЭПА (12) в рабочую зону стенда и закрепляем ее положение с помощью механического фиксатора;
- кнопкой SB4 ЗАЖИМ (клина) производят с помощью гидроцилиндра подвижного стола (12) фиксацию подвижного стола (4) с изделием в рабочем положении (до загорания лампы Л7 ФИКС.ИЗД.);
- переключатель SA1 РЕЖИМ переводим в положение РАБОТА. Нажать кнопку SB6 ПУСК, при этом должны гореть светодиоды Л5 ИСХОДИ.Ц1, Л6 ДВЕРИ, Л7 ФИКС. ИзД, и загорится светодиод Л10 ИСПЫТАН. Графическая диаграмма статических испытаний проверяемого ЭПА в данном режиме из электронной памяти (архива) регистратора, с помощью внешнего ПК и принтера, распечатывается на карту контроля для оформления Протокола испытаний аппарата. Просмотр графической диаграммы испытаний ЭПА на экране ПК и распечатку изображения на принтере можно проводить, как в процессе проверки аппарата, так и после его завершения.
Принтер может быть установлен непосредственно рядом со стендом или подключен к компьютеру, который располагается в комнате мастера или в техническом отделе.
Проставка - переходник (10), обеспечивает испытание всех типов эластомерных поглощающих аппаратов.
Проведенные испытания показали, повышение эффективности стенда в сокращении времени испытания эластомерных поглощающих аппаратов всех типов, точность стала значительно выше. Это было достигнуто за счет автоматизации операции испытания, а так же смены визуально-механического контроля точности прототипа на цифровую точность.
Примеры:
1. При испытании эластомерного поглощающего аппарата АПЭ-120.И.500 точность показаний составила - 184 Тс, при нормативе не более 190 Тс (ТУ 3183-001-07512714-2002, и.1.1.1).
2. При испытании эластомерного поглощающего аппарата АПЭ-95-УВЗ с использованием проставка-переходник, точность показаний составила -132 Тс, при нормативе не более 140 Тс (ТУ 3183-058-07518941-2000, п. 1.1.1).
Стенд обеспечивает автоматическое измерение, обработку и регистрацию результатов испытаний согласно методике СТ ССФЖТ ЦВ_ЦЛ 09.04-99 (НБ ЖТ ЦВ-ЦЛ 022-2000. Нормы безопасности на железнодорожном транспорте. Устройства автосцепные подвижного состава железных дорог) с представлением их в виде протокола и диаграммы Перемещение-Нагрузка.
Стенд изготовлен и находится в эксплуатации.