ФРИКЦИОННЫЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, касается устройства фрикционных гасителей колебаний, применяемых для демпфирования колебаний железнодорожного подвижного состава, и является усовершенствованием известного устройства.
Известное устройство - фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину, и выполненное из диэлектрического материала прокладочное кольцо, через фрикционные клинья взаимодействующие с фрикционным стаканом, источник тока, соединенный с нажимным клином и фрикционным стаканом, подчиненную систему регулирования, состоящую из регулятора тока, подключенного к сумматору, соединенному с блоком уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний тележки, датчика вертикальных ускорений тележки, подключенного к двойному интегратору, и выпрямителя, связанного с сумматором, при этом фрикционный гаситель колебаний содержит второй сумматор, соединенный через выпрямитель с первым сумматором, суммирующий сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на одном конце рамы тележки с сигналом инвертора, инвертирующего сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий со второго датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на противоположном конце рамы тележки через второй двойной интегратор (Патент на полезную модель №174096, МПК B61F 5/12, опубл. 02.10.2017, бюл. №28).
Недостатком известного устройства является то, что удары при проезде стыков частично передаются на раму тележки через гаситель, причем на датчики вертикальных ускорений на разных концах рамы тележки удары передаются в разное время, сигналы от этих ударов не компенсируют друг друга при суммировании, в результате чего могут возникать ложные срабатывания системы регулирования гасителя, увеличивающие трение в гасителе и динамические воздействия на экипаж и путь, что увеличивает расходы на ремонт.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в увеличении надежности и долговечности экипажа и пути за счет уменьшения величины действующих на них динамических воздействий.
Техническая задача достигается тем, что фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и выполненное из диэлектрического материала прокладочное кольцо, через фрикционные клинья взаимодействующие с фрикционным стаканом, источник тока, соединенный с нажимным клином и фрикционным стаканом, подчиненную систему регулирования, состоящую из регулятора тока, подключенного к сумматору, соединенному с блоком уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний тележки, датчика вертикальных ускорений тележки, подключенного к двойному интегратору, и выпрямителя, связанного с сумматором, при этом фрикционный гаситель колебаний содержит второй сумматор, соединенный через выпрямитель с первым сумматором, суммирующий сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на одном конце рамы тележки с сигналом инвертора, инвертирующего сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий со второго датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на противоположном конце рамы тележки через второй двойной интегратор, содержит два полосовых фильтра, которые соединяют каждый из датчиков ускорений с соответствующим двойным интегратором, и которые пропускает составляющие сигнала в полосе пропускания частот, соответствующих частоте галопирования тележки.
Технический результат заключается в том, что полосовые фильтры пропускают составляющие сигнала в полосе пропускания частот, соответствующих частоте галопирования тележки, поэтому удары при проезде стыков, частично передаваемые на раму тележки через гаситель, не вызывают ложных срабатываний системы регулирования гасителя, поскольку частота сигналов от этих ударов лежит за пределами полосы пропускания полосовых фильтров, что предотвращает увеличение динамических воздействий на экипаж и путь вне резонансных режимов работы подвешивания и, следовательно, снижает расходы на ремонт экипажа и пути.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На рисунке изображен общий вид фрикционного гасителя колебаний.
Фрикционный гаситель колебаний содержит нажимной клин 1, опирающийся на нажимную пружину 2 и прокладочное кольцо 3 из диэлектрика через фрикционные клинья 4, взаимодействующие с фрикционным стаканом 5. К нажимному клину 1 и фрикционному стакану 5 подведено напряжение от источника 6 тока. Подчиненная система регулирования содержит регулятор 7 тока, подключенный к источнику 6 тока, стакану 5 и выходу сумматора 8, к одному входу которого подключен блок 9 уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний, а другой вход через выпрямитель 10 связан с выходом сумматора 11. Один из входов сумматора 11 подключен к выходу инвертора 12, а другой вход - к двойному интегратору 13, вход которого соединен с выходом датчика 14 вертикального ускорения тележки. К входу инвертора 12 подключен выход двойного интегратора 15, вход которого связан с выходом датчика 16 вертикального ускорения тележки.
Между входом двойного интегратора 13 и выходом датчика 14 вертикального ускорения тележки включен полосовой фильтр 17, а между входом двойного интегратора 15 и выходом датчика 16 вертикального ускорения тележки включен полосовой фильтр 18.
Фрикционный гаситель колебаний работает следующим образом.
При вертикальных колебаниях рамы тележки, вызванных проездом неровностей пути, нажимной клин 1 перемещается, преодолевая сопротивление нажимной пружины 2 и силы трения, возникающих в контакте фрикционных клиньев 4 и фрикционных стаканов 5. Прокладочное кольцо 3 из диэлектрика не допускает короткого замыкания через нажимную пружину 2.
Величина тока, проходящего через контакт, задается подчиненной системой регулирования. На регулятор 7 тока поступает сигнал с выхода сумматора 8. На сумматор 8 подается сигнал от блока 9 уставки, который пропорционален заданному предельному уровню амплитуды вертикальных колебаний рамы тележки вне резонансной зоны, и выпрямленный выпрямителем 10 сигнал с выхода сумматора 11, который, в свою очередь равен сумме сигнала с датчика 16 вертикального ускорения рамы тележки на одном конце рамы тележки, который после выделения частот галопирования тележки полосовым фильтром 18, двукратного интегрирования двойным интегратором 15 и инвертирования инвертором 12 пропорционален мгновенному значению вертикальных перемещений рамы тележки в месте установки датчика 16, с частотой галопирования тележки, взятого с противоположным знаком, и сигнала с датчика 14 на противоположном конце рамы тележки, который, после выделения частот галопирования тележки полосовым фильтром 17, двукратного интегрирования двойным интегратором 13 пропорционален мгновенному значению вертикальных перемещений рамы тележки в месте установки датчика 16 с частотой галопирования тележки. Таким образом, от выпрямителя 10 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде разности перемещений противоположных концов рамы тележки с частотой галопирования тележки.
Пока сигнал от блока 9 уставки больше, чем сигнал с выпрямителя 10, регулятор 7 тока не открывается, и ток от источника 6 через контакт фрикционных клиньев 4 и стаканов 5 не проходит. При превышении сигнала от выпрямителя 10 над сигналами от блока 9 уставки регулятор 7 тока открывается, и ток от источника 6 начинает проходить через фрикционный контакт клиньев 4 и стакана 5. В зависимости от величины положительной разности этих сигналов регулятор 7 тока увеличивает или уменьшает значение тока, проходящего от источника 6 тока через фрикционный контакт, тем самым увеличивая или уменьшая значения силы трения в гасителе колебаний. При равенстве сигналов регулятор 7 тока закрывается, и ток через фрикционный контакт в гасителе не проходит.
При проезде периодических неровностей пути, приближение частоты одной из гармоник возмущающей силы к частоте собственных колебаний надрессорного строения вызывает увеличение колебаний галопирования тележки, при этом датчики 14 и 16 вертикального ускорения, находясь на противоположных концах рамы тележки, колеблются в противофазе, и их сигналы после двукратного интегрирования интеграторами 13 и 15 и инвертирования сигнала интегратора 15 становятся синфазными и в сумме равны удвоенному сигналу от каждого датчика. При проезде единичных неровностей пути перемещения противоположных концов рамы тележки в момент проезда неровностей не связаны друг с другом, поэтому сумма сигнала с выхода двойного интегратора 15 и взятого с противоположным знаком сигнала с выхода двойного интегратора 13 оказывается меньше удвоенного максимального сигнала от каждого из интеграторов при проезде неровности, в результате чего ток через контакт фрикционных клиньев 4 и фрикционных стаканов 5 оказывается меньше, чем при развитии колебаний галопирования.