Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути
Содержит средства для порционной подачи смазки на боковую грань головки рельса, управляемые программным устройством, и взаимодействующие с колесами поезда два датчика, установленных вдоль рельса (пути) на заданном расстоянии, и это расстояние меньше минимального расстояния между осями колес в составе. При движении поезда интервал времени между срабатываниями датчиков определяет скорость движения, а количество смазки, подаваемой на рельс, пропорционально скорости.
Предлагаемое устройство относится к вспомогательному оборудованию, используемому на железнодорожном транспорте, и предназначено для смазывания боковой поверхности головки рельса в криволинейных участках пути.
Известно, что безопасность движения зависит от степени износа рельсов железнодорожного пути, что, в первую очередь, относится к его криволинейным участкам, где износ наиболее интенсивен. При его превышении сверх допустимого происходит набегание колеса на головку рельса с последующими непредсказуемыми последствиями.
Известны многочисленные устройства для смазывания рельсов, уменьшающие износ и предупреждающие их преждевременную замену, что значительно снижает стоимость эксплуатации и содержания пути (рельсы на криволинейных участках применяются из специальных износостойких сталей). Многообразие конструкций обусловлено стремлением упростить устройство, повысив его надежность, обеспечить рациональное использование энергии, оптимизировать 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 и выплескам), 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 авторов этого устройства при прохождении колес подвижного
состава по участку рельса со смазочным материалом реборды колес будут смазываться и их износ уменьшится (также как и головки рельса). Очевидное достоинство известного устройства усматривается в простоте конструкции, однако его техническое воплощение сомнительно, поскольку требует применения специального рельса. К недостатку устройства следует отнести и отсутствие возможности адаптированного дозирования смазки при движении состава.
Близкие к описанному по принципу решения поставленной задачи устройства по авт. св. СССР №№1323444 и 1555168, МПК В 61 К 3/00, также смазывают гребень колеса, не требуя при этом переделки самого рельса, однако эти устройства также не позволяют дозировать смазку с учетом особенностей движения каждого проходящего железнодорожного состава.
Следует упомянуть и известное устройство для смазывания рельса железнодорожного пути, широко применяемое на сети железных дорог РФ - путевой рельсосмазыватель PC-05-01. Его чертежи и описание работы приведены в руководстве по эксплуатации 2722.00.000.01РЭ. Для подачи смазки в зону контакта «колесо-рельс» используется нажимной плунжерный насос, приводимый в действие колесами проходящего состава. Устройство достаточно простое. Однако по принципу действия оно непосредственно взаимодействует с колесами. Это приводит к механической уязвимости устройства и к обязательной подаче порции смазки на рельс при наезде колеса на плунжер, что исключает возможность изменения количества смазки, например, относительно обусловленного конструкцией устройства отношения «одна порция смазки/одно колесо» в зависимости от скорости движения состава.
Подобный способ дозирования подачи смазки на рельс, с присущими ему недостатками, используется во многих известных устройствах: по авт. св. СССР №№1789396, 1832091, МПК В 61 К 3/00; по патенту РФ №2057667, МПК 6 В 61 К 3/00; по свидетельству РФ на полезную модель №0007390, МПК 6 В 61 К 3/00; по патенту РФ №2245264, МПК В 61 К 3/00; а также в другом, широко применяемом на территории РФ устройстве -
рельсосмазывателе путевом универсальном проекта 1479.00.000 (чертежи и описание работы приведены в 1479.00.000ТО).
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство по патенту РФ №52375, МПК В 61 К 3/00, приоритет 2005 г., на полезную модель «Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути».
Известное устройство («рельсосмазыватель») содержит средства подачи смазки к головке рельса, управляемые программным устройством, подключенным к двум бесконтактным выключателям (датчикам), взаимодействующим с колесами подвижного состава, установленным по разные стороны от точки сопряжения прямолинейного участка пути с криволинейным. При движении поезда по прямой в сторону поворота сигнал от датчика прямолинейного участка служит командой для выброса смазки на головку рельса. При движении поезда в обратном направлении сигнал от датчика на криволинейном участке блокирует работу устройства. В качестве датчиков используются бесконтактные индуктивные выключатели. Если предположить, что датчик, срабатывающий первым, указывает на направление движения поезда, то последствие предложенного технического решения заключается, вероятно, в учете направления движения состава при принятии решения о подаче смазки на рельс.
В описании устройства содержится ссылка на теоретически имеющуюся возможность дозирования смазки в зависимости от скорости движения состава, однако, не раскрыто - каким образом эту возможность можно реализовать. В описании устройства также указано, что расстояние между датчиками, взаимодействующими с колесами подвижного состава, определяется конкретными условиями эксплуатации. Это приемлемо лишь для определения направления движения состава.
Перед заявленным устройством была поставлена задача обеспечить дозирование подачи смазки на рельс в зависимости от скорости движения состава, т.е. с учетом возрастающей силы прижима колес к рельсу при большей
скорости движения состава, и, тем самым, минимизировать расход смазки при одновременном снижении бокового износа головки рельса и гребней колес.
Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути, содержащее средства для порционной подачи смазки на рельс, управляемые программным устройством, подключенным к, по меньшей мере, двум установленным вдоль рельса датчикам, взаимодействующим с колесами подвижного состава.
Новым в предложенном техническом решении является то, что расстояние между датчиками меньше минимального расстояния между осями колес в составе.
Технический результат заявленного устройства заключается в сокращении затрат на обслуживание рельсосмазывателя при минимизации расхода смазки и снижении бокового износа рельса и гребней колес за счет учета скорости движения железнодорожного состава.
На фиг.1 показана блок-схема заявленного устройства; на фиг.2 и 3 - фазы прохождения колеса железнодорожного состава над датчиками.
В заявленном устройстве средства подачи смазки к головке рельса содержат, по меньшей мере, один дозирующий маслоструйный эжектор 1 (фиг.1), связанный маслопроводом с гидроцилиндром 2, разделенным поршнем 3 на две части, и электрически - с блоком 4 управления. Правая часть резервуара 2 заполнена маслом, а левая часть соединена с воздушным компрессором 5 через обратный клапан 6. К блоку 4 управления также подключены датчик 7 давления воздуха в резервуаре 2, электрический привод 8 компрессора 5 и два датчика 9 и 10, установленные вдоль железнодорожного пути на заданном расстоянии друг от друга. Для правильной работы устройства это расстояние должно быть меньше минимального расстояния между осями 12 (фиг.2) колес в железнодорожном составе. Для удобства датчики 9 и 10 устанавливаются на одном рельсе 11 (фиг.2 и 3) по обе стороны от точки нанесения смазки и на расстоянии друг от друга, равном одному метру. Устройство содержит также блок 13 электропитания (фиг.1), подключаемый к внешней электрической
сети. Блок 13 питания, в свою очередь, электрически соединен с блоком 4 управления.
В качестве датчиков 9 и 10 могут применяться как контактные, так и бесконтактные выключатели, использующие различные принципы работы: механические, фотоэлектрические, индуктивные (в том числе серийно выпускаемые и именно для взаимодействия с колесами подвижного состава), емкостные, ультразвуковые и др. Например, могут быть использованы индуктивные датчики для взаимодействия с колесами подвижного состава RDS800001/RDS800002 Series, High Speed Railwheel Sensors компании «Honeywell Automation and Control Products», Scotland, UK, http//www.honeywell/com/sensing.
Устройство работает следующим образом.
В левую часть гидроцилиндра 2 (фиг.1) компрессором 5 через обратный клапан 6 постоянно под давлением нагнетается сжатый воздух. Обратный клапан 6 предотвращает утечку сжатого воздуха из гидроцилиндра 2. Давление поддерживается в необходимом для подачи смазки в форсунку 1 диапазоне: 0,5...0,8 МПа. Давление регулируется включением и выключением электрического привода 8 компрессора 5 по команде блока 4 управления. Датчиком обратной связи в системе регулирования давления служит датчик 7 давления воздуха в гидроцилиндре 2. Сжатый воздух, нагнетаемый в гидроцилиндр 2, воздействует на поршень 3, который выдавливает смазку из гидроцилиндра 2, подавая ее по маслопроводу в эжектор 1.
При движении железнодорожного состава (на фиг.2 и 3 условно показан лишь один вагон состава), колеса (их оси 12) проходят над датчиками 9 и 10. В тот момент, когда колесо находится над датчиком, он срабатывает, и сигнал от него поступает в блок 4 управления. Поскольку расстояние между датчиками 9 и 10 меньше минимального расстояния между осями 12 колес, каждое колесо (предположим, первое колесо вагона на фиг.2 и 3), при указанном направлении движения, сначала пройдет над датчиком 9 (фиг.2), а затем - над датчиком 10 (фиг.3), вызывая их последовательное срабатывание. Когда
первое колесо достигнет датчика 10, второе колесо еще не «наедет» на датчик 9 (фиг.3). Таким образом, интервал времени между сигналом от датчика, срабатывающего первым, и сигналом от датчика, срабатывающего вторым от прохождения над ними каждого колеса, будет пропорционален скорости движения состава. Другими словами, расстояние между датчиками и интервал времени между их срабатываниями при взаимодействии с колесами подвижного состава несут информацию о скорости его движения. Кроме того, датчик, срабатывающий первым, сигнализирует еще и о том, в каком направлении движется состав.
При дозировании смазки изменением временного интервала между ее подачами на рельс электронный блок 4 по сигналам датчиков 9 и 10 генерирует импульсы управления эжектором 1 с периодом, пропорциональным или, по меньшей мере, кратным временному интервалу между сигналами. С целью экономии электроэнергии питание на датчики 9 и 10 может подаваться лишь на время прохождения состава. В этом случае о приближении и движении железнодорожного состава сигнализирует дополнительный датчик, например, датчик вибрации (на чертеже условно не показан) или для этой цели может быть использован сигнал рельсовой цепи. Временной интервал между импульсами управления эжектором 1 задается блоком 4 управления таким образом, чтобы при большей скорости состава наносить на рельс больше смазки относительно нормативного показателя, за который принято отношение «количество порций смазки/количество колесных пар». Иначе говоря, интервал времени между подачами порций смазки на рельс пропорционален скорости движения состава.
Для упрощения реализации устройства весь заданный диапазон скоростей подвижного состава условно разбит на несколько поддиапазонов, для каждого из которых, исходя из средней скорости, длины вагона, количества колесных пар и количества смазки, содержащейся в одной порции, задается временной интервал между подачами смазки на рельс. Средняя длина грузового вагона - около 14 метров. Как правило, вагон содержит четыре колесные
пары. Тогда, например, при условном разбиении диапазона скоростей от 0 до 120 км/ч на шесть под диапазонов: 1-20 км/ч; 21-40 км/ч; 41-60 км/ч; 61-80 км/ч; 81-100 км/ч и свыше 100 км/ч) со средними скоростями, соответственно - 10 км/ч; 30 км/ч; 50 км/ч; 70 км/ч; 90 км/ч и 110 км/ч, для поддержания постоянным заданного отношения «одна порция смазки/количество осей» (пусть 0,1 см3 на 20 осей) по всем диапазоне скоростей, значению средней скорости в каждом поддиапазоне будет соответствовать свой расчетный интервал времени между подачами смазки - 8,4 с; 5 с; 3,6 с; 2,8 с и 2,3 с. В диапазоне 0-1 км/ч смазка на рельс не подается, а используется смазка, нанесенная на него при прохождении предыдущего состава. Для учета возрастающей силы прижима колес к рельсу при большей скорости движения состава, а, следовательно, и возникающей необходимости корректировки количества смазки, подаваемой на рельс, введен дополнительный коэффициент пропорциональности, изменяющий временной интервал между подачами смазки.
При дозировании смазки подачей известного количества (одной порции) на заданное количество колес, электронный блок 4 по сигналам датчиков 9 и 10 генерирует импульсы управления эжектором 1 после прохождения предварительно заданного количества колес над датчиками. При изменении скорости состава корректировка количества подаваемой смазки производится изменением заданного количества пропускаемых колес пропорционально скорости.
Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути, содержащее средства для порционной подачи смазки на рельс, управляемые программным устройством, подключенным к, по меньшей мере, двум установленным вдоль рельса датчикам, взаимодействующим с колесами подвижного состава, отличающееся тем, что расстояние между датчиками меньше минимального расстояния между осями колес в составе.
