Подвижный 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 подвижный узел устройства определения положения дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания автомобиля, представленный магнитом, который устанавливается на ось дроссельной заслонки, при этом в магнитном поле магнита расположен магниточувствительный датчик [US2008231262, дата публикации: 25.09.2008 г., МПК: G01B 7/30].
Известен подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса велосипеда, при этом подвижный узел представлен кольцевым магнитом, присоединенным к ступице колеса, при этом в однородном магнитном поле кольцевого магнита расположен магниточувствительный датчик [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 постоянного магнита подвижного узла магниточувствительным датчиком. Однако известные технические решения применяются для определения положения дроссельной заслонки, либо измерения частоты вращения 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 подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, выполненный в виде диска 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 железнодорожного транспорта, обусловленная тем, что расстояние между вырезами в диске характеризуется мертвой зоной, которая не может быть считана оптическим датчиком, в паре с которым он применяется, при этом невозможно получение данных угла поворота и скорости изменения угла поворота колеса в момент прохождения мертвых зон, вследствие чего увеличивается погрешность при определении частоты вращения колеса железнодорожного транспорта и в значительной степени ухудшаются эксплуатационные характеристики устройства.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение точности измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, отличающийся тем, что содержит корпус и постоянный магнит, при этом подвижный узел выполнен с возможностью установки на колесную пару железнодорожного транспорта и с возможностью размещения внешних элементов в однородном магнитном поле постоянного магнита.
Подвижный узел представляет собой часть устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, неподвижно закрепляемую на колесной паре и предназначенную для передачи вращательного момента от колесной пары постоянному магниту.
Постоянный магнит обеспечивает возможность создания однородного магнитного поля, изменение которого могут быть считаны внешним магниточувствительным элементом. Постоянный магнит может иметь любую форму, например, кольцевую, С-образную, П-образную, прямоугольную, треугольную, квадратную и другие. Постоянный магнит может быть размещен снаружи или внутри корпуса. Постоянный магнит может иметь форму и размер, обеспечивающие возможность размещения магниточувствительного элемента в зоне действия однородного магнитного поля постоянного магнита.
Корпус обеспечивает возможность жесткого закрепления постоянного магнита для исключения риска его проворачивания и повышения точности устройства. Для этого размер посадочного места постоянного магнита может иметь меньшую величину, чем постоянный магнит, для установки постоянного магнита с натягом. Также корпус может содержать средства закрепления постоянного магнита, которые могут быть представлены элементами, выполненными, например, в виде пазов, выступов, выемок и т.п., ответных элементам, выполненным на постоянном магните. Также средства закрепления могут быть представлены съемными элементами, например, резьбовыми втулками, прижимающими постоянный магнит к подвижному узлу, а также болтами, шпильками, зажимами и т.п. Кроме того, для закрепления постоянного магнита могут быть использованы клей, эпоксидная смола, жидкий пластик и т.п.
Корпус может быть выполнен в виде полого цилиндра, при этом кольцевой магнит может быть установлен внутри корпуса таким образом, чтобы ось вращения кольцевого магнита совпадала с осью вращения корпуса, что обеспечивает повышение точности устройства за счет доступа к наиболее активной точке действия однородного магнитного поля кольцевого магнита.
Корпус 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.
Корпус 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 постоянному магниту для корректировки его положения или замены. Также корпус может содержать средства доступа к постоянному магниту, представленные крышками, заслонками, резьбовыми втулками, задвижками и т.п.
Подвижный узел выполнен с возможностью установки на колесную пару железнодорожного транспорта, что подразумевает наличие конструктивных особенностей, обеспечивающих возможность размещения подвижного узла на соответствующем посадочном месте, а также наличие элементов крепления, обеспечивающих возможность закрепления подвижного узла на посадочном месте. При этом конструктивные особенности подвижного узла могут представлять собой проточки, шлицы, пазы или выемки и др., имеющие ответную форму элементам колесной пары. В качестве элементов крепления могут быть использованы уже имеющиеся на колесной паре элементы крепления, либо собственные элементы крепления подвижного узла, которые бы обеспечивали возможность надежного соединения с колесной парой железнодорожного транспорта. Конструктивные особенности подвижного 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.
Подвижный узел выполнен с возможностью размещения внешних элементов в однородном магнитном поле постоянного магнита, что обеспечивает возможность размещения в однородном магнитном поле, например, магниточувствительного элемента, и получения данных о нулевом положении колеса через регистрирование и запоминание магниточувствительным элементом начального направления однородного магнитного поля постоянного магнита, а также о скорости изменения угла поворота колеса через регистрирование изменения направления однородного магнитного поля постоянного магнита при вращении колеса железнодорожного транспорта. Для этого подвижный узел может иметь конструктивные особенности, например, корпус может повторять форму постоянного магнита, либо подвижный узел может иметь отверстия, выемки, полости и т.п. в области действия однородного магнитного поля постоянного магнита. Например, корпус может иметь выемку в отсутствующем секторе С-образного постоянного магнита или проточку в центральной части П-образного постоянного магнита.
Полезная модель обладает ранее не известной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что:
подвижный узел содержит корпус и постоянный магнит и выполнен с возможностью установки на колесную пару железнодорожного транспорта, что позволяет надежно и правильно закрепить подвижный узел на вращающейся колесной паре железнодорожного транспорта и соотносить вращение колеса железнодорожного транспорта и изменение направления магнитного поля постоянного магнита.
подвижный узел выполнен с возможностью размещения внешних элементов в однородном магнитном поле постоянного магнита, благодаря чему обеспечивается возможность регистрирования начального направления однородного магнитного поля магниточувствительным элементом, который может быть помещен в однородное магнитное поле для регистрирования изменения направления однородного магнитного поля от зарегистрированного ранее начального направления.
Совокупность существенных признаков позволяет надежно и правильно закрепить подвижный узел устройства для регистрирования начального направления однородного магнитного поля магниточувствительным элементом устройства и регистрирования 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, благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении точности измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики устройства.
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 доступа в однородное магнитное поле П-образного постоянного магнита магниточувствительным элементом, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.2 – схема доступа в однородное магнитное поле постоянного магнита П-образной формы, вид спереди.
Фиг.3 – схема доступа в однородное магнитное поле С-образного постоянного магнита, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.4 – схема доступа в однородное магнитное поле С-образного постоянного магнита, вид спереди.
Фиг.5 – схема доступа в однородное магнитное поле кольцевого постоянного магнита, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.6 – схема доступа в однородное магнитное поле кольцевого постоянного магнита, вид спереди.
Фиг.7 – подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, имеющий корпус из немагнитного материала, и установленный на него постоянный кольцевой магнит, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.8 – подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, имеющий неразборный корпус из немагнитного материала, внутрь которого установлен кольцевой магнит, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.9 - подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, имеющий разборный корпус из немагнитного металла, внутрь которого установлен кольцевой магнит, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.10 – подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, вид спереди.
Фиг.11 – устройство измерения частоты вращения колеса, установленное на железнодорожный транспорт, продольный разрез, вид сбоку
Подвижный узел устройства измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта содержит постоянный магнит 1, корпус 2, при этом подвижный узел выполнен с возможностью установки на колесную пару железнодорожного транспорта.
Полезная модель работает следующим образом.
Устройство измерения частоты вращения колеса устанавливается на железнодорожный транспорт посредством присоединения подвижного узла и его закрепления элементами 3 крепления на торцевой поверхности колесной пары 4 при этом обеспечивается возможность расположения магниточувствительного датчика 5 в однородном магнитном поле постоянного магнита 1 и фиксирования начального направления однородного магнитного поля постоянного магнита 1. Железнодорожный транспорт начинает движение, и колесная пара 4 вращается, вместе с ней вращается подвижный узел, при этом однородное магнитное поле постоянного магнита 1 изменяет направление относительно зарегистрированного начального направления и магниточувствительный датчик 5 регистрирует это изменение, получая точные данные величины угла поворота и скорости изменения угла поворота 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.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в повышении точности измерения частоты вращения колеса железнодорожного транспорта, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики устройства.