СИСТЕМА ПОДАЧИ СМАЗКИ НА РЕЛЬСЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, а именно к устройствам нанесения смазки на рельсы.
Известно устройство для нанесения смазки на рельсы, содержащее смонтированную на тележке транспортного средства неподрессоренную раму, систему подачи смазки, размещенную на транспортном средстве, смазывающую боковую грань головки рельса лыжу, в которой выполнено отверстие для подачи смазки, и привод механизма, связанный с лыжей и включающий в себя рабочий цилиндр и возвращающую пружину. (RU, патент №2059492, кл. В61К 3/02, 1993 г.)
Недостатками известного устройства являются использование смазывающей рельс лыжи, которая непосредственно контактирует с рельсом во время нанесения смазки, что при возникновении на пути стрелочных переводов, переездов может привести к ее механическому повреждению, а также невозможность одновременного смазывания боковой грани головки наружного рельса и нанесения модификатора трения на поверхность головки внутреннего рельса при прохождении кривой железнодорожным составом.
Известно техническое решение устройство (система) для нанесения смазки и модификатора трения на рельсы (Патент №РФ 2288125), содержащее смонтированные на рельсовом транспортном средстве баки под смазку и под модификатор трения, полости которых соединены трубопроводами через запорные клапаны с исполнительными механизмами-форсунками для нанесения смазки на боковую грань головки наружного в кривой пути рельса и с форсунками для нанесения модификатора трения на поверхность катания головки внутреннего рельса, которые установлены перед колесами рельсового транспортного средства и закреплены на горизонтальной планке Г-образного кронштейна, жестко закрепленного на буксе колесной пары рельсового транспортного средства, блок управления подачей смазки и модификатора трения к форсункам, соединенный связями с запорными клапанами, при этом баки установлены по отношению к форсункам на высоте, обеспечивающей свободное истекание смазки и модификатора трения жидкой консистенции за счет перепада давления, возникающего между уровнями расположения форсунок и баков, причем баки оборудованы механизмами для перемешивания смазки и модификатора трения (исполнительный механизм). Система также содержит группы датчиков для определения состояния внешней среды, соединенные с блоком анализа и управления, и формирователь управляющих сигналов, подключенный к исполнительным механизмам.
Недостатками системы смазки являются ограниченные функциональные возможности и недостаточная эффективность при работе.
Наиболее близким техническим решением является система для смазки рельсов (Патент РФ на полезную модель №83988). Система содержит блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами групп датчиков. Один из выходов блока анализа и управления соединен с входом формирователя управляющих сигналов, подключенного к исполнительным механизмам - к устройству для нанесения смазки на рельсы и устройству очистки рельсов от загрязнений. Группа цифровых датчиков или группа аналоговых датчиков содержит датчик скорости и датчик уровня лубрикации рельсов и датчик бокового крена рельсового транспортного средства. Блок анализа и управления содержит вычислитель, узел памяти, аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий коммутаторы, интерфейс, связанный с внешним устройством управления, общую шину передачи данных, выходы группы аналоговых датчиков соединены через первый коммутатор с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к общей шине, соединенной с выходами коммутаторов, входами и выходами вычислителя, узла памяти и устройства определения положения системы на местности по сигналам глобальной спутниковой навигационной системы.
Данная система для смазки рельсов сложна в управлении, содержит датчики лубрикации ненадежные в работе.
Задача заявляемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа и повышении эффективности рельсосмазывания за счет автоматического регулирования дозирования смазки на железнодорожные рельсы в зависимости от состояния контактируемых поверхностей рельса и колеса на всем пути движения состава.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в уменьшении расхода смазки и снижении шума износа колеса и рельса.
Технический результат достигается системой подачи смазки на рельсы железнодорожного пути содержащей блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например, к устройству для нанесения смазки на рельсы, при этом система дополнительно содержит блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки включающих в себя фильтры, усилители, аналогово-цифровые преобразователи, коммутаторы, датчики «фонового» и датчики «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути.
При контакте колеса и рельса можно выделить два вида трения:
трение качения и терние скольжения, при этом основная доля износа пары колесо-рельс определяется трением скольжения. Экспериментально установлено, что сигналы акустической эмиссии, зарегистрированные из зоны контакта, зависят от силы трения в зоне контакта и относительной скорости скольжения, при этом в зависимости от относительной скорости скольжения и от контактного усилия в зоне контакта (силы трения) можно выделять как высокочастотную составляющую акустической эмиссии, так и низкочастотную составляющую акустической эмиссии, т.е. идентифицировать усилия в контактной зоне и скорость скольжения контактной пары. Сила трения и интенсивность износа колеса и рельса зависят от наличия смазки в зоне контакта. Криволинейные участки подвижные составы проходят при различных скоростях, как правило, с торможением или разгоном, а это значит, что для эффективной смазки необходимо учитывать и скорость, и ускорение подвижного состава. При этом, на криволинейных участки железной дороги, где происходит интенсивный износ колеса и рельса, должна быть обеспечена интенсивная подача смазки в зону контакта, но практически только на одну сторону, на «внутреннюю» колею. Сколько необходимо подавать смазки, для эффективного снижения силы трения можно определить только экспериментальным путем, создав банк «эталонны» данных в зависимости от различных условий движения подвижного состава.
Экспериментально установлено, что наиболее информативным источником информации о состоянии контактной зоны является сигналы акустической эмиссии. При этом установлено, что в зависимости от условий смазки акустическая эмиссия различна. Такое различие положено в основу данного технического решения подачи смазки в зону контакта колеса и рельса.
Система подачи смазки на железнодорожные рельсы работает следующим образом. При движении грузового или пассажирского поезда, установленные на необрессоренных зонах ходовой тележки вагона датчики акустической эмиссии непрерывно регистрирует энергию акустической эмиссии из зоны контакта механического взаимодействия «левого» и «правого» колес с рельсами. Электронным устройством проводится оценка энергии акустической эмиссии, сравнение с "фоновым", значением и по результатам сравнения энергии акустической эмиссии получают логические значения «ноль» или «единица» и по их сочетанию определяют необходимое количество смазки подаваемое в контактную зону колеса и рельса. Предлагается ряд режимом регулирования подачи смазки: «штатное» или «смазка» или «интенсивная смазка», при этом «штатное» если получены два «ноля» от датчиков регистрации акустической эмиссии, «смазка» если получены «единица» и «нуль» от датчиков регистрации акустической энергии, «интенсивная смазка» если получены две «единицы» от датчиков регистрации энергии акустической эмиссии, а логическое значение «ноль» получают на канале регистрации энергии от взаимодействия колеса и рельса при значениях электрических сигналов меньше «фоновых», и «единица» при значениях электрических сигналов больше «фоновых», а параметры «фоновых» значений энергии акустической эмиссии от взаимодействия колеса с рельсом получают опытным путем.
На чертеже дана блок-схема системы. Система содержит блоки регистрации энергии акустической эмиссии. Каждый блок состоит из датчиков акустической эмиссии 1 и 2, установленных на буксах колес, фильтров 3 и 4, усилителей 5 и 6, аналого-цифрового преобразователя 7, формирователя 8, датчиков «фонового» сигнала энергии акустической эмиссии и коммутаторов и компараторы 9 и 10 и сумматора 11, анализаторы 12, 13, 14, блока управления 15.
Сигнал от датчиков акустической эмиссии 1 и 2 в виде радиоимпульсов по двум каналам проходит через фильтры 3 и 4, через усилители 5 и 6, переводятся в цифровую информацию в блоке АЦП 7 и преобразуются в энергию акустического сигнала в формирователе 8. На выходе формирователя 8 имеем максимальное (пиковое) значение акустической энергии в данной полосе частот, соответствующей взаимодействию колеса тележки и рельса. Далее информация поступает на компараторы 9 и 10. В компараторах происходит сравнение пиковых значений с «фоновыми» значениями энергии в датчиках сравнения 16, 17. В зависимости от соотношения поступившего и «фонового» значения энергии на выходе компаратора формируются логические значения «0» или «1». Блок 11 служит для суммирования информации по нулевым каналам компаратора 9 и 10. Логические блоки 12, 13, 14 служат для анализа информации с выходов компараторов 9 и 10 и формирование информации о необходимости проведения смазки.
При сочетании двух логических «0» с двух выходов компараторов в анализаторе 12 идентифицируется сигнал на блок управления 15 «штатное». При сочетании «1» с выхода компаратора 9 и «0» с выходов компараторов 10 в анализаторе 13 идентифицируется сигнал «смазка», например, «левого» колеса и рельса. При сочетании «0» с выхода компаратора 9 и «1» с выходов компараторов 10 в анализаторе 13 идентифицируется сигнал на блок управления «смазка», например, «правого» колеса и рельса. При сочетании с выхода компаратора 9 и 10 двух «1» в анализаторе 14 идентифицируется сигнал «интенсивная смазка», например смазка «левого» и «правого» колес и рельсов. Сформированные сигналы поступают на блок управления 15. Возможны другие варианты подачи смазки и изменение ее интенсивности. Датчики системы и блоки выполнены на основе элементов аналоговой и цифровой вычислительной техники.