Устройство для имитации вертикального воздействия колеса на рельс

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам для создания усилий на рельсы.
Известно устройство для имитации процесса нагружения колеса на рельс, состоящее из держателя-корпуса, внутри которого размещена тарированная пружина с возможностью предварительного нагружения винтом, установленным с противоположного торца корпуса, двух штифтов, расположенных в прорезях корпуса, с помощью которых контролируется предварительное нагружение тарированной пружины и величина общей нагрузки, полки для установки устройства в резцедержателе. В данном устройстве для имитации полного нагружения колеса по всей длине рельса модель колеса закреплена в центрах подпружиненной вилки, размещенной в держателе-корпусе. (RU, патент на полезную модель №113839, МПК G01М 17/10, опубл. 27.02.2012 г.).
Недостатком известного устройства, имитирующего вертикальное воздействие колеса на рельс, является неравномерность распространения указанного воздействия на поверхность катания головки рельса.
Известно устройство для приложения боковых и вертикальных испытательных нагрузок к рельсу, принятое за прототип, в котором приложение боковых (поперечных) нагрузок реализуется с помощью гидравлического домкрата в сопряжении с датчиком нагрузки. Приложение вертикальных нагрузок реализуется с помощью стандартного грузового вагона, используемого для упора в него гидравлического домкрата в сопряжении с датчиком нагрузки и устройства, опирающегося на поверхность катания рельса, позволяющего регулировать в поперечном направлении приложение вертикальной силы в точки с заранее определенными координатами. (Материалы 2-й Международной конференции по железнодорожной технологии, доклад 171 «Путевые измерения боковых и вертикальных сил, действующих в системе колесо-рельс, с целью проверки подвижного состава на соответствие установленным требованиям», www.andreabracciali.it).
Недостатком известного устройства является то, что равномерное приложение боковых и вертикальных испытательных нагрузок к рельсу возможно только на новых рельсах с неизношенным профилем, т.к. позиционирование датчика (датчиков) нагрузки относительно рельса производится за счет плотного прилегания его внутренних поверхностей к боковым поверхностям головки рельса.
Техническим результатом полезной модели является создание устройства, позволяющего имитировать процесс равномерного вертикального нагружения колеса на рельс независимо от степени изношенности поверхности катания головки рельса.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для имитации вертикального воздействия колеса на рельс, содержащем П-образную опору с трапецеидальным вырезом, посредством которой домкрат, сопряженный с датчиком измерения вертикальной нагрузки, воздействует на рельс, в горизонтальной части П-образной опоры с трапецеидальным вырезом выполнено не менее трех вертикальных сквозных соосных отверстий с большим и меньшим диаметрами, одно из которых выполнено на оси симметрии рельса, причем отверстия с большим диаметром выполнены в горизонтальной части П-образной опоры со стороны трапецеидального выреза П-образной опоры и предназначены для размещения в них по одному металлическому шарику и одной или нескольких металлических пластин, количество и толщина которых подбирается исходя из условия обеспечения плотного контакта металлических шариков с поверхностью головки рельса для реализации равномерного распределения вертикальной нагрузки по поверхности головки рельса.
На фиг. 1 представлена схема устройства для имитации вертикального воздействия колеса на рельс.
На фиг. 2 - вид А фиг.1.
На фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2.
Устройство для имитации вертикального воздействия колеса на рельс содержит П-образную опору 1 с трапецеидальным вырезом 2, домкрат 3, сопряженный с датчиком 4 измерения вертикальной нагрузки и посредством П-образной опоры 1 воздействующий на рельс 5.
В горизонтальной части 6 П-образной опоры 1 с трапецеидальным вырезом 2 выполнено не менее трех вертикальных сквозных сосоных отверстий с большим 7 и меньшим 8 диаметрами. В каждом отверстии 7 с большим диаметром, выполненных со стороны трапецеидального выреза 2 П-образной опоры 1, размещено по одному металлическому шарику 9 и одной или несколько металлических пластин 10, обеспечивающих контакт металлических шариков 9 с головкой 11 рельса 5.
Устройство для имитации вертикального воздействия колеса на рельс работает следующим образом.
i
i
Перед приложением вертикальной силы к рельсу 5 определяется количество (n) и толщина (h) металлических пластин 10, обеспечивающих плотный контакт металлических шариков 9 с поверхностью головки 11 рельса 5 для реализации равномерного распределения вертикальной нагрузки на поверхности головки 11 рельса 5. Для этого П-образная опора 1 устанавливается трапецеидальным вырезом 2 на головку 11 рельса 5 без металлических шариков 9 и набора металлических пластин 10 до плотного прилегания боковых поверхностей трапецеидального выреза 2 П-образной опоры 1 к боковым граням головки 11 рельса 5.
i
i
Через каждое из вертикальных сквозных соосных отверстий 7 с большим и отверстий 8 с меньшим диаметрами посредством глубиномера штангенциркуля измеряются расстояния от верха горизонтальной части П-образной опоры 1 до поверхности головки 11 рельса 5 и по формулам (1) и (2) определяется толщина набора (h) и количество (n) металлических пластин 10, обеспечивающих плотный контакт металлических шариков 9 с поверхностью головки 11 рельса 5 для реализации равномерного распределения вертикальной нагрузки на поверхности головки 11 рельса 5:
,
i
где h - толщина набора металлических пластин, мм;
i
L - расстояние от верха горизонтальной части П-образной опоры до поверхности головки рельса, мм;
- глубина сквозных соосных i-ых отверстий меньшего диаметра, мм (размер конструктивно задан и заранее известен);
d - диаметр металлического шарика, мм.
i
Количество металлических пластин (n) определяется по формуле:
,
i
где n - количество металлических пластин, шт.;
i
h - толщина набора металлических пластин, мм;
h' - толщина одной металлической пластины, мм.
Приложение вертикальной силы к рельсу 5 реализуется с помощью домкрата 3 в сопряжении с датчиком 4 измерения вертикальной нагрузки посредством П-образной опоры 1, которая воздействует через металлические шарики 9, установленные в отверстия 7 с большим диаметром со стороны трапецеидального выреза 2 П-образной опоры 1, на рельс 5. Для равномерного приложения вертикальной силы по всей поверхности головки 11 рельса 5 величина выхода каждого металлического шарика 9 из отверстия 7 большего диаметра до его упора в поверхность головки 11 рельса 5 регулируется подбором количества и толщины металлических пластин 10, устанавливаемых в соответствующее вертикального отверстие 7 с большим диаметром.