СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ ЛОКОМОТИВОВ С ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована для исследования динамических процессов в тяговом приводе.
Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий по крайней мере один электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря фрикционно связан с установленным в подшипниковых опорах валом, несущим маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговою нагрузку, вал якоря которой связан с упомянутым валом, несущим маховик [1].
Недостатком указанного стенда является то, что на нем невозможно имитировать процессы боксования и автоколебаний, возникающих в тяговом приводе локомотива при его совместной работе с колесными парами.
Известен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий дизель-генераторную установку, электрически связанную с двигателем колесной пары, ось которой посредством цилиндрического редуктора связана с выходным валом тягового электродвигателя, катки, каждый из которых связан с соответствующим колесом колесной пары, смонтированный на оси катков маховик, имитирующий массу поезда, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку [2].
Недостатком данного стенда является то, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, в частности, не обеспечивает проскальзывание и потерю сцепления одним из колес колесной пары и не позволяет получить режимы автоколебаний в тяговом приводе.
В качестве прототипа заявленной полезной модели заявлен стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей, содержащий дизель-генераторную установку с преобразователем частоты, электродвигатель, характеристика которого аналогична характеристике тягового электродвигателя локомотива, а вал якоря электродвигателя фрикционно связан с валом, несущим маховик, имитирующим массу поезда, посредством колесной пары с колесами различных диаметров, и электрическую нагрузочную машину, имитирующую тяговую нагрузку, вал якоря которой связан с упомянутым валом, несущим маховик [3].
Недостатком указанного стенда является то, что он не в полной мере воспроизводит эксплуатационные условия, то есть не обеспечивает в процессе работы изменение момента сопротивления движению при трогании с места и движению с малыми скоростями на подъеме, где наиболее часто происходят процессы боксования и автоколебаний в тяговом привод.
Известно, что локомотив (состав) движется по железнодорожному пути различного профиля. Трогание и движение с малыми скоростями может происходить на разных по величине и продолжительности подъемах. Возможен переход с горизонтального профиля на подъем. Все эти режимы определяются изменением момента сопротивления движению. В режимах пуска и движения с малыми скоростями электрическая нагрузочная машина не может обеспечить создания необходимых динамических моментов сопротивления.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей стенда и приближения условий моделирования к эксплуатационным. Эта цель достигается путем создания управляемого внешнего динамического момента сопротивления движению локомотива.
Технический результат достигается тем, что маховик снабжен лентой из фрикционного материала, охватывающей внешнюю поверхность маховика, и связанную с якорем электромагнита нагружающего устройства, управление которым осуществляется системой, состоящей из датчиков моментов электродвигателя и сопротивления, сравнивающего устройства, исполнительного устройства, переключателя, задатчика времени, источника тока, токовой уставки, датчика вращения.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где изображены на фиг. 1 блочно-принципиальная схема стенда; фиг. 2 блок-схема управления стендом.
Стенд состоит из дизель-генераторной установки 1 (фиг. 1), управляемой дистанционно от контроллера машиниста 2, имеет статический преобразователь частоты со звеном постоянного тока 3, от которого переменное напряжение с регулируемой частотой поступает на электродвигатель 4, якорь которого через тяговый редуктор 5 связан с колесной парой 6. Колесная пара 6 посредством колес 7 и 8 опирается на каток 9, связанный валом с маховиком 10, имитирующим массу поезда, и нагрузочной машины 11. Нажимное устройство 12 имитирует сцепной вес испытуемого тягового привода.
Маховик 10 охвачен фрикционной лентой 13, нижний конец которой соединен с неподвижной шарнирной опорой 16, а верхний конец ленты 13 соединен с входным концом якоря 14 электромагнита 15. Выходной конец якоря 14 связан с возвратной пружиной 17 (фиг. 2).
Система управления стендом (фиг. 2) состоит из датчика момента сопротивления 18, датчика момента сопротивления 19, сравнивающего устройства 20, исполнительного устройства 21, задатчика момента сопротивления 22, переключателя 23, задатчика времени 24, источника 25, токовой уставки 26.
При исследовании работы привода на переходе с горизонтального профиля пути на заданный подъем стенд работает следующим образом. Электродвигатель 4 получает питание от дизель-генераторной установки 1 через преобразователь частоты 3 и начинает вращать маховик 10. На сравнивающее устройство 20 поступает сигнал от датчика 18 момента электродвигателя Мд и датчика 19 момента сопротивления Мс, определяемого моментами инерции редуктора 5, колесной пары 6, маховика 10 и якоря нагрузочной машины 11.
В момент равенства этих сигналов, что соответствует равновесному режиму движения (Мд=Мс), на исполнительное устройство 21 поступают сигналы от сравнивающего устройства 20 и задатчика момента сопротивления Мз 22, соответствующего заданному значению профиля пути.
Сигнал с исполнительного устройства 21 поступает через переключатель 23 на источник тока 25, подающего питание на электромагнит 15 нагружающего устройства. Длительность прохождения сигнала через переключатель 23 регулируется временной уставкой T, реализуемой задатчиком времени 24. Якорь 14 электромагнита 15, связанный с фрикционной лентой 13, перемещаясь, прижимает ленту 13 к маховику 10, увеличивая момент сопротивления вращению, соответствующий заданному подъему профиля пути.
Величина тока, проходящего через обмотку электромагнита 15, а следовательно, и силы натяжения ленты (момента сопротивления вращению) задается токовой уставкой 26, сигнал от которой поступает на источник тока 25 (фиг. 2)
После проведения эксперимента, длительность которого определяется задатчиком времени 24, переключатель 23 отключает источник тока 25 и возвратная пружина 17 переводит фрикционную ленту 13 в исходное положение. Изменение момента сопротивления вращения маховика 10 приводит к изменению режима работы привода, возможности появления срыва сцепления колес с катком 9, имитирующего рельс, возникновению боксования и, как следствие, автоколебательным процессам.
Задаваясь различными моментами сопротивления и начальными частотами питания электродвигателя определяются области боксования и режимы автоколебаний на различных подъемах железнодорожного пути. Результаты можно использовать при разработке и создании противобуксовочных устройств и их систем с последующей отработкой на стенде.
Технический эффект предлагаемой полезной модели заключаются в расширении функциональных возможностей стенда, приближения условий моделирования к эксплуатационным, путем создания переменного динамического момента сопротивления движению локомотива для имитации работы на различных профилях железнодорожного пути при обеспечении ускоренных испытаний с одновременным снижением материальных и энергетических затрат.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания полезной модели
1. Авторское свидетельство СССР №677786, кл. G01M 17/00, 1944.
2. Челноков Н.Н., и др. Стенды для испытаний подвижного состава железных дорог. М., НИИ Информтяжмаш, 1966, 11-66-4, с. 19.
3. Авторское свидетельство СССР №712726, кл. G01M 17/00, 1978, опубл. Б.Н, - 30.01.80 №4.