УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗЫВАНИЯ РЕЛЬСОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Предлагаемое устройство относится к вспомогательному оборудованию и предназначено для нанесения смазки на боковую поверхность головки рельса в криволинейных участках пути.
Известно, что безопасность движения зависит от степени износа рельсов и остряков стрелочных переводов железнодорожного пути, что, в первую очередь, относится к его криволинейным участкам, где износ наиболее интенсивен (остряк представляет собой криволинейный участок пути в переводной кривой). При превышении износа сверх допустимого происходит набегание колеса на головку рельса с последующими непредсказуемыми последствиями.
Известны многочисленные устройства для смазывания рельсов, уменьшающие износ и их преждевременную замену, что значительно снижает стоимость эксплуатации пути (рельсы на криволинейных участках применяются из специальных износостойких сталей). Многообразие конструкций обусловлено стремлением упростить устройство, повысить его надежность, снизить расход смазки, что влияет не только на экологию, но и на физико-механические свойства балласта железнодорожного полотна (присутствие масел в балласте приводит к его просадке), т.е. в конечном итоге также на безопасность движения.
Известны, например, устройства подобно описанному в авт.св. СССР №1735102, МПК В 61 К 3/00, в котором на боковой грани головки рельса выполнен паз с размещенным в нем губчатым материалом, удерживающим смазку. По мнению автора этого устройства при прохождении колес подвижного состава по участку рельса со смазочным материалом реборды (гребни)
колес будут смазываться и их износ уменьшится (также как и головки рельса). Очевидное достоинство известного устройства усматривается в практическом отсутствии загрязнения окружающей среды, однако его техническое воплощение сомнительно, поскольку требует применения специального рельса.
Близкие к описанному по принципу решения поставленной задачи устройства по авт.св. СССР №№1323444 и 1555168, МПК В 61 К 3/00, также смазывают реборду (гребень) колеса, не требуя при этом переделки самого рельса, однако автономность их работы ограничена, они нуждаются в повышенном внимании и механически уязвимы.
Следует упомянуть и такое широко применяемое на сети железных дорог РФ устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути, как рельсосмазыватель PC-05-01, описание которого приведено в руководстве по эксплуатации 2722.00.000.01РЭ. Устройство простое и достаточно эффективное. Однако давление смазки 0,1 МПа, создаваемое воздействием пружины на поршень (особенно при использовании консистентных смазок), при отрицательных температурах недостаточно для подачи смазки из маслосодержащего гидроцилиндра в подающее устройство. Кроме того, по принципу действия устройство непосредственно взаимодействует с колесами подвижного состава, что отрицательно сказывается на его механической устойчивости.
Из числа других известных, можно отметить устройство по авт.св. СССР №1075964, МПК В 61 К 3/00. Для нанесения смазки на рельс в устройстве используется эжектор, названный так его автором. В качестве источника давления для подачи смазки от маслосодержащего резервуара в эжектор, в устройстве используется масляный насос с пневматическим приводом. Достоинство предложенного технического решения усматривается в том, что устройство непосредственно не взаимодействует с подвижным составом и, поэтому, устойчиво к механическим воздействиям. Однако в нем не раскрыт источник сжатого воздуха, необходимый для работы как всего устройства в целом, так и масляного насоса. Так, например, если в качестве источника
сжатого воздуха подразумевать компрессорную установку для обдува в зимнее время года стрелочных переводов от снега, то такие установки, как правило, имеются лишь на станциях (и далеко не на всех), их пневматическая сеть охватывает стрелочные переводы главных путей и они достаточно мощные, что обуславливает неэффективность их использования в летнее время года для рельсосмазывающих устройств. Сооружение же отдельных компрессорных станций на перегонах для рельсосмазывателей экономически нецелесообразно. Таким образом, использование известного устройства как на стрелочных переводах, так и на перегонах для смазывания рельсов в железнодорожных кривых оказывается проблематичным.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство для смазывания рельсов «Стационарный путевой рельсосмазыватель СПР-02» проекта РДНК.663324.002.00.000 (патент РФ №52375, МПК В 61 К 3/00, приоритет 2005 г., на полезную модель «Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути»).
Известное устройство («рельсосмазыватель») содержит маслосодержащий гидроцилиндр с поршнем, соединенный гидравлическим шлангом с дозирующим эжектором, установленным рядом с рельсом против точки нанесения смазки. Гидроцилиндр разделен поршнем на две полости, в одной из которых содержится смазка, а в другую, через регулятор давления, подается газ. Источником давления служит стандартный газовый баллон, заправленный сжатым азотом. По другому каналу сжатый газ из баллона, через тот же регулятор давления, подводится к электропневматическому клапану управления эжектором. Этот клапан электрически связан с электронным блоком управления, к которому подключен, по меньшей мере, один датчик, взаимодействующий с колесами подвижного состава и инициирующий подачу сигнала на выброс смазки. Питается устройство от электрической батареи. При работе устройства смазка из гидроцилиндра, за счет воздействия сжатого газа на поршень гидроцилиндра, постоянно поступает в эжектор. При движении
железнодорожного состава, колеса проходят над датчиком, в качестве которого используется индуктивный выключатель, и электрические сигналы от датчика поступают в электронный блок управления, который генерирует электрические импульсы управления электропневматическим клапаном эжектора. В результате, эжектор производит выбросы смазки на соответствующий участок (точку) головки рельса, а отработавший газ выбрасывается в атмосферу. Периодичность выбросов задается электронным блоком управления. В процессе работы устройства поршень перемещается внутри гидроцилиндра до тех пор, пока смазка не будет полностью израсходована.
К недостаткам известного технического решения следует отнести значительные эксплуатационные неудобства: периодически требуется заправка или замена баллона с азотом; периодически требуется замена дорогостоящей электрической батареи питания.
Другим недостатком является наличие в известном устройстве наряду со смазочной и газовой магистрали, наиболее подверженной утечкам, локализовать которые - занятие весьма трудоемкое и особенно при отрицательных температурах окружающего воздуха. Практически каждая замена баллона сопряжена с проверкой герметичности места его присоединения к газовой магистрали устройства.
К недостатком известного устройства можно отнести и невозможность осуществления дистанционного мониторинга технического состояния устройства, включающего видеоконтроль качества подачи смазки на рельс, ввиду ограниченной емкости электрической батареи питания.
Перед заявленным устройством была поставлена задача, с одной стороны - отказаться от использования сжатого газа для подачи смазки из резервуара в форсунку и приведения ее в действие, тем самым, продлив период между техническими обслуживаниями устройства, с другой - увеличить время между техническими обслуживаниями, отказавшись от использования электрической батареи питания. При этом следует предусмотреть возможность использования технических средств для дистанционного контроля работоспособности
устройства, включая контроль уровня смазки в маслосодержащем резервуаре и видеоконтроль качества нанесения смазки на рельс.
В заявленном устройстве поставленная задача решена тем, что предложено устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути, включающее маслосодержащий гидроцилиндр с поршнем, источник давления, воздействующего на поршень и, по меньшей мере, одну связанную с гидроцилиндром маслопроводом форсунку для подачи смазки на рельс, управляемую программным устройством, подключенным к, по меньшей мере, одному датчику, взаимодействующему с колесами подвижного состава.
Новым в заявленном устройстве является то, что гидроцилиндр снабжен маслосборником, а источником давления для подачи смазки из резервуара в форсунку служит присоединенный свом входом к маслосборнику масляный насос с электрическим приводом.
Другой особенностью заявленного устройства является то, что оно снабжено гидроаккумулятором, присоединенным своим входом через обратный клапан к выходу масляного насоса, а маслопровод подачи смазки в форсунку присоединен к выходу гидроаккумулятора через ручной вентиль, причем дополнительно выход гидроаккумулятора гидравлически соединен с маслосборником двумя маслопроводами, через, соответственно, ручной вентиль и редукционный клапан.
Заявленное устройство характеризуется также тем, что гидроаккумулятор снабжен датчиком давления содержащейся в нем смазки, воздействующего на электропривод масляного насоса через программное устройство.
Для заявленного устройства характерно и то, что источником давления, воздействующего на поршень, является разряжение, возникающее в гидроцилиндре при работе масляного насоса.
Технический результат заявленного устройства заключается в сокращении затрат на расходные материалы (сжатый газ, электрическая батарея) и на техническое обслуживание при тех же показателях износа рельсов и гребней колес. Также предусмотрена возможность дистанционного мониторинга
технического состояния устройства, обеспечивающего его своевременное техническое обслуживание и ремонт. Для контроля работоспособности и качества нанесения смазки на рельс, устройство снабжено видеокамерой, наведенной в зону нанесения смазки на рельс, подключенную к техническим средствам передачи данных, включающим видеорегистратор.
На чертеже показана схема заявленного устройства. Заявленное устройство содержит резервуар для смазки, представляющий собой гидроцилиндр 1 с крышкой 2. В нижней части гидроцилиндр 1 имеет сужение, образующее маслосборник 3. На крышке 2 закреплена направляющая 4 на которой подвижно размещен поршень 5 гидроцилиндра 1. На направляющей 4 между поршнем 5 и крышкой 2 размещена пружина 6, воздействующая на поршень 5. Полость гидроцилиндра 1 между поршнем 5 и маслосборником 3 заполнена смазкой 7. Для заполнения гидроцилиндра 1 смазкой предусмотрена заправочная магистраль, присоединенная к маслосборнику 3 и содержащая розетку 8 для быстрого присоединения заправочного насоса (на чертеже не показан), фильтр 9 и обратный клапан 10. С наружной стороны гидроцилиндра 1 (вдоль его корпуса) закреплена направляющая 11, на которой установочно-подвижно по ее длине размещен магниточувствительный элемент 12 с замыкающимся от воздействия магнитного поля электрическим контактом, а поршень 5 снабжен кольцевым постоянным магнитом 13. К маслосборнику 3 своим гидравлическим входом присоединен масляный насос 14 с электрическим приводом 15. Выход масляного насоса 14 через обратный клапан 16 гидравлически соединен с входом гидроаккумулятора 17, а выход гидроаккумулятора 17 через ручной вентиль 18 и маслопровод 19 гидравлически соединен с дозирующей форсункой 20. Маслосборник 3 гидроцилиндра 1 гидравлически соединен с гидроаккумулятором 17 по двум каналам: по первому - через ручной разгрузочный вентиль 21, тройник 22 и маслопровод 23, и по второму - через редукционный клапан 24, маслопровод 25, тройник 22 и маслопровод 23. Гидроаккумулятор 17 снабжен манометром 26 для визуального контроля давления масла и датчиком 27
давления, электрический выход которого подключен к программному устройству 28. С программным устройством 28 также электрически связаны: датчик 29 движения состава, магниточувствительный элемент 12, катушка 30 соленоида управления форсункой 20. В качестве датчика 29 движения состава может использоваться либо бесконтактный индуктивный выключатель, взаимодействующий с колесами подвижного состава, либо датчик вибрации, взаимодействующий с рельсом. С программным устройством 28 через коммутатор 31 электрически связан и электрический привод 15 масляного насоса 14. Внутри направляющей 4 - в нижней ее части - закреплен трубчатый электронагреватель 32, также электрически связанный с программным устройством 28. Внутри программного устройства 28 содержится датчик температуры воздуха (на чертеже не показан). Для передачи данных на пульт дистанционного управления (на чертеже не показан) заявленное устройство снабжено GSM/GPRS-модемом 33, включающим видеорегистратор (на чертеже не показан) с подключенной к нему видеокамерой 34. GSM/GPRS-модем 33 электрически связан с программным устройством 28. При использовании GSM/GPRS-модема без видеорегистратора, последний может быть размещен, например, в корпусе программного устройства 28. Питается устройство от электрической сети 220 В 50 Гц через автоматический выключатель 35 и блок питания 36.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии гидроцилиндр 1 заполнен смазкой, магниточувствительный элемент 12 датчика уровня смазки находится в крайнем нижнем положении, разгрузочный вентиль 21 закрыт, а вентиль 18 открыт. При подаче питания автоматическим выключателем 35 на блок питания 36, последний выдает напряжение питания на вход коммутатора 31 и на программное устройство 28, от которого, в свою очередь, получают питание GSM/GPRS-модем 33, датчик 27 давления смазки в гидроаккумуляторе 17 и датчик 29 движения состава. Так как в момент включения устройства давление смазки в гидроаккумуляторе 17 равно нулю, а крайние значения рабочего
диапазона регулирования давления заданы равными 0,5 МПа и 0,8 МПа, то программное устройство 28, получив сигнал от датчика 27, подает команду на коммутатор 31, который замыкает цепь питания электропривода 15 масляного насоса 14. В результате масляный насос 14 начинает перекачивать смазку из маслосборника 3 гидроцилиндра 1 в гидроаккумулятор 17 через обратный клапан 16. По мере увеличения давления в гидроаккумуляторе 1 смазка начинает поступать через открытый вентиль 18 и маслопровод 19 в форсунку 20. При достижении давления в гидроаккумуляторе 17 значения 0,8 МПа, программное устройство 28 по сигналу датчика 27 подает команду на коммутатор 31, который разрывает цепь питания электропривода 15 масляного насоса 14, прекращая его работу.
При движении железнодорожного состава датчик 29 начинает генерировать сигналы, поступающие в программное устройство 28, которое, в свою очередь, начинает подавать электрические импульсы на катушку 30 соленоида управления форсункой 20. Периодичность подачи импульсов предварительно задается программным устройством 28. При поступлении каждого импульса на катушку 30 форсунка 20 производит выброс порции смазки на рельс (на чертеже не показан). По мере расходования смазки ее давление в гидроаккумуляторе 17 достигнет нижнего предела регулирования (0,5 МПа) и по сигналу датчика 27 программное устройство 28 подаст команду на коммутатор 31, который вновь подаст напряжение питания на электропривод 15 масляного насоса 14. Таким образом, масляный насос 14 снова начнет перекачивать смазку из маслосборника 3 гидроцилиндра 1 в гидроаккумулятор 17, «заряжая» его до давления 0,8 МПа. Таким образом устройство приводится в состояние готовности и «ожидает» прохождения следующего железнодорожного состава
Назначение других компонентов заявленного устройства следующее. Поршень 5 гидроцилиндра 1 служит для уплотнения смазки 7 за счет разряжения, возникающего в масляной полости гидроцилиндра 1 при работе масляного насоса 14. Такое решение необходимо при работе с консистентными
смазками, обладающими повышенной вязкостью, а также при отрицательных температурах окружающего воздуха. Пружина 6 служит для начального уплотнения смазки 7 поршнем 5 в гидроцилиндре 1. Редукционный клапан 24 предотвращает разрушение гидроаккумулятора 17 избыточным давлением смазки при выходе из строя элементов контура регулирования давления: датчика 27, программного устройства 28 и коммутатора 31. При достижении давления в гидроаккумуляторе 17 значения 1 МПа, редукционный клапан 24 открывается и смазка через маслопровод 25, тройник 22 и маслопровод 23 начинает поступать в маслосборник 3 гидроцилиндра 1. Вентиль 21 служит для разгрузки давления при обслуживании устройства, а вентиль 18 - для предотвращения подачи смазки в форсунку 20 при ее обслуживании. Трубчатый нагреватель 32 включается программным устройством 28 (по сигналу встроенного датчика температуры) при отрицательных температурах ниже критической для используемой смазки - когда из-за увеличения вязкости смазка становится непригодной для использования в заявленном устройстве. Магниточувствительный элемент 12 и кольцевой постоянный магнит 13, закрепленный на поршне 5, образуют датчик уровня смазки в гидроцилиндре 1. При приближении поршня 5 к магниточувствительному элементу 12, последний оказывается под воздействием магнитного поля постоянного магнита 13 - электрический контакт магниточувствительного элемента 12 замыкается и сигнал от него поступает в программное устройство 28, сигнализируя о приходе поршня 5 в положение, соответствующее положению магниточувствительного элемента 12 в гидроцилиндре 1. При установке магниточувствительного элемента 12 в крайнее нижнее (рабочее) положение он выполняет функцию сигнализатора отсутствия смазки в гидроцилиндре 1 (опустошения гидроцилиндра 1); при установке в крайнее верхнее положение (при заправке) - сигнализатора полного заполнения гидроцилиндра 1 смазкой; при перемещении вручную вдоль корпуса гидроцилиндра 1 (при текущем осмотре устройства) - сигнализатора текущего уровня смазки. При отсутствии смазки в гидроцилиндре 1 или при его опустошении программное устройство 28
блокирует работу электропривода 13 масляного насоса 14 и форсунки 20, предотвращая бесполезную трату энергии. Видеокамера 34 установлена против точки нанесения смазки на рельс форсункой 20 и служит для видеоконтроля качества нанесения смазки. Видеосигнал от видеокамеры 34 поступает в видеорегистратор, содержащийся в GSM/GPRS-модеме 33, и далее - по радиоканалу - передается на пульт дистанционного управления. На пульт дистанционного управления передаются и данные о состоянии магниточувствительного элемента 12, датчика давления 27, датчика температуры, датчика движения 29, данные о состоянии программного устройства 28 и его электрических выходов - управления коммутатором 31 и катушкой 30 форсунки 20, а также информация о наличии связи между программным устройством 28 и GSM/GPRS-модемом 33.