Статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта

Полезная модель относится к области рельсовых транспортных средств и может быть применена для отслеживания скорости перемещения железнодорожного транспорта.
Известен статичный узел устройства определения положения дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания автомобиля, представленный магниточувствительным датчиком, установленным на корпус дроссельной заслонки, при этом магниточувствительный датчик располагается в магнитном поле постоянного магнита, который закреплен на оси дроссельной заслонки [US2008231262, дата публикации: 25.09.2008 г., МПК: G01B 7/30].
Известен статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса велосипеда, представленный магниточувствительным датчиком, который установлен на вилку колеса, при этом магниточувствительный датчик располагается в однородном магнитном поле кольцевого магнита, который закреплен на ступице колеса [US2017254671, дата публикации: 07.09.2017 г., МПК: G01D 5/20].
Преимуществом известных технических решений является высокая точность измерения перемещения элементов за счет регистрирования изменения направления магнитного поля магниточувствительным датчиком. Однако известные устройства применяются для определения положения дроссельной заслонки либо колеса велосипеда и имеют особенности конструкции, позволяющие применять их только по этому назначению, при этом применение устройств, действие которых основано на отклонении магнитного поля постоянного магнита, для измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта не известно из уровня техники.
В качестве прототипа выбран статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, содержащее статичный и подвижный узлы, при этом статичный узел представлен оптическим датчиком, который установлен на буксовый узел железнодорожного транспорта, а подвижный узел представлен диском с вырезами, который установлен на торцевой поверхности колесной пары железнодорожного транспорта [RU2640313, дата публикации: 27.06.2015 г., МПК: B61L 25/02, G01P 3/44].
Недостатком прототипа является низкая точность измерения частоты вращения колеса, обусловленная тем, что расстояние между вырезами в диске, является мертвой зоной, которая не может быть считана оптическим датчиком, при этом невозможно получение данных угла поворота и скорости изменения угла поворота колеса в момент прохождения мертвой зоны, вследствие чего увеличивается погрешность при определении частоты вращения колеса железнодорожного транспорта и в значительной степени ухудшаются эксплуатационные характеристики устройства.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта содержит магниточувствительный элемент. В отличие от прототипа статичный узел выполнен с возможностью установки на посадочное место крышки подшипника колесной пары буксового узла железнодорожного транспорта.
Статичный узел представляет собой часть устройства, неподвижно закрепляемую на буксовом узле железнодорожного транспорта и предназначенную для установки вместо крышки подшипника колесной пары железнодорожного транспорта.
Статичный узел выполнен с возможностью установки на посадочное место крышки подшипника колесной пары буксового узла железнодорожного транспорта, что подразумевает наличие конструктивных особенностей, обеспечивающих возможность размещения узла на посадочном месте, а также наличие элементов крепления, обеспечивающих возможность закрепления узла на посадочном месте. При этом конструктивные особенности статичного узла могут представлять собой проточки, шлицы, пазы или выемки и др., имеющие ответную форму элементам буксового узла. В качестве элементов крепления могут быть использованы уже имеющиеся на буксовом узле элементы крепления, либо собственные элементы крепления статичного узла, которые бы обеспечивали возможность надежного соединения с буксовым узлом. Конструктивные особенности статичного узла и элементы его крепления могут существенно отличаться в зависимости от модели и вида железнодорожного транспорта, единственным существенным критерием для его конструктивного исполнения является возможность установки на соответствующие элементы железнодорожного транспорта.
Статичный узел может быть выполнен разборным и состоять из нескольких частей, разъемно соединенных между собой, например, резьбовым, болтовым, шпилечным и другими известными видами разъемных соединений для обеспечения доступа к магниточувствительному элементу для корректировки его положения или замены. Также статичный узел может содержать средства доступа к магниточувствительному элементу, представленные крышками, заслонками, резьбовыми втулками, задвижками и т.п.
Магниточувствительный элемент обеспечивает возможность регистрирования изменения магнитного поля и может быть представлен магниторезистором, датчиком Холла или любым другим известным датчиком магнитного поля. Магниточувствительный элемент также содержит средство передачи электрического сигнала, которое может представлять собой один или несколько проводов, жгутов, кабелей, модуль беспроводной связи и др. Средство передачи электрического сигнала может быть разъемно или неразъемно присоединено к магниточувствительному элементу, например, посредством клемм, разъемов, штекеров, и др., которые могут быть расположены на статичном узле.
Дополнительно поверхность статичного узла, которой он устанавливается на буксовый узел, может содержать выступ, в котором может быть расположен магниточувствительный элемент, что обеспечивает снижение риска воздействия внешних магнитных полей, степени рассеивания магнитного поля в объеме материала статичного узла и обеспечивает повышение точности устройства. При этом для дополнительного повышения точности устройства за счет снижения степени рассеивания магнитных полей, выступ может иметь цилиндрическую форму.
Статичный узел может быть выполнен из немагнитных материалов, например, из поливинилхлорида, стеклопластика, эбонита и т.п. либо из немагнитных металлов, например, из алюминия, латуни, цинка и т.п., что обеспечивает возможность повышения точности устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта.
Полезная модель обладает ранее не известной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что статичный узел выполнен с возможностью установки на посадочное место крышки подшипника колесной пары буксового узла железнодорожного транспорта, что позволяет надежно и правильно закрепить статичный узел на буксовом узле железнодорожного транспорта и регистрировать изменения направления однородного магнитного поля от зафиксированного начального направления, получая точные данные о величине угла поворота и скорости изменения угла поворота колеса железнодорожного транспорта в любой момент времени, при этом исключая возможность возникновения мертвых зон, тем самым расширяется арсенал статичных узлов устройств измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть реализована при помощи известных средств, материалов и технологий, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
Фиг.1 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле П-образного постоянного магнита, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.2 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле постоянного магнита П-образной формы, вид спереди.
Фиг.3 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле С-образного постоянного магнита, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.4 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле С-образного постоянного магнита, вид спереди.
Фиг.5 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле кольцевого постоянного магнита, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.6 – Схема расположения магниточувствительного датчика в однородном магнитном поле кольцевого постоянного магнита, вид спереди.
Фиг.7 – Статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.8 – Статичный узел устройства измерения частоты вращения колеса, вид сбоку.
Фиг.9 – Устройство измерения частоты вращения колеса, установленное на железнодорожный транспорт, продольный разрез, вид сбоку.
Статичный узел содержит магниточувствительный датчик 1, расположенный внутри корпуса 2, выполнен с возможностью установки на посадочное место смотровой крышки подшипника колесной пары буксового узла железнодорожного транспорта, и средство 3 передачи электрического сигнала. При этом подвижный узел содержит элементы 4 крепления статичного узла к буксовому узлу железнодорожного транспорта.
Полезная модель работает следующим образом.
Устройство измерения частоты вращения колеса устанавливается на железнодорожный транспорт посредством присоединения корпуса 2 статичного узла к буксовому узлу 5 посредством элементов 4 крепления. При установке статичного узла на буксовый узел 5 обеспечивается возможность расположения магниточувствительного элемента 1 в однородном магнитном поле постоянного магнита 6 и фиксирования начального направления однородного магнитного поля постоянного магнита 6. Железнодорожный транспорт начинает движение, и колесная пара 7 вращается относительно буксового узла 5, вместе с ней вращается постоянный магнит 6, изменяя направление однородного магнитного поля, магниточувствительный датчик 1 регистрирует это изменение, получая точные данные величины угла поворота и скорости изменения угла поворота колеса железнодорожного транспорта в любой момент времени. При этом за счет получения данных о величине угла поворота колеса железнодорожного транспорта обеспечивается возможность получения точных данных о частоте вращения колеса, как следствие о скорости железнодорожного транспорта и дистанции, пройденной железнодорожным транспортом.