Спосіб вимірювання прискорень на обресорених частинах рухомого складу

MT[K6:G01P 15/08 Спосіб вимірювання прискорень обресорених частиігрухомого складу Винахід стосується залізничного транспорту, зокрема, оцінки динамічних (ходових) якостей рухомого складу. У процесі експериментальних досліджень вимірюють лінійні прискорення окремих елементів рухомого складу, наприклад, обресорених частин. При цьому прискорення, як правило, визначають (виміряють) у трьох напрямках згідно з вісями просторової системи координат: повздовжньому (X), поперечному (у), та вертикальному (2). Для цього датчики прискорень встановлюють на об'єкті, наприклад, на підлозі кузова залізничного вагона, орієнтуючи їх відповідно вісям системи координат. Але при русі об'єкту неминуче виникають кутові переміщення його елементів і тому традиційні способи вимірювання прискорень мають певні погрішності. Відомий спосіб вимірювання прискорень, коли датчики прискорень встановлені на кузові у зоні п'ятника або ж у середній частині кузова («Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытания на прочность и ходовые качества, ) РД 24.05 ,7.95 . Однак на датчики прискорень, окрім вимірюваних прискорень, діє також гравітаційне поле Землі, тому сигнал на виході датчика є векторною сумою двох складових. Перша - це лінійне прискорення, яке діє на датчик, а друга - це величина пропорційна проекції вектора прискорення земного тяжіння на вісь, що збігається з вимірювальною віссю датчика, який при русі об'єкту здійснює також і кутові переміщення у вертикальній площині. Таким чином, при кутових переміщеннях у гравітаційному полі Землі на виході датчика лінійних прискорень з'являється додатковий сигнал, викликаний кутовими переміщеннями. Отже, друга складова і є джерелом погрішностей при вимірюванні прискорень. Цей додатковий сигнал вносить суттєві погрішності при вимірюванні малих (0,1-0,3) g прискорень, що характерно для низькочастотних динамічних процесів, наприклад, при дослідженні ходових якостей пасажирських вагонів. Якщо вимірювальна вісь датчика паралельна силі земного тяжіння, то величина додаткового сигналу (Ц) може бути визначена рівнянням: Upk- g- cos ф, де k - чутливість датчика, g прискорення земного тяжіння, ф - кут нахилу вимірювальної вісі датчика у вертикальній площині відносно земної поверхні. Якщо вимірювальна вісь датчика перпендикулярна вектору g, тобто знаходиться у горизонтальній площині, то величина додаткового сигналу (Uj_) буде Uj_=k- g- sin ф. Якщо транспортний засіб рухається, кутові коливання, як правило, з'являються відносно усіх трьох вісей просторової системи координат. Якщо прийняти, що вісь Z спрямована вертикально, паралельно силі земного тяжіння, вісь X - спрямована вздовж шляху руху, вісь Y - упоперек шляху, то вихідний сигнал датчика, вимірю вальна вісь якого спрямована вздовж вісі Z, є сумою двох сигналів, сигналу відповідного лінійному прискоренню у цьому напрямку та сигналу відповідного кутовим переміщенням датчику відносно вісі X та вісі Y: 2=2лін+их+иу , де Z - прискорення виміряне датчиком, встановленим вздовж вісі Z, 2ЛШ - дійсне лінійне прискорення у цьому напрямку, UXJ Uy - сигнали відповідні кутовим переміщенням датчика відносно вісей X та Y. Аналогічно, вихідний сигнал датчиків, вимірювальна вісь яких спрямована вздовж вісі X, є сумою сигналу, власно лінійного прискорення вздовж вісі Y та сигналу Ux, який відповідає кутовим переміщенням відносно вісі Y: X = Xnia+Uy , ДЄ X - прискорення виміряне датчиком, встановленим вздовж вісі X, ^ЛІН - дійсне лінійне прискорення у цьому напрямку. Вихідний сигнал датчика, вимірювальна вісь якого спрямована вздовж вісі Y, є сумою сигналу лінійного прискорення вздовж вісі Y та сигналу Ux, відповідного кутовим переміщенням відносно вісі X: У=Улін+их де у - прискорення виміряне датчиком, встановленим вздовж вісі Y, Улш - дійсне лінійне прискорення у цьому напрямку. Таким чином, з приведених рівнянь видно, що вихідні сигнали датчиків прискорень складаються з двох складових: корисного сигналу, відповідного справжньому прискоренню та додаткового сигналу, який відповідає кутовому переміщенню. -4При вищеприведеному способі вимірювання звільнитись від складової, яка спричиняється нахилом кузова у процесі руху, неможливо. Найбільш близьким аналогом до заявляемого винаходу є спосіб вимірювання прискорень, який полягає у тому, що на обресорених частинах рухомого складу у вибраних напрямках вимірюють прискорення (ОСТ 24.050.16-85 «Вагоны пассажирские. Методика определения плавности хода» ). Але згідно з вищевикладеним цей спосіб має відносно низьку точність через наявність у сигналах датчиків складових, які викликані нахилом кузова у процесі руху. З вищеприведених рівнянь видно, що Улін™У - Ux 7 = 7 ТТ ТТ Суть винаходу складається в тому, що за допомогою датчиків прискорень, встановлених згідно з вибраними напрямками, вимірюють величини прискорень, а також додатково вимірюють кутові переміщення і з сигналів датчиків прискорень віднімають сигнали відповідних по напрямку датчиків кутових переміщень, по одержаній різниці судять про дійсні значення лінійних прискорень. Запропонований спосіб може бути використаним усюди, де треба вимірювати прискорення на обресорених частинах залізничного рухомого складу без додаткових затрат.