Машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту “колесо-рейка”

Реферат: Машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка" містить встановлений на рейці візок, складений з рами та системи важелів і роликів, на візку розміщено орієнтуючий вузол, який містить напрямні, сегменти, важелі і поперечину, а також вимірювальний вузол, який містить дві корпусні деталі, з'єднані між собою горизонтальною віссю, на кінці якої розміщено важіль, що служить датчиком вертикального зусилля, пружину, затяжну гайку, вертикальну вісь, важіль, що служить датчиком тангенціального зусилля, двигун, кутовий редуктор, карданний вал, вісь робочого ролика, датчик швидкості обертання робочого ролика. Як регулятор лінійної швидкості застосовано додатковий візок, жорстко сполучений з рамою першого візка, що містить тяговий ролик, двигун з черв'ячним редуктором. На важелях розміщено мікропроцесорний блок, який містить мікропроцесорну плату з мікропроцесорами, блок живлення, тензопідсилювачі, кулер для охолодження та роз'єм для підключення одного кінця інформаційного кабелю. UA 115547 U (12) UA 115547 U UA 115547 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до залізничного транспорту та може бути використана для дослідження процесу зчеплення рухомого колеса з рейкою та фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка" при коченні з ковзанням. Відомо машину тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка", що містить встановлений на рейці візок, складений з рами та системи важелів і роликів, на візку розміщено орієнтуючий вузол, який містить напрямні, сегменти, важелі і поперечину, а також вимірювальний вузол, який містить дві корпусні деталі, з'єднані між собою горизонтальною віссю, на кінці якої розміщено важіль, що служить датчиком вертикального зусилля, пружину, затяжну гайку, вертикальну вісь, важіль, що служить датчиком тангенціального зусилля, двигун, кутовий редуктор, карданний вал, вісь робочого ролика, датчик швидкості обертання робочого ролика, які послідовно сполучені між собою кінематичним зв'язком, як регулятор лінійної швидкості застосовано додатковий візок, жорстко сполучений з рамою першого візка, що містить тяговий ролик, двигун з черв'ячним редуктором, який кріпиться на опорній плиті з можливістю переміщуватись вгору-вниз по направляючих, за рахунок стиснення пружин гайками, і при цьому тяговий ролик додаткового візка, що йде попереду, очищає рейку від різноманітних забруднень. [Див. патент України на корисну модель № 65999 МПК G01N 3/40 опубл. 26.12.2011, бюл. № 24/2011]. Даний пристрій вибрано найближчий аналог. Недоліком відомої конструкції є складність виводу результатів, що потребує додаткових дій для подальшої обробки їх на ЕОМ. При цьому необхідно вручну знімати результати випробування, що значно ускладнює експеримент. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення машини тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка" шляхом того, що пристрій обладнано мікропроцесорним блоком, який обробляє інформацію та виводить вихідні дані на інформаційний кабель для ЕОМ, що приведе до зменшення часу обробки інформації та зменшення часу проведення експериментів, за рахунок їх виведення на ЕОМ. Поставлена задача вирішується тим, що у машині тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка", що містить встановлений на рейці візок, складений з рами та системи важелів і роликів, на візку розміщено орієнтуючий вузол, який містить напрямні, сегменти, важелі і поперечину, та вимірювальний вузол, який містить дві корпусні деталі, з'єднані між собою горизонтальною віссю, на кінці якої розміщено важіль, що служить датчиком вертикального зусилля, пружину, затяжну гайку, вертикальну вісь, важіль, що служить датчиком тангенціального зусилля, двигун, кутовий редуктор, карданний вал, вісь робочого ролика, датчик швидкості обертання робочого ролика, які послідовно сполучені між собою кінематичним зв'язком, як регулятор лінійної швидкості застосовано додатковий візок, жорстко сполучений з рамою першого візка, що містить тяговий ролик, двигун з черв'ячним редуктором, який кріпиться на опорній плиті з можливістю переміщуватись вгору-вниз по направляючих, за рахунок стиснення пружин гайками, і при цьому тяговий ролик додаткового візка, що йде попереду, очищає рейку від різноманітних забруднень, згідно з корисною моделлю, на важелях розміщено мікропроцесорний блок, який містить мікропроцесорну плату з мікропроцесорами, блок живлення, тензопідсилювачі, кулер для охолодження та роз'єм для підключення одного кінця інформаційного кабелю. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено: фіг. 1. - машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка", вигляд спереду; фіг. 2. - машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка", вигляд зверху. Машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка" (фіг.1, 2), містить візок 1, складений з рами 2 та системи важелів 3 і роликів 4, за допомогою якої рама 2 кріпиться до рейки 5 з можливістю лінійного переміщення уздовж її осі, на візку 1 розміщено орієнтуючий вузол, який містить напрямні 6, сегменти 7, важелі 8 та поперечину 9, та призначений для орієнтації робочого ролика 10 вимірювального вузла по нормалі до заданої точки поверхні кочення рейки 5 та жорстко фіксує необхідне положення робочого ролика 10, вимірювальний вузол призначений для передачі робочому ролику 10 вертикального зусилля і крутного моменту, а також для вимірюваня вертикального зусилля, кутової швидкості робочого ролика 10 і сили тертя робочого ролика 10 об рейку 5. Основою вимірювального вузла є дві корпусні деталі 11 і 12. Корпусна деталь 11 жорстко з'єднана з віссю 13, яка сполучена з корпусною деталлю 12 через підшипники (на схемі не показані). Таке з'єднання забезпечує відносний поворот корпусних деталей 11 і 12 у площині, перпендикулярній осі рейки 5. На кінці осі 13 з одного боку жорстко посаджений важіль 14, на якому наклеєні тензодатчики і який служить датчиком вертикального зусилля. Сила вертикального зусилля робочого ролика 10 до 1 UA 115547 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхні рейки 5 регулюється стисненням пружини 15, яка стискає важіль 14 з корпусною деталлю 11 за допомогою затяжної гайки 16 (фіг.2). Корпусна деталь 12 через підшипники насаджена на вісь 17, яка жорстко закріплена на поперечині 9. Це дозволяє корпусній деталі 12 разом з корпусною деталлю 11 здійснювати кутові повороти у горизонтальній площині, перпендикулярній до осі рейки 5. Можливість такого повороту запобігається важелем 18, один кінець якого жорстко закріплено на поперечині 9 за допомогою двох болтів, а інший - з'єднано з корпусною деталлю 11. На важелі 18 наклеєні аналогічні тензодатчики, що і на важелі 14. Важіль 18 служить датчиком тангенціального зусилля робочого ролика 10 об рейку 5. Двигун 19 вимірювального вузла закріплено на площадці 20, яка за допомогою кронштейнів жорстко сполучена з поперечиною 9. Кутовий редуктор двигуна 19 сполучено з карданним валом (на схемі не показано), і далі - з робочим роликом 10 через закріплений на осі 21 датчик 22 швидкості обертання робочого ролика 10. Вся конструкція вимірювального вузла і поперечини 9 орієнтуючого вузла тримається на важелях 8, може переміщатись по них вгору-вниз та фіксується на певній висоті за допомогою двох болтів на поперечині 9. Як регулятор лінійної швидкості застосовано додатковий візок, жорстко сполучений з рамою 2 візка 1 машини тертя, що містить тяговий ролик 27, двигун 28 з черв'ячним редуктором 29, який кріпиться на опорній плиті 26 з можливістю переміщуватись вгору-вниз по направляючих 23 за рахунок стиснення пружин 24 гайками 25 та призначений для передачі тяговому ролику 27 вертикального зусилля і крутного моменту, а також для виміру кутової швидкості тягового ролика 27. Двигун 28 жорстко закріплено на опорній плиті 26. Крутний момент від двигуна 28 до тягового ролика 27 передається через черв'ячний редуктор 29. Сила вертикального зусилля тягового ролика 27 до поверхні рейки 5 регулюється стисненням пружин 24 у результаті опускання опорної плити 26 за допомогою гайок 25. Вибір черв'ячного редуктора 29 тягового ролика 27 спричинений тим, що лінійна швидкість задається частотою обертання двигуна 28 (черв'яка) і не залежить від сили тяги, яку розвиває робочий ролик 10. На важелях 8 розміщено мікропроцесорний блок, який містить мікропроцесорну плату 30 з мікропроцесорами 31, блок живлення 32, тензопідсилювачі 33, кулер 34 для охолодження та роз'єм 35 для підключення одного кінця інформаційного кабелю. Запропонована машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесорейка" працює наступним чином. При затягуванні гайок 25 (фіг. 1, 2) стискаються пружини 24, при цьому опорна плита 26 разом з двигуном 28 та тяговим роликом 27 переміщується по направляючих 23 до поверхні рейки 5, за рахунок чого регулюється вертикальне навантаження від тягового ролика 27 до поверхні рейки 5. Орієнтація робочого ролика 10 (фіг. 1, 2) здійснюється переміщенням сегментів 7 по напрямних 6, поворотом важелів 8 відносно сегментів 7 і переміщенням поперечини 9 по напрямних важелів 8. Завдяки з'єднанню корпусної деталі 11 з корпусною деталлю 12 за допомогою осі 13 з можливістю їх відносного повороту, після орієнтації і приведення робочого ролика 10 у контакт із заданою точкою поверхні кочення рейки 5 за допомогою затяжної гайки 16 і пружини 15 здійснюється обертання корпусної деталі 11 відносно корпусної деталі 12. Але, оскільки робочий ролик 10 вже перебуває у контакті, і подальший поворот корпусної деталі 11 неможливий, відбувається його навантаження вертикальним зусиллям. Можливість кутового повороту корпусної деталі 12 разом з корпусною деталлю 11 у горизонтальній площині перпендикулярній до осі рейки 5, завдяки з'єднанню корпусної деталі 12 з поперечиною 9 за допомогою осі 17 запобігається важелем 18. Крутний момент від двигуна 19, розташованого на площадці 20, через кутовий редуктор (на схемі не показано) передається карданному вала, потім осі 21 робочого ролика 10, і далі робочому ролику 10 через датчик 22 швидкості обертання робочого ролика 10. Завдяки навантаженню вертикальним зусиллям робочого ролика 10, відбувається його зчеплення з рейкою 5. Під дією на робочий ролик 10 крутного моменту та завдяки тому, що рама 2 візка 1 кріпиться до рейки 5 за допомогою системи важелів 3 і роликів 4 з можливістю лінійного переміщення уздовж її осі, візок 1 починає рухатись по рейці 5. Тяговий ролик 27, що йде попереду, очищає рейку 5 від забруднень. Дані від вимірювального вузла надходять на мікропроцесорний блок. Сигнал від вимірювального вузла надходять на тензопідсилювачі 33, після чого завдяки мікропроцесорній платі 30 оброблюється мікропроцесорами 31 та передається на роз'єм 35 для підключення одного кінця інформаційного кабелю для ЕОМ. Мікропроцесорний блок при цьому живиться за рахунок блока живлення 32 та охолоджується кулером 34. Це дозволить при вивченні фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка" отримувати вихідні дані експерименту на ЕОМ та зменшити час випробувань. 2 UA 115547 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Машина тертя для вивчення фрикційних властивостей контакту "колесо-рейка", що містить встановлений на рейці візок, складений з рами та системи важелів і роликів, на візку розміщено орієнтуючий вузол, який містить напрямні, сегменти, важелі і поперечину, а також вимірювальний вузол, який містить дві корпусні деталі, з'єднані між собою горизонтальною віссю, на кінці якої розміщено важіль, що служить датчиком вертикального зусилля, пружину, затяжну гайку, вертикальну вісь, важіль, що служить датчиком тангенціального зусилля, двигун, кутовий редуктор, карданний вал, вісь робочого ролика, датчик швидкості обертання робочого ролика, які послідовно сполучені між собою кінематичним зв'язком, як регулятор лінійної швидкості застосовано додатковий візок, жорстко сполучений з рамою першого візка, що містить тяговий ролик, двигун з черв'ячним редуктором, який кріпиться на опорній плиті з можливістю переміщуватись вгору-вниз по направляючих, за рахунок стиснення пружин гайками, і при цьому тяговий ролик додаткового візка, що йде попереду, очищає рейку від різноманітних забруднень, яка відрізняється тим, що на важелях розміщено мікропроцесорний блок, який містить мікропроцесорну плату з мікропроцесорами, блок живлення, тензопідсилювачі, кулер для охолодження та роз'єм для підключення одного кінця інформаційного кабелю. 3 UA 115547 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4