УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ПРОЦЕССА НАГРУЖЕНИЯ КОЛЕСА НА РЕЛЬС

Полезная модель относится к разделу машиностроения, в частности к исследованию износа пар трения.
Известно устройство, в котором парой трения являются образцы специальной формы для моделирования процесса набегания гребня колеса на рельс. Устройство основано на базе токарно-винторезного станка 1К62. Оно состоит из модели рельса, выполненной в виде диска с пропилом, закрепленного в шпинделе токарно-винторезного станка при помощи оправки, модели колеса. Крепление модели рельса производится с помощью планшайбы и гайки. На суппорте станка крепится приспособление с расположенными внутри датчиками универсального, динамометра и установленной вилкой, в центрах которой размещается модель колеса. Модель колеса с помощью поперечной подачи подводится к модели рельса так, чтобы был устойчивый контакт. В данном устройстве имитируется непрерывность процесса движения колеса по рельсу и пропил на модели рельса имитирует стык рельсов, что максимально приближает работу моделей колеса и рельса к натуральным условиям. Скорость вращения устройства регулируется с помощью коробки скоростей станка. Взаимодействие данных моделей колеса и рельса обеспечивается продольной и поперечной подачами суппорта станка, с помощью которых выставляются усилия, действующие на колесо в процессе эксплуатации, которые в свою очередь контролируются измерительными приборами универсального динамометра (RU №98070, G01M 17/10, 27.09.2010).
Недостатком данного устройства является низкая точность оценки поведения материалов в комплексных системах, в таких как пара трения колесо-рельс в лабораторных условиях.
За прототип принято устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс, содержащее держатель-корпус, с находящейся внутри  вилкой, в центрах которой закреплена модель колеса. Модель колеса изготовлена из колесной стали, профиль которого соответствует профилю катания колеса. Форма профиля рабочей поверхности колеса на модели уменьшена в 3 раза. Вилка нагружается тарированной пружиной, которая в свою очередь опирается на регулировочный винт, который располагается в верхней части корпуса устройства. Регулировочный винт необходим для создания предварительного натяга пружины перед работой и снятия натяга после испытания на износ пары трения колесо-рельс. На корпусе располагается полка, при помощи которой устройство устанавливается в резцедержателе. Установленное в резцедержателе устройство предварительно нагружается регулировочным винтом до смещения штифта до отметки «О», затем в зависимости от величины упрочненного слоя, который необходимо получить на поверхности коллектора, производится плавный подвод накатника к вращающемуся коллектору. При этом будет происходить смещение разметочного штифта, установленного в вилке устройства. Совпадение паза штифта с тарированными значениями на корпусе устройства будет соответствовать приложенной нагрузке. Тарировка нагрузки выполнена в виде цифр, каждая из которых обозначает усилие нажатия, приложенное моделью колеса к модели рельса, и выраженную в ньютонах (RU №113839, C21D 17/40, 27.02.2012).
Недостатком этой установки является усталостный износ пружины, а также невозможность нагружения модели колеса в широком диапазоне нагрузок.
Задача полезной модели заключается в повышении точности характеристик процесса трения пары «колесо - рельс» за счет расширения диапазона нагрузок.
Технический результат достигается тем, что устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс, состоящее из держателя-корпуса с полкой для установки устройства в резцедержателе, внутри которого размещена стальная вилка для крепления модели колеса, содержит электромагнит внутри держателя-корпуса напротив стержня стальной вилки, соединенный с тарированным регулятором напряжения, установленным на наружной поверхности держателя-корпуса.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - устройство без корпуса.
Новое испытательное устройство было создано на базе поперечно-строгального станка модели 735, оно крепится в суппорте ползуна поперечно-строгального станка. Устройство состоит из держателя-корпуса 1, внутри которого находится стальная вилка 2, в центрах которой закреплена модель колеса 3. Модель колеса изготовлена из колесной стали, профиль которого соответствует профилю катания колеса. Форма профиля рабочей поверхности колеса на модели уменьшена. Стержень 4 стальной вилки 2 упирается в электромагнит 5, который жестко соединен с держателем - корпуса 1 в верхней части. Держатель - корпуса 1 выполнен с полкой 6, при помощи которой устройство устанавливается в резцедержателе. Установленное в резцедержателе устройство предварительно нагружается до касания стержнем 4 электромагнита 5, затем производится плавное увеличение напряжения на катушке электромагнита 5 при помощи тарированного регулятора напряжения 7, соединенного с электромагнитом 5 и установленного на наружной поверхности держателя - корпуса 1. Совпадение стрелки тарированного регулятора напряжения 7 с тарированными значениями на его корпусе будет соответствовать приложенной нагрузке. Тарировка нагрузки выполнена в виде цифр, каждая из которых обозначает усилие нажатия, приложенное моделью колеса 3 к модели рельса и выраженное в ньютонах.
Устройство работает следующим образом.
На платформенной тележке к станку подвозится испытуемая модель рельсового пути. Ее устанавливают на рабочий стол поперечно-строгального станка модели 735, продольно направлению движения резцедержателя. Устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс с установленной моделью колеса 3 крепят в резцедержатель станка, после чего модель рельса центрируется с моделью колеса 3, установленной в устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс, далее модель рельса крепится к рабочему столу станка. По окончании центровки производится подача суппорта поперечно-строгального станка до соприкосновения стержня 4 и электромагнита 5 устройства для имитации нагружения колеса на рельс. Производится повышение напряжения тарированным регулятором напряжения 7 до необходимой силы нажатия модели колеса 3 на модель рельса. На станке устанавливается необходимое значение подачи и число повторений прохода устройства для имитации процесса нагружения колеса на рельс вдоль оси модели рельсового пути.
По окончании процесса обработки, снимается напряжение с обмотки электромагнита 5, суппорт станка отводится в исходное положение, модель рельса демонтируется с рабочего стола поперечно-строгального станка и перемещается на платформенную тележку. Производится демонтаж из резцедержателя устройства для имитации процесса нагружения колеса на рельс и замена модели колеса 3.
Цикл обработки может быть, как автоматический, так и ручной.
По сравнению с прототипом данное устройство позволяет получать более точные характеристики процесса трения пары «колесо-рельс» за счет расширения диапазона нагрузок, используя электромагнит.