Катковый стенд для оценки динамических параметров тележки вагона
ROLLER RIG FOR ESTIMATION OF DYNAMIC PARAMETERS OF THE CAR TRUCK

Предлагаемое устройство относится к области диагностики рельсовых транспортных средств и может быть использовано в лабораторных условиях при исследовании ходовых частей вагонов и локомотивов.
Из учебника под редакцией Шадура Л.А. «Вагоны (конструкция, теория, расчет), «Транспорт», М-1980, следует, что проверку динамической прочности вагонов проводят путем анализа их реакции на продольные ударные нагрузки или проведением вибрационных испытаний. Существуют две категории испытаний прочности вагонов на удар через автосцепку: единичные удары (соударение вагонов) и многократное действие повторных ударов (на усталость). Испытание на усталость при ударах практически возможно только на специальных стендах, которые используются для получения абсолютных и сравнительных данных.
Конструкция эффективных стендов окончательно не определена или довольно сложна.
Известен стенд для испытания вагонов (патент RU 2235305, G01M 17/08), предназначенный для создания в лабораторных условиях вибраций вагонов, подобных тем, которые они испытывают при движении в пути. Стенд закреплен в бетонированной траншее, оборудованной поверху сцепным устройством закрепления вагона со встроенным в него динамометром для замера горизонтальных сил в его раме. Стенд содержит вращательный комплекс, размещенный на постаменте днища траншеи. Вращательный комплекс выполнен в виде гусеничного движителя с двигателем и трансмиссией, на каждом траке которого установлены участки рельсового пути с заданной колеей испытываемого на открытом воздухе вагона, тележки которого опираются на рельсовый путь. Высота постамента для установки вращательного комплекса обеспечивает свободное провисание гусеничного движителя. Стенд оборудован вибратором, подвешенным к днищу вагона через распределительную балку, точки приложения нагрузки которой приближены к пятникам вагона.
Недостатком такой конструкции является большие габариты стенда и его сложность.
Другим известным устройством для диагностики тележек железнодорожных вагонов является стенд (патент ЕР 2239811 B1, G01M 17/08), позволяющий анализировать динамику нагружения тележки при извилистом движении колесной пары. Стенд содержит фундамент, опорную плиту с конусной поверхностью, взаимодействующую с подобной поверхностью основания фундамента посредством тел качения и подпружиненную относительно последнего, установленные на фундаменте и опорной плите рельсы, которые совпадают по уровню в начальный момент диагностики, а также валы с опорными роликами, контактирующими с колесами колесных пар тележки вагона. При этом каждый из опорных роликов состоит из двух подвижных друг относительно друга частей, первая из которых в осевом направлении подвижно размещена на валу и подпружинена относительно него, а вторая, также с возможностью осевого перемещения, установлена на первой, причем вторая часть подвижно расположена в стакане, жестко закрепленном на валу, полость которого заполнена рабочей жидкостью и контактирует с дополнительным роликом осевого перемещения, расположенного на подвижной оси, жестко соединенной с поршнем пневмопривода.
К недостаткам стенда также относится его сложная конструкция и длительная методика измерений.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является катковый стенд, опубликованный в сборнике «Научно-технические разработки ИрГУПС» (Иркутск, 2015 год, с. 8). Стенд, предназначенный для оценки работоспособности тормозных колодок, представляет собой систему, состоящую из механической и электрической частей. Механическая часть состоит из участка рельсового пути и каретки с четырьмя роликами, в корпусе которых размещены по два роликовых подшипника; для вращения колесной пары предусмотрен асинхронный двигатель и клиноременная передача; на расстоянии половины межосевого расстояния от роликов установлен портал, оснащенный гидравлическим домкратом, для нагружения испытуемой тележки грузового вагона. Одна из колесных пар установлена на участок рельсового пути, а вторая фиксируется с помощью тормозных башмаков (колодок). Электрическая часть стенда, включающая асинхронный двигатель, пусковые элементы и средства регулирования скорости вращения и уровень нагрузки на тележку, служит для изменения и регистрации параметров испытаний.
Существенным недостатком каткового стенда является довольно узкое назначение, не позволяющее проводить оценку динамических параметров испытуемой тележки.
Цель настоящего изобретения заключается в расширении технических возможностей каткового стенда.
Поставленная цель достигается тем, что для оценки динамических параметров испытуемой тележки вагона одна пара тормозных колодок установлена с высоким сцеплением с колесом, а другая - с предельно низким, а на испытуемой тележке, в одной из ее контрольных точек, установлен датчик прибора для измерения параметров вибрации при циклическом действии тормозного усилия.
Устройство стенда показано на фиг. 1 и 2. На фундаменте 1, имеющем приямок, установлен портал 2, участок рельсового пути 3 и две каретки с роликами 4 (по два в каждой). В приямке размещен асинхронный двигатель 5, передающий через клиновидный ремень вращение на одну из колесных пар 6 испытуемой тележки 7. Для создания тормозных усилий передней колесной паре 6 на фундаменте 1 установлен пневматический цилиндр, передающий тормозное усилие через триангель 8 на фрикционные колодки 9 и 10. Две колодки 9 имеют повышенное сцепление с колесом, а две колодки 10 - предельно низкое (условно показаны с зазором между колодками и колесом). На испытуемой тележке (в одной из ее контрольных точек) установлен датчик прибора для измерения параметров вибрации (амплитуда, частота и другие). Электрическая часть стенда, включающая асинхронный двигатель и пусковые элементы, служит для изменения и контроля скорости вращения колесной пары.
Работа каткового стенда. При испытании тележки, она устанавливается на рельсовый путь 3 и затем наезжает передней колесной парой на две каретки с роликами 4. На шейку оси оперативно устанавливается шкив клиноременной передачи для соединения с асинхронным двигателем 5. При включении двигателя колесная пара вращается с определенной скоростью. Созданием тормозного усилия от пневмоцилиндра через триангель 8 два колеса получают разный тормозной эффект, под действием которого тележка отклоняется в одну сторону.
Периодическое создание тормозного усилия вызывает вибрацию всей тележки, а ее параметры, измеряемые прибором, являются результатом испытания тележки. При нагружении тележки через портал 2 и пятник надрессорной балки 7 с помощью гидравлического домкрата по штатной схеме создаются дополнительные условия испытаний, повышающие точность контроля и расширяющие технические возможности анализа.