Стенд для испытания составных частей тележек железнодорожных вагонов

Авторы патента:

Полезная модель относится к области вагонного хозяйства, в частности, к контрольно-испытательному оборудованию, предназначенному для испытания составных частей тележек железнодорожных вагонов. Предложен стенд для испытания колесных пар тележек железнодорожных вагонов, дополненный основанием в виде плиты, на которой установлены: два катковых устройства, стойка с асинхронным трехфазным двигателем, передающим крутящий момент на ось испытуемой колесной паре (фиг.1); две ригельные поперечины с расположенными на них светильниками и видеокамерами; устройство имитации внешнего воздействия (фиг.2); пост оператора стенда; система управления стендом, состоящая из ЭВМ, управляющей устройством сбора данных с датчиков температуры, относительной влажности и скорости атмосферного воздуха и воздуха, обдуваемого тормозные колодки, температуры поверхностей букс, температуры контактной поверхности тормозных колодок и поверхности катания колесных пар (фиг.3), вибрации букс, выполняющей обработку и визуальное отображение полученной с них информации и формирующей электронный паспорт тележки железнодорожного вагона. Использование предлагаемой конструкции стенда позволяет прогнозировать остаточный ресурс, оценивать степень и характер износа поверхностей контактных поверхностей колеса и тормозной колодки при различных условиях торможения в эксплуатации и одновременного воздействия внешних факторов.

1.1 Область техники, к которой относится полезная модель

1.2 Уровень техники

Известен стенд для диагностики и испытания колесных пар железнодорожного подвижного состава, содержащий привод для вращения колесной пары и органы управления, снабженные ЭВМ и многоканальным дистанционным измерителем температуры. (Патент полезной модели RU 85420 U1, 10.08.2009).

Недостаток такого стенда заключается в том, что на нем можно диагностировать только колесные пары мотор-вагонного подвижного состава, поскольку крутящий момент диагностируемой колесной паре передается через мотор-редуктор буксы колесной пары.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд для диагностирования тележки пассажирского вагона, состоящий из основания фундамента с конусной поверхностью, на который, через тела качения, оперта опорная плита с опорными роликами, взаимодействующими с колесами тележки. (Патент RU 2315276 С1, 20.01.2008).

Недостатком такого стенда является невозможность испытания составных частей (колесные пары, буксы, тормозные колодки) тележек железнодорожных вагонов, отсутствие устройств имитации внешнего атмосферного воздействия (снег и наледь в зимнее время, влага и пыль - в летнее, ветер) на область контакта поверхности катания колесной пары и тормозной колодки, и автоматизированных средств сбора, обработки и визуального отображения информации о проведенных испытаниях и последующего формирования электронного паспорта тележки железнодорожного вагона.

1.3 Раскрытие полезной модели

Целью полезной модели является повышение безопасности движения подвижного состава за счет прогнозирования остаточного ресурса колесных пар, букс и тормозных колодок и эффективности работы тормозного оборудования вагона за счет выработки методики управления автотормозами при различных климатических условиях в эксплуатации, а также возможности испытания составных частей тележек железнодорожных вагонов.

Указанная цель достигается тем, что стенд имеет основание в виде плиты, на которой установлены: два катковых устройства с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с поверхностью катания испытуемой колесной пары; два отрезка рельсов для второй колесной пары тележки, удерживаемой от продольного перемещения захватами и башмаками; П-образный портал, в центре которого закреплен гидравлический домкрат, способный через динамометр нагружать тележку опорой на пятник; стойка с закрепленным на ней пневматическим цилиндром, связанным с тормозной системой тележки и питающимся от воздушного компрессора через запасной резервуар; кран машиниста с манометром для контроля давления; стойка с установленным на ней асинхронным трехфазным двигателем, передающим крутящий момент на ось испытуемой колесной паре через карданный вал; аппаратный шкаф в котором располагаются: частотный преобразователь, клеммные рейки, автоматические выключатели, магнитный пускатель, блок питания видеокамер, электрические обогреватели и вентилятор приточного воздуха с сетчатым фильтром; силовой шкаф в котором располагаются: устройства коммутации, понижающий трансформатор и выпрямитель; две ригельные поперечины с расположенными на них светильниками и видеокамерами, оценивающими степень износа контактируемых поверхностей колесных пар и тормозных колодок; устройство имитации внешнего воздействия (снег и наледь в зимнее время, влага и пыль - в летнее, ветер) на область контакта поверхности катания колесной пары и тормозной колодки; пост оператора стенда, содержащий информационную панель с порядком проведения испытаний; система управления стендом, состоящая из ЭВМ, управляющей устройством сбора данных с датчиков (температуры, относительной влажности и скорости атмосферного воздуха и воздуха, обдуваемого тормозные колодки, температуры поверхностей букс, температуры контактной поверхности тормозных колодок и поверхности катания колесных пар, вибрации букс), выполняющей обработку и визуальное отображение полученной с них информации и формирующей электронный паспорт тележки железнодорожного вагона.

1.4 Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен главный вид предлагаемой конструкции стенда, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - температурные датчики, установленные на буксе, тормозной колодке и колесной паре.

На плите (1), усиленной ребрами жесткости (2), через шумопоглощающие прокладки (3) установлены два Катковых устройства (4), на которые опирается испытуемая колесная пара (5). Другая колесная пара (9) опирается на два отрезка рельсов (10), также установленных на плите и выбранных такой длины, чтобы можно было устанавливать на стенд тележки с различными базами. От продольного перемещения тележка удерживается четырьмя струбцинами (6), связывающими боковые рамы (7) тележки с плитой и четырьмя башмаками (8). На П-образном портале (16), жестко связанным с плитой (1), закреплен гидравлический домкрат (14), опирающийся при работе на пятник (13) тележки. Между опорной поверхностью портала (16) и гидравлическим домкратом (14) установлен динамометр (15) для контроля величины нагружения тележки. На металлической стойке (11) закреплен пневматический цилиндр (12), связанный с тормозной рычажной передачей (31) тележки. На стойке (23) через шумопоглощающую прокладку (22) закреплен асинхронный трехфазный электродвигатель (21) с частотой вращения, регулируемой частотным преобразователем, передающим крутящий момент через карданный вал (20) на ось испытуемой колесной пары (5). В правой части стенда находится система управления автотормозами (30) включающая в себя воздушный компрессор, запасной резервуар и кран машиниста; пост оператора стенда (28) с информационной панелью (27); система управления стендом, включающая в себя устройство сбора данных и ЭВМ (29); в левой части - силовой (24) и аппаратный (25) шкафы с элементами защиты. Над стендом на двух ригельных поперечинах (19) располагаются видеокамеры (32) и светильники (33). В левой нижней части стенда находится устройство имитации внешнего воздействия (18). На буксах испытуемой колесной пары (5) установлены датчики температуры (36) и вибрации (37), на оси - датчик частоты вращения (34). В ободе дисков испытуемой колесной пары (5), а также в верхней и нижней части тормозной колодки (26) просверлены сквозные отверстия и установлены датчики температуры (35) и (38) контактных поверхностей системы «Колесо-тормозная колодка», а возле буксовых узлов - датчик скорости движения воздуха(17).

Стенд работает следующим образом. Перед началом испытаний следует подать напряжение на стенд включением автоматических выключателей в силовом (24) и аппаратном (25) шкафах. После этого произойдет включение светильников (33), видеокамер (32) и подача напряжения на частотный преобразователь, устройство сбора данных и ЭВМ (29). Затем необходимо подготовить и проверить работу системы управления автотормозами (30). Далее включить ЭВМ (29) и запустить программу, управляющую работой стенда. Управляющая программа автоматически выполняет самодиагностику измерительного и видеозаписывающего оборудования стенда, об успешном завершении которой выводиться сообщение на дисплей ЭВМ (29), в противном случае - рекомендации по устранению неисправностей. После устранения неисправностей (при их наличии) из главного окна управляющей программы следует выбрать цель испытания и дальнейшие действия выполнять по соответствующему алгоритму, последовательность действий которого выводится на дисплей ЭВМ (29). Выбрав алгоритм испытаний, включить частотный преобразователь, находящийся в аппаратном шкафу (25), что приведет к запуску электродвигателя (21) и передаче вращающего момента посредством карданного вала (20) на испытуемую колесную пару (5). Затем включением гидравлического домкрата (14) нагрузить тележку нагрузкой, величина которой контролируется динамометром (15). После сообщения на дисплее ЭВМ (29) о выходе стенда на рабочий режим - приступить к испытаниям. На стенде реализованы различные алгоритмы испытаний, основная цель которых сводится к построению температурных полей буксовых узлов, системы «Колесо-тормозная колодка» и определению вибраций буксовых узлов при движении тележки с постоянной или переменной скоростью с имитацией груженного или порожнего состояния при различных режимах торможения с учетом воздействия внешних факторов (снег, наледь на контактных поверхностях тормозной колодки и колеса, дождь, влажность, пыль и ветер). Во время испытаний, ЭВМ (29) посредством видеокамер (32) фиксирует процесс испытаний, а с помощью устройства сбора данных регистрирует показания с датчиков и выводит их на дисплей в виде графиков и сохраняет в электронном паспорте.

Использование предлагаемой конструкции стенда позволяет повысить безопасность движения подвижного состава за счет прогнозирования остаточного ресурса колесных пар и тормозных колодок, увеличить эффективность работы тормозного оборудования поезда за счет выработки методики управления автотормозами при различных климатических условиях в эксплуатации, а также - испытывать составные части тележек железнодорожных вагонов, в широком диапазоне регулировать осевую нагрузку на колесную пару, усилие прижатия тормозных колодок к поверхности обода колеса, скорость вращения колесной пары, измерять распределение температуры по поверхности катания дисков колесной пары и тормозной колодке при различных условиях торможения, степень и характер износа поверхностей колеса при различных условиях эксплуатации и одновременного воздействия внешних факторов (снега, образование наледи на контактных поверхностях тормозной колодки и колеса, дождя, влажности, пыли и ветра).

Стенд для диагностирования тележки пассажирского вагона, состоящий из основания фундамента с конусной поверхностью, на который через тела качения оперта опорная плита, отличающийся тем, что имеет П-образный портал, в центре которого закреплен гидравлический домкрат, способный через динамометр нагружать тележку опорой на пятник, стойку с установленным на ней асинхронным трехфазным двигателем, передающим крутящий момент на ось испытуемой колесной паре через карданный вал; две ригельные поперечины с расположенными на них светильниками и видеокамерами; устройство имитации внешнего воздействия (снег и наледь в зимнее время, влага и пыль - в летнее, ветер) на область контакта поверхности катания колесной пары и тормозной колодки; пост оператора стенда, содержащий информационную панель с порядком проведения испытаний; систему управления стендом, состоящую из ЭВМ, управляющей устройством сбора данных с датчиков (температуры, относительной влажности и скорости атмосферного воздуха и воздуха, обдуваемого тормозные колодки, температуры поверхностей букс, температуры контактной поверхности тормозных колодок и поверхности катания колесных пар, вибрации букс), выполняющей обработку и визуальное отображение полученной с них информации и формирующей электронный паспорт тележки железнодорожного вагона.