Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов
Полезная модель относится к области контроля состояния узлов подвижного состава железнодорожного транспорта и является вспомогательным оборудованием для обнаружения перегрева подшипников в буксах колесных пар вагонов при движении поезда.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности работы и достигается тем, что в устройстве для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов, содержащем датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор, датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжением срабатывания.
Эффективность устройства заключается в упрощении конструкции и в возможности альтернативного электропитания измерительного прибора напрямую от термоэлектрического преобразователя. При этом повышается надежность работы систем мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда и обеспечивается возможность автоматизации процесса контроля состояния букс.
1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Полезная модель относится к области контроля состояния узлов подвижного состава железнодорожного транспорта и является вспомогательным оборудованием для обнаружения перегрева подшипников в буксах колесных пар вагонов при движении поезда.
Известно устройство дистанционного контроля температуры букс средства рельсового транспорта, содержащее, по меньшей мере, один датчик температуры буксы и систему сбора информации о температуре букс, система сбора информации установлена на указанном средстве рельсового транспорта и включает приемное устройство и передающее устройство, подключенные к микропроцессору, при этом система сбора информации выполнена с возможностью регистрации сигналов только датчиков температуры, размещенных на указанном средстве рельсового транспорта, и передачи информации о состоянии букс удаленному регистратору (RU 2327591, B61L 25/00, 2007).
Недостаток состоит в том, что в условиях низких и высоких температур внешней окружающей среды резко снижается электрическая емкость батарей и аккумуляторов и ограничивается возможность применения устройства для контроля состояния букс вагонов.
Известно устройство, реализующее способ мониторинга состояния букс движущегося поезда, заключающийся в измерении параметров состояния букс и передаче полученной информации машинисту локомотива для принятия оперативного решения. Буксы, подлежащие контролю, снабжают активными приемопередатчиками, расположенными на внешней стороне крышки буксы, в комплекте с источником питания, состоящим из диска с магнитами, размещенного на конце оси колесной пары напротив обмотки проводов, выполненной в виде лепестков на внутренней стороне крышки буксы, с помощью которых считывают и передают информацию о состоянии букс на индикаторное устройство машинисту локомотива по радиоканалу беспроводной связи на протяжении всего времени движения поезда с заданным интервалом времени (RU 23370030, В61К 9/04, 2008).
Недостатком устройства является низкая надежность функционирования, при этом элементы, размещенные на внешней поверхности буксы, непосредственно подвергаются внешним механическим воздействиям и воздействию окружающей среды.
Известно устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда, содержащее установленные на каждой буксе датчики измерения параметров состояния элементов конструкции буксы, микропроцессор обработки измерительной информации, активный приемопередатчик информации о состоянии буксы по радиоканалу, генератор электрического напряжения питания, состоящий из диска с магнитными элементами, закрепленного на торцевой поверхности оси колесной пары, и витков электрических проводников, размещенных неподвижно под крышкой буксы и подключенных через диодные выпрямители и аккумуляторы электрической энергии к клеммам питания датчиков, микропроцессора и приемопередатчика, причем информационные выходы датчиков и информационные входы приемопередатчика взаимосвязаны через соответствующие входные и выходные шины микропроцессора, в него дополнительно введены под крышку буксы, термостойкая кольцевая прокладка, электрически изолирующая крышку от буксы, многослойное коммутационное основание, неподвижно размещенное с внутренней стороны крышки, на котором установлены микропроцессор и электрорадиоэлементы приемопередатчика, выходная шина которого электрически соединена с крышкой буксы, дисковый магнитопровод диаметром, равным диаметру торцевой поверхности оси колесной пары, и установленный соосно с осью ее вращения на многослойном коммутационном основании со стороны крышки буксы, при этом четное число магнитов в виде плоских параллелепипедов с намагниченными основаниями установлено на диске радиально и равномерно по линии окружности вокруг оси вращения колесной пары и ориентировано перпендикулярно к поверхности многослойного коммутационного основания поочередно разноименными полюсами, причем наименьшее расстояние между боковыми поверхностями магнитов превышает по меньшей мере в два раза величину зазора между торцами магнитов и поверхностью многослойного коммутационного основания, в котором выполнены отверстия в количестве, равном числу магнитов, по форме и размерам соответствующие их поперечному сечению и расположенные на многослойном коммутационном основании радиально и равномерно по линии окружности вокруг оси вращения колесной пары, каждое соосно с соответствующим магнитом, при этом вокруг каждого из отверстий в каждом из слоев многослойного коммутационного основания выполнены витки электрических проводников, концентрически уложенных в слоях по спирали и последовательно соединенных между слоями, причем направления укладки проводников в спиралях нечетных слоев и четных слоев установлены взаимно противоположными, а в дополнительном дисковом магнитопроводе выполнены выдавки, соответствующие по количеству, форме боковых поверхностей и взаимному месторасположению числу, форме и месторасположению отверстий в многослойном коммутационном основании, причем глубина выдавок по меньшей мере равна толщине многослойного коммутационного основания (RU 2381935, В61К 9/04, 2008).
Недостатком известного устройства является низкая надежность его функционирования в процессе эксплуатации, которая снижается из-за присутствия субъективного (человеческого) фактора, обусловливающего возможность повреждения проводных электрических соединителей разъемного типа или возникновения ошибок при коммутации проводных линий связи во время смены вагонных транспортных тележек.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда, содержащее установленные на каждой буксе датчики измерения параметров состояния элементов конструкции буксы, микропроцессор обработки измерительной информации, активный приемопередатчик информации о состоянии буксы по радиоканалу, генератор электрического напряжения питания, состоящий из магнитного элемента, листового подвижного магнитопровода, установленного на торцевой поверхности оси колесной пары, и витков электрических проводников, размещенных неподвижно под крышкой буксы, подключенных через диодные выпрямители и аккумуляторы электрической энергии к клеммам питания датчиков, микропроцессора и приемопередатчика, причем информационные выходы датчиков и информационные входы приемопередатчика взаимосвязаны через соответствующие входные и выходные шины микропроцессора, в него дополнительно введены под крышку буксы термостойкая кольцевая прокладка, электрически изолирующая крышку от буксы, многослойное коммутационное основание, защитная крышка элементов, размещенных на поверхности коммутационного основания, и листовой неподвижный магнитопровод, при этом многослойное коммутационное основание неподвижно размещено на внутренней стороне крышки и в нем выполнены центральное и равномерно расположенные по окружности вокруг него периферийные отверстия, кроме того, на многослойном коммутационном основании установлены микропроцессор, диодные выпрямители, аккумуляторы и электрорадиоэлементы приемопередатчика, выходная шина которого электрически соединена с крышкой буксы, листовой неподвижный магнитопровод выполнен в виде многоконечной плоской звезды с лучами, эффективная длина которых равна радиусу окружности размещения на многослойном коммутационном основании периферийных отверстий, а на концах лучей исполнены цилиндрические выдавки, причем расстояние между осями смежных цилиндрических выдавок неподвижного магнитопровода, по меньшей мере, в 2 раза превышает высоту цилиндрических выдавок, а листовой неподвижный магнитопровод установлен на многослойном коммутационном основании со стороны крышки буксы соосно с осью колесной пары, а выдавки неподвижного магнитопровода плотно вставлены в периферийные отверстия многослойного коммутационного основания, магнитный элемент выполнен в виде цилиндра с намагниченными основаниями высотой, равной высоте выдавок неподвижного магнитопровода, и установлен в центральном отверстии многослойного коммутационного основания соосно с осью колесной пары и плотно соединен одним магнитным полюсом с поверхностью неподвижного магнитопровода, а другим полюсом с внутренней поверхностью защитной крышки многослойного коммутационного основания, листовой подвижный магнитопровод выполнен в виде многоконечной плоской звезды с лучами, длина которых равна длине лучей неподвижного магнитопровода, причем подвижный магнитопровод закреплен на торцевой поверхности оси колесной пары соосно с неподвижным магнитопроводом, а число nН лучей неподвижного магнитопровода определяется выражением nн=2nп, где nп - число лучей подвижного магнитопровода, вокруг каждого из периферийных отверстий в каждом из слоев многослойного коммутационного основания выполнены витки электрических проводников, концентрически уложенных в слоях по спирали и последовательно соединенных между слоями, причем направления укладки проводников в спиралях нечетных слоев и четных слоев установлены взаимно противоположными (RU 2384444, В61К 9/04, 2008).
Недостатками известного устройства является сложность конструкции и снижение работоспособности размещенного в буксе генератора при периодическом нагреве оси колесной пары.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности работы.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов, содержащем датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор, датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжением срабатывания.
На фиг.1 изображено расположение датчиков на буксах вагонов; на фиг.2 - вагонная тележка, вид сбоку; на фиг.3 - зоны нагрева буксы; на фиг.4 - термоэлемент в виде ленты; на фиг.5 - крепление термоэлемента на буксе с помощью хомута и на фиг.6 - место установки термоэлемента на крышке вагона под крепежными болтами.
Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов содержит датчик температуры 1, установленный на крышке буксы 2, и подключенный к нему индикатор 3. Датчик температуры 1 выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор 3, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжения срабатывания.
Индикатор 3 может быть выполнен из трех лампочек зеленого, желтого и красного цвета. Термоэлектрический преобразователь может быть подключен через трансформатор, выпрямитель и стабилизатор напряжения к лампочкам.
Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов работает следующим образом.
При движении вагонов происходит нагрев подшипников в буксах 2 на колесных осях. Температуру нагрева измеряют датчиками температуры 1, которые крепятся на крышке буксы 2.
К датчику температуры 1 подключают индикатор 3 в виде различных указательных приборов.
Выполнение датчика температуры 1 в виде термоэлектрического преобразователя, на подложке которого монтируется индикатор 3, позволит упростить конструкцию и измерять температуру непосредственно на буксе 2.
Термоэлектрический преобразователь изготовляется из полупроводниковой нанопроволоки, например, из материалов по заявке US 2010193003.
Работающий термоэлектрический преобразователь создает разность потенциалов. Электрический сигнал может накапливаться в аккумуляторе и затем использоваться для электропитания индикатора 3. Индикатор 3 выполняется из трех светодиодов зеленого, желтого и красного цвета, которые подключены к термоэлектрическому преобразователю. Светодиоды выбраны с разными порогами срабатывания.
При допустимой рабочей температуре буксы срабатывает светодиод зеленого цвета.
При приближении температуры к максимально допустимому значению увеличивается разность потенциалов на выходе термоэлектрического преобразователя и происходит срабатывание желтого светодиода с большим по сравнению с зеленым светодиодом пороговым напряжением срабатывания. Свечение желтого светодиода свидетельствует о приближении температуры буксы 2 к критическому значению. Дальнейшее повышение температуры приводит к включению красного светодиода, указывающего на критическую температуру буксы 2.
Эффективность устройства заключается в упрощении конструкции и в возможности альтернативного электропитания измерительного прибора напрямую от термоэлектрического преобразователя. При этом повышается надежность работы систем мониторинга состояния букс колесных пар вагонов движущегося поезда и обеспечивается возможность автоматизации процесса контроля состояния букс.
Устройство для определения температуры нагрева подшипников в буксах железнодорожных вагонов, содержащее датчик температуры, установленный на крышке буксы, и подключенный к нему индикатор, отличающееся тем, что датчик температуры выполнен в виде термоэлектрического преобразователя из полупроводниковой нанопроволоки, на подложке которого смонтирован индикатор, состоящий из трех светодиодов с различным пороговым напряжением срабатывания.
