close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY19174

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2015.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 19174
(13) C1
(19)
B 61K 9/00
G 01G 19/04
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ КОЛЕСА НА РЕЛЬС
(21) Номер заявки: a 20101724
(22) 2010.12.01
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Майданюк Светлана
Дмитриевна (BY)
(72) Автор: Майданюк Светлана Дмитриевна (BY)
(73) Патентообладатель: Майданюк Светлана Дмитриевна (BY)
(56) BY 9780 C1, 2007.
SU 709439, 1980.
SU 742221, 1980.
SU 503138, 1976.
RU 2085417 C1, 1997.
RU 2122183 C1, 1998.
RU 2163006 C2, 2001.
BY 19174 C1 2015.06.30
(57)
1. Способ определения нагрузки колеса на рельс, при котором устанавливают на рельс
чувствительный элемент, состоящий из излучателя и фотоприемника, выходы фотоприемника соединяют с отградуированным в заданном диапазоне нагрузок блоком обработки
сигналов, связанным с персональным компьютером, направляют параллельно оси рельса
луч от излучателя на поверхность фотоприемника, на которой фиксируют координату положения светового пятна от луча, колесом прикладывают нагрузку на рельс, замеряют координату положения сместившегося светового пятна от луча на поверхности
фотоприемника, а затем по разности замеренных координат с учетом градуировки определяют нагрузку колеса на рельс.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оптическую ось приемника наклоняют под
углом более 30º к оптической оси излучателя.
Фиг. 1
BY 19174 C1 2015.06.30
Техническое решение относится к железнодорожному транспорту, в частности к методам и устройствам для измерения силового воздействия колес подвижного состава на
железнодорожный путь в эксплуатационных условиях.
Известен способ определения нагрузки на ось железнодорожного транспортного средства путем измерения электрического сигнала, соответствующего динамической нагрузке
на рельс, в котором измеряют амплитуду электрического сигнала от магнитной волны,
возникающей при ударе колесной пары железнодорожного транспортного средства о стык
рельса [1]. Недостатком указанного способа является изменение магнитных свойств рельсовой стали во время эксплуатации, что не обеспечивает точность измерений.
Известно устройство для измерения давления колеса на рельс [2], содержащее установленный на рельсе чувствительный элемент с тензорезисторами и блок обработки сигнала, чувствительный элемент выполнен в виде закладываемого в укрепленную в
отверстии шейки рельса и выполненную с внутренним конусом втулку болта, в конической части которого расположена упругая перемычка из электроизоляционного материала, на которой закреплены тензорезисторы, а в полости головки клеммная панель, к
которой подключены выводы тензорезисторов.
Работа устройства реализуется способом, заключающимся в том, что при движении
над чувствительным элементом колесо деформирует рельс и отверстие в шейке рельса,
отверстие передает деформацию через втулку на упругую перемычку, и через ее на вертикально расположенные тензорезисторы активного плеча измерительного моста, на выходе
блока обработки сигналов измеряют напряжение, амплитуда которого пропорциональна
давлению колеса на рельс.
Недостатком данного устройства и способа его работы является низкая точность измерений, обусловленная тем, что активное плечо измерительного моста, расположенное
внутри болта, имеет малую измерительную базу и малую относительную деформацию
этой базы.
Наиболее близким по функциональному назначению и совокупности признаков является способ [3], при котором измеряют деформацию рельса под нагрузкой колеса как разность одновременных деформационных перемещений в направлении, перпендикулярном
упругой оси рельса, двух частей чувствительного элемента - пассивной части, установленной на рельсе, и активной части чувствительного элемента, закрепленной на жесткой
балке, которая смонтирована на рельсе на двух шарнирных опорах, равноудаленных вдоль
рельса от пассивной части чувствительного элемента, а нагрузку колеса на рельс определяют расчетным путем как пропорциональную измеренному значению деформации рельса.
Приведенный способ-прототип реализуется устройством для определения нагрузки
колеса на рельс, содержащим установленный на рельсе чувствительный элемент и блок
обработки сигналов, в котором чувствительный элемент выполнен из имеющих возможность относительного перемещения пассивной и активной частей, при этом пассивная
часть прикреплена непосредственно к рельсу, а активная часть закреплена на жесткой
балке, установленной на рельсе на двух шарнирных опорах, равноудаленных вдоль рельса
от пассивной части чувствительного элемента. В качестве пассивной части чувствительного элемента используется источник постоянного магнитного поля, а в качестве активной части - магниточувствительный элемент на основе датчика Холла.
Недостатком указанного способа и устройства является недостаточная точность определения нагрузки от колеса на рельс.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения нагрузки
колеса на рельс.
Технический результат достигается способом, при котором устанавливают на рельс
чувствительный элемент, состоящий из излучателя и фотоприемника, выходы фотоприемника соединяют с отградуированным в заданном диапазоне нагрузок блоком обработки
сигналов, связанным с персональным компьютером, направляют параллельно оси рельса
2
BY 19174 C1 2015.06.30
луч от излучателя на поверхность фотоприемника, на которой фиксируют координату положения светового пятна от луча, колесом прикладывают нагрузку на рельс, замеряют координату положения сместившегося светового пятна от луча на поверхности фотоприемника, а затем по разности замеренных координат с учетом градуировки определяют
нагрузку колеса на рельс. Для повышения точности измерений оптическую ось фотоприемника наклоняют под углом более 30º к оптической оси излучателя.
На фиг. 1 показана измерительная схема, иллюстрирующая способ, на фиг. 2 показан
общий вид конструкции устройства, на фиг. 3 - вид по разрезу устройства со стороны излучателя.
Способ выполняется следующим образом (фиг. 1, 2). На подошву рельса 1 с помощью
зажимов 2 устанавливается чувствительный элемент, состоящий из излучателя 3 и позиционно-зависимого фотоприемника (в дальнейшем - фотоприемника) 4. Оптическую ось
фотоприемника 4 наклоняют под углом более 30º к оптической оси излучателя. Выход фотоприемника 4 соединяют с отградуированным в заданном диапазоне нагрузок блоком
обработки сигналов 6, который соединен с компьютером 7. Луч излучателя 3 направляют
параллельно оси рельса 1 на поверхность фотоприемника 4, на которой посредством блока
обработки сигналов 6, связанного с персональным компьютером 7, фиксируют координату положения светового пятна от луча излучателя 3.
При отсутствии на рельсе 1 колеса 8 и нагрузки на рельс оптическая ось излучателя 3
ориентирована параллельно упругой оси рельса, световое пятно на фотоприемнике занимает положение с координатой X1. Нагрузка от колеса 8, приложенная к рельсу 1, воздействует на рельс и деформирует его в направлении, перпендикулярном упругой оси рельса.
Упругая ось рельса принимает форму, показанную на фиг. 1. При этом оптическая ось излучателя 2 смещается вниз, световое пятно перемещается по поверхности фотоприемника
и принимает положение с координатой X2. Разность координат (X2-X1) для малых углов
пропорциональна углу поворота упругой оси рельса и связана однозначной зависимостью
с нагрузкой колеса 8 на рельс 1.
Способ реализован посредством следующего устройства. На подошву рельса 1 типа
P65 укреплен зажим 2, имеющий горизонтальную монтажную площадку с регулировочными винтами 9 (фиг. 2) и резьбовыми отверстиями с винтами (на фиг. 2, 3 не показаны)
для крепления излучателя 3. В качестве излучателя использован полупроводниковый лазерный модуль AM500102. Лазерный модуль помещен в корпус, который со стороны излучателя снабжен цилиндрическим буртиком для крепления защитного кожуха 5.
Защитный кожух 5 изготовлен из эластичного материала (полиэтилена), который не препятствует относительному перемещению излучателя и фотоприемника при деформации
рельса от нагрузки колеса. На расстоянии 300 мм от излучателя 3 укреплен посредством
зажима 2 позиционно-зависимый фотоприемник 4 на основе ПЗС-линейки типа KLI-4104
с разрешением 8160x1 элементов. ПЗС-линейка расположена в корпусе фотоприемника с
наклоном в 45º по отношению к оптической оси излучателя, что позволяет увеличить разрешающую способность в 1,4 раза. Корпус фотоприемника со стороны светочувствительной поверхности снабжен цилиндрическим буртиком, посредством которого фотоприемник 4 сопрягается с защитным кожухом 5, ограждающим от воздействия внешней среды
(гидрометеопомех, посторонних предметов) оптический тракт на участке излучателя 3 до
фотоприемника 4. Выходы фотоприемника 4 подключены к блоку обработки информации
6, который соединен с компьютером 7.
Изготовленный макетный образец устройства работает следующим образом (фиг. 2).
Блок обработки информации 6 отградуирован на разрешение 5 мкм на 1 пиксел, сопряжение блока обработки информации 7 с персональным компьютером 7 осуществлялось по
протоколу RS 485. При отсутствии на рельсе 1 колеса 8 и нагрузки на рельс оптическая
ось излучателя 3 была ориентирована параллельно упругой оси рельса. Световое пятно на
фотоприемнике занимает положение с координатой X1 = 360 мкм. При движении колесо с
3
BY 19174 C1 2015.06.30
нагрузкой 10 т воздействует на рельс и деформирует его в направлении, перпендикулярном упругой оси рельса. При этом оптическая ось излучателя 3 смещается вниз, световое
пятно перемещается по поверхности фотоприемника и при положении колеса над фотоприемником принимает положение с координатой X2 = 2360 мкм. Разность координат
(X2-X1) = 2000 мкм, или 400 пиксел, позволяет получить дискретность отсчета 25 кГ (на 1
пиксел), что значительно повышает точность определения нагрузки.
Источники информации:
1. А.с. СССР 709439, 1980.
2. А.с. СССР 742221, 1980.
3. Патент РБ 9780 C1, 2007.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
88 Кб
Теги
by19174, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа