УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИЛ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ШПАЛУ ДЛЯ СКРЕПЛЕНИЯ АРС

Заявляемое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве диагностического или контрольного оборудования для определения вертикальных сил, возникающих от воздействия подвижного состава на шпалу.
Известна весовая рельсовая подкладка, предназначенная использования в качестве диагностического или контрольного оборудования для определения усилия передаваемого на рельс колесом (патент РФ №76446, G01 G1 9/04, опубл. 20.09.2008 г.) - аналог.
Недостатком известного решения является невозможность, в силу конструктивных особенностей известного решения, использования его для измерения вертикальных сил от воздействия подвижного состава на шпалу для скрепления АРС.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является создание устройства измерения вертикальных сил от воздействия подвижного состава на шпалу для анкерного бесподкладочного промежуточного рельсового скрепления (далее АРС) с требуемой точностью.
Указанный технический результат достигается тем, устройство измерения вертикальных сил от воздействия подвижного состава на шпалу для скрепления АРС, содержит прокладку с размещенными в ней и выполненными с возможностью восприятия нагрузки при прохождении подвижного состава силомерными датчиками боковая поверхность каждого из которых выполнена цилиндрической. Верхняя торцевая часть силомерного датчика, которая выполнена и установлена с возможностью контактирования с рельсом, имеет сферическую форму, а в нижней торцевой его части выполнена выемка для размещения тензорезистора. Силомерные датчики соединены по мостовой схеме с возможностью термокомпенсации, причем тензометрические датчики термокомпенсации размещены на пластине, выполненной из материала силомерных датчиков и расположенной в отдельной монтажной коробке, и соединены тензометрическим кабелем с тензорезисторами силомерных датчиков и с регистрирующим и записывающим устройствами. Регистрирующим устройством может быть тензоусилитель, а записывающим устройством промышленный компьютер или ноутбук. Устройство, характеризующееся тем, что содержит два силомерных датчика, которые расположены в прокладке симметрично относительно оси рельса и по диагонали относительно друг друга. Устройство, в котором прокладка выполнена из металла или твердой резины, а корпус силомерных датчиков выполнен из закаленной стали Ст45. Устройство, характеризующееся тем, что силомерные тензометрические датчики в прокладке и в тензометрические датчики температурной компенсации в распределительной коробке выполнены во влагозащищенном исполнении.
Заявляемое устройство конкретизировано на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлен общий вид скрепления АРС с заявляемым устройством, а на фиг. 2 - общий вид заявляемого устройства.
Заявляемое устройство содержит прокладку 1, в которую вмонтированы два силомерных датчика 2 и 3. Это устройство устанавливается в опытных участках пути между подошвой рельса 4 и шпалой 5, так чтобы ее давление шпалу при прохождении подвижного состава передавалось только через силомерные датчики 2 и 3. Силомерные датчики 2 и 3 соединены по мостовой схеме с возможностью термокомпенсации. Тензорезисторы температурной компенсации 6 и 7, которые наклеиваются на металлическую пластину, изготовленную из того же материала, что и силомерные датчики. Эта пластина в свою очередь размещена в монтажной коробке 8, внутри которой тензорезисторы 9 и 10 силомерных датчиков 2 и 3, и тензорезисторы температурной компенсации 6 и 7 монтируются в мостовую схему тензомоста. Монтажная коробка 8 защищается герметиком от проникновения влаги. Мостовая схема тензомоста соединяется с тензометрическим кабелем 11 и далее при помощи соединительного разъема 12 подключается к линейному тензометрическому кабелю 13, при помощи которого соединяется с регистрирующим устройством 14 и записывающим устройством 15.
Показатель вертикальной нагрузки (вертикальных сил от воздействия подвижного состава) рельсов на шпалы является одной из величин необходимой для расчета критерия устойчивости рельсошпальной решетки поперечному сдвигу по балласту и нормативным показателем при проведении приемочных и сертификационных испытаний.
Вертикальная силомерная рельсовая прокладка является промежуточным элементом между рельсом и шпалой, которая одновременно является частью рельсового скрепления 16 и выполняет функции силомерного устройства. В силомерную прокладку вмонтированы силомерные датчики, работающие в паре.
Силовоспринимающие элементы-концентраторы напряжения могут быть выполнены с наклеенными тензорезисторами и термокомпенсаторами, соединенными по мостовой схеме таким образом, что рельсовая силомерная прокладка преобразует механическое усилие, приложенное колесом к рельсу, в пропорциональный электрический сигнал. Силомерную рельсовую прокладку, устанавливают на стандартно выпускаемых железобетонных шпалах для скрепления АРС 16.
Основным элементом устройства для измерения вертикальных сил на шпале является два силомерных датчика работающих в паре. Каждый силомерный датчик представляет собой сплошной цилиндр со сферической поверхностью сверху, через которую он воспринимает нагрузку от рельса. В нижней торцевой поверхности силоизмерительного датчика выполнена выемка, в которую наклеивается тензорезистор. Корпус датчика изготовлен из закаленной стали.
Измерение омического сопротивления тензорезисторов, соединенных параллельно, позволяет определить величину действующей на прокладку вертикальной силы. Соотношение между вертикальной силой и приращением омического сопротивления тензорезисторов, называемой чувствительностью силомерного датчика, определяется калибровкой, проводимой путем механического нагружения силоизмерительного элемента эталонным силомерным прессом. Пара таких силомерных датчиков, монтируемых на одной прокладке, подбираются одинаковой чувствительности и смонтированы на одном тензоканале. По условиям работы рельса сила его вертикального давления на шпалу воспринимается силоизмерительными элементами неравномерно, но благодаря одинаковой их чувствительности, такая неравномерность погрешности в результат измерений не вносит.
При прохождении подвижного состава, подошва рельса, в зависимости от величины динамической нагрузки, оказывает силовое воздействие на силоизмерительные датчики. Их деформации преобразовываются в изменение электрического сигнала, что фиксируется регистрирующей и записывающей аппаратурой, по результатам показаний которой определяются вертикальные нагрузки рельсов на шпалы.