УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ БУКСОВАНИЯ ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет предотвращения буксования ведущих колес.
Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару и размещенные на дисках колес колесной пары обмотки электромагнита (см. А.Е. Hall. Track magnetizing wheel. Патент США US 2603164).
Недостатком известного устройства является увеличение необрессоренной массы локомотива вследствие добавления к массе колесной пары масс обмоток, что увеличивает воздействие локомотива на путь и ведет к росту затрат на ремонт пути.
Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару с диском колеса, состоящим из двух частей, и размещенные на дисках колес колесной пары обмотки электромагнита в виде нескольких секторов на каждый диск колеса, переключаемые с помощью коммутатора (см. J.O. Henze. Magnetic wheel. Патент США US 709484).
Данное устройство имеет тот же недостаток, что и указанное выше. Кроме того, возрастают расходы на ремонт и обслуживание устройства вследствие наличия расположенного на колесной пары коммутатора.
Известно, что при буксовании локомотива возникают колебания с двумя разными частотами, одна из которых соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в одной фазе относительно друг друга (колесная пара движется, как одно целое), а другая частота соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в противофазе относительно друг друга (колеблются за счет упругости оси, на которой они посажены), при этом возможны случаи, когда колебания возникают только с одной из указанных частот (см. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. М., Транспорт, 1984, с. 184-185).
В качестве прототипа заявленной полезной модели выбрано устройство для увеличения давления колес транспортного средства на рельсы, содержащее закрепленные на корпусе буксы и размещенные у колеса в непосредственной близости от контактного пятна колеса с рельсом, источники магнитного потока и немагнитную вставку, уложенную по окружности колеса и разделяющую поверхность катания колеса в направлении его оси на две части, причем магнитопровод источника магнитного потока имеет П-образное поперечное сечение, плоские поверхности его полюсов выполнены в форме секторов кругового кольца и установлены с зазором у торца колеса, а по окружности на торцовой поверхности колеса, обращенной к полюсам источника магнитного потока, выполнена дополнительная немагнитная вставка, разделяющая колесо на две части в радиальном направлении и сопряженная с вставкой.
Недостатком прототипа является то, что при движении транспортного средства источник магнитного потока вызывает вихревые токи в колесе, что приводит к потерям энергии и увеличению расходов на перевозки.
Технический результат заявленной полезной модели состоит в снижении потерь энергии за счет того, что магнитное поле воздействует на обод колеса не постоянно, а только при возникновении буксования.
Технический результат достигается тем, что устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее закрепленные на корпусе буксы и размещенные у колеса в непосредственной близости от контактного пятна колеса с рельсом, источники магнитного потока и немагнитную вставку, уложенную по окружности колеса и разделяющую поверхность катания колеса в направлении его оси на две части, причем магнитопровод источника магнитного потока имеет П-образное поперечное сечение, плоские поверхности его полюсов выполнены в форме секторов кругового кольца и установлены с зазором у торца колеса, а по окружности на торцовой поверхности колеса, обращенной к полюсам источника магнитного потока, выполнена дополнительная немагнитная вставка, разделяющая колесо на две части в радиальном направлении и сопряженная с вставкой, содержит обмотку электромагнита, связанную с рамой тележки и охватывающую магнитопровод источника магнитного потока, дополнительное ярмо, охватывающее обмотку со стороны, противоположной колесу, и соединенное с магнитопроводом, источник питания, ключ и подчиненную систему регулирования, содержащую закрепленный на буксе датчик продольных ускорений, полосовой фильтр, блок уставки и сумматор.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображен общий вид устройства для предотвращения буксования локомотива, а на фиг 2 - разрез по оси А-А.
Предлагаемое устройство для предотвращения буксования локомотива (Фиг. 1) содержит закрепленные на корпусе буксы 1 и размещенные у колеса 2 в непосредственной близости от контактного пятна колеса 2 с рельсом, источник магнитного потока 3 и немагнитную вставку 4, уложенную по окружности колеса 2 и разделяющую поверхность катания колеса 2 в направлении его оси на две части. Магнитопровод источника магнитного потока 3 имеет П-образное поперечное сечение, плоские поверхности его полюсов выполнены в форме секторов кругового кольца и установлены с зазором у торца колеса, а по окружности на торцовой поверхности колеса, обращенной к полюсам источника магнитного потока, выполнена дополнительная немагнитная вставка 5, разделяющая колесо на две части в радиальном направлении и сопряженная с вставкой 4.
Обмотка электромагнита 6 связана с рамой тележки (на фиг. 1 не показана), охватывает магнитопровод источника магнитного потока 3 и соединена с источником питания 7 (ИП) и ключом 8 (К). Дополнительное ярмо 9 (Фиг. 2) охватывает обмотку 6 со стороны, противоположной колесу 2, и соединено с магнитопроводом источника магнитного потока 3. Подчиненная система регулирования содержит закрепленный на буксе датчик продольных ускорений 10, полосовой фильтр 11 (ПФ), блок уставки 12 (У) и сумматор 13 (С).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При сохранении сцепления колеса с рельсом датчик продольных ускорений не регистрирует колебаний с частотами, соответствующими частотам колебаний колесной пары при буксовании, вследствие чего напряжение на выходе полосового фильтра 11 (ПФ) ниже, чем напряжение на выходе блока уставки 12 (У), соответствующее расчетному уровню помех, напряжение на выходе сумматора 13 (С) равно нулю, ключ 8 (К) закрыт, напряжение от источника питания 7 (ИП) не подается на обмотку электромагнита 6, обмотка электромагнита 6 не создает в магнитопроводе источника магнитного потока 3 магнитное поле, вследствие чего в колесе 2 не наводятся вихревые токи и не возникает дополнительных потерь движению.
В случае ухудшения сцепления колеса с рельсом возникают колебания с двумя разными частотами, одна из которых соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в одной фазе относительно друг друга (колесная пара движется, как одно целое), а другая частота соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в противофазе относительно друг друга (колеблются за счет упругости оси, на которой они посажены). Эти колебания вызывают появление сигнала на выходе датчика ускорений 10. Сигнал поступает на вход полосового фильтра 11 (ПФ), на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный суммарной амплитуде колебаний с частотами, соответствующими собственным частотам колебаний колес колесной пары, который поступает на вход сумматора 13 (С), на другой вход которого поступает напряжение блока уставки 12 (У). Когда напряжение с выхода полосового фильтра 11 (ПФ) превысит напряжение блока уставки 12 (У), на выходе сумматора 13 (С) появляется напряжение, пропорциональное разнице напряжения с выхода полосового фильтра 11 (ПФ) и напряжения блока уставки 12 (У). Это напряжение поступает на ключ 8 (К), который открывается, напряжение от источника питания 7 (ИП) подается на обмотку электромагнита 6, обмотка электромагнита 6 создает в магнитопроводе источника магнитного потока 3 магнитное поле, которое благодаря немагнитным вставкам 4 и 5 и дополнительному ярму 9 концентрируется в зоне контакта колеса 2 с рельсом, что приводит к прекращению буксования.
Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что использование устройства для предотвращения буксования локомотива позволяет снизить затраты на эксплуатацию и ремонт локомотива и пути благодаря тому, что магнитное поле, вызывающее в колесе вихревые токи, действует кратковременно в периоды прекращения буксования, а размещение обмотки электромагнита на раме тележки снижает необрессоренную массу и воздействие локомотива на путь.