Стенд для перевірки надійності кріплення вантажу у залізничному вагоні

Реферат: Стенд для перевірки надійності кріплення вантажу у залізничному вагоні містить горизонтальну ферму прямокутного перерізу та привід повороту горизонтальної ферми у горизонтальній площині. На верхній поверхні горизонтальної ферми змонтований відрізок залізничної колії для залізничного вагона, а на нижній поверхні горизонтальної ферми, по її кінцях, розташовані опорні колеса для взаємодії з кільцевою рейкою, змонтованою на основі. Додатково стенд оснащений двома підпружиненими упорами, котрі орієнтовані протилежно, змонтовані на основі і взаємодіють з відповідними бічними поверхнями горизонтальної ферми. UA 115905 U (12) UA 115905 U UA 115905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальній техніки, а саме до випробування транспортних засобів, і може використовуватися для випробування залізничних вагонів. Під час руху транспортного засобу, наприклад залізничного поїзду, на кріплення вантажу, що розміщується у вагоні, діють поздовжні і поперечні сили інерції (див. книгу "Размещение и крепление грузов в вагонах", справочник. - М.: "Транспорт". - 1980. - С. 52-53). Стійкість вантажів у вагонах залежить від способу і надійності їх кріплення. Існує методика проведення експериментальної перевірки способу розміщення і кріплення, яка складається з трьох етапів: випробування на співудар (поздовжній зсув), поїзні випробування (зсув впоперек вагона) і дослідні поїздки. Відомою є методика перевірки кріплення вантажу за способом співудару ("Технические условия размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах". - М.: Юртранс. - 2003. - С. 86-90), яка дозволяє визначити надійність кріплення вантажу під час поздовжнього зсуву вантажу. Випробування на співудар проводять для поодиноких вагонів або зчепів на прямій ділянці шляху. Співудар вагонів, що випробують, проводять з групою нерухомих вагонів (не менше трьох піввагонів у вигляді "стінки" у зчепленому стані), яка знаходиться на шляху, завантажена до повної вантажопідйомності інертним вантажем (піском, щебенем), загальмована пневматичними гальмами і гальмівними башмаками. Контрольна ділянка являє собою прямокутний горизонтальний відрізок шляху довжиною 10 м. Проводять 12 співударів зі швидкістю руху від 4 до 9 км/год. Після кожного співудару перевіряють вагон, вантаж і усі елементи кріплення, фіксують вимірювання положення вантажу - поздовжній зсув, стан усіх елементів кріплення. Відомою є методика перевірки кріплення вантажів під час руху вагонів, що випробують, на кривих ділянках шляху - поперечний зсув вантажу, так звані поїзні випробування. Поїзні випробування проводять у світлий період доби окремим поїздом, який складається з локомотиву і вагонів, що випробують. Вони складаються з декількох поїздок зі швидкостями 90 км/год. і 110 км/год. Дальність поїздок зі швидкістю 90 км/год. повинна складати не менше 100 км, зі швидкістю 110 км/год. - не менше 60 км. На ділянці шляху повинно бути декілька кривих ділянок шляху з радіусом 350 м і бути відсутніми обмеження швидкості руху для вантажних поїздів. На шляху проходження на станціях і, при необхідності, на перегонах виконують огляд положення вантажу - поперечний зсув і стан його кріплення. Недоліком цієї методики є її низькі експлуатаційні якості, тому що випробування проводять на діючій залізниці, яка обов'язково має декілька кривих ділянок шляху з радіусом кривизни 350 м, з використанням локомотива, можуть повторюватися кілька разів підряд, що потребує великих матеріальних і часових витрат. Інколи на даній залізниці може бути відсутні ділянки шляху, які мають декілька кривих ділянок шляху з радіусом кривизни 350 м. Тому такі випробування проводять досить рідко, що не дозволяє постійно контролювати зсув вантажу поперек вагона. Дослідні поїздки проводять з метою перевірки надійності розміщення і кріплення вантажів у вагонах і контейнерах у реальних умовах перевезень. Дослідні вагони включають у вантажні поїзди на загальних основах, дослідні поїздки можуть бути одноразові або багаторазові, а загальний пробіг вагонів повинен складати не менше 1500 км. Під час дослідних поїздок виконують декілька оглядів і записують результати огляду у журнал дослідної поїздки. При виявленні пошкоджень елементів оцінюють можливість подальшого слідування вагона. Перед вивантаженням вантажу з дослідних вагонів виконується остаточна оцінка стану вантажів і кріплення. Таким чином, найбільш складною витратною частиною випробувань надійності кріплення вантажів у вагонах є етап випробувань на зсув вантажу поперек вагона. Тому розробка нового способу для даного випробування і пристрою для його здійснення є актуальною прикладною задачею. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип пристрій для розвороту одиниці рухомого складу під назвою "поворотний круг" ("Железнодорожный транспорт", энциклопедия. - М.: "Большая Российская энциклопедия". - 1994. - С. 305). Цей стенд (пристрій) містить горизонтальну ферму прямокутного перерізу, на верхній поверхні котрої змонтований відрізок залізничної колії для залізничного вагона, а на нижній поверхні горизонтальної ферми, по її кінцях, розташовані опорні колеса для взаємодії з кільцевою рейкою, змонтованою на основі, та привід повороту горизонтальної ферми у горизонтальній площині. 1 UA 115905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недоліком цього стенда є його невисокі експлуатаційні якості, тому що він не забезпечує постійний контроль, прискорення, спрощення і здешевлення процесу випробування надійності кріплення вантажу у вагоні під час зсуву поперек вагона. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції стенда для перевірки надійності кріплення вантажу у залізничному вагоні, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: - наявність двох підпружинених упорів, котрі орієнтуються протилежно, монтуються на основі і взаємодіють з відповідними бічними поверхнями горизонтальної ферми, що дозволяє провести випробування вагона на спеціальному стенді якісно і у комфортних умовах, а не на реальній залізничній колії у складі окремого поїзда, котрий створює перешкоди для вантажних перевезень на залізниці; - привід повороту горизонтальної ферми виконується у вигляді двох пневмоциліндрів, котрі орієнтуються протилежно і монтуються горизонтально на основі, при цьому величина кутового 2 прискорення під час повороту горизонтальної ферми складає не менше 12,82 рад/с , що дозволяє гарантовано створити сили, які діють в реальних умовах. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонований стенд для перевірки надійності кріплення вантажу у залізничному вагоні, який містить горизонтальну ферму прямокутного перерізу, на верхній поверхні котрої змонтований відрізок залізничної колії для залізничного вагона, а на нижній поверхні горизонтальної ферми, по її кінцях, розташовані опорні колеса для взаємодії з кільцевою рейкою, змонтованою на основі, та привід повороту горизонтальної ферми у горизонтальній площині, він оснащений двома підпружиненими упорами, котрі орієнтовані протилежно, змонтовані на основі і взаємодіють з відповідними бічними поверхнями горизонтальної ферми. Привід повороту горизонтальної ферми виконаний у вигляді двох пневмоциліндрів, котрі орієнтовані протилежно і змонтовані горизонтально на основі, при цьому величина кутового прискорення під час повороту горизонтальної ферми 2 складає не менше 12,82 рад/с . Для пояснення конструкції стенда і його роботи додаються креслення та його детальний опис. На кресленнях зображено: - на фіг. 1 - загальний вигляд стенда; - на фіг. 2 - вигляд А фіг. 1 (вигляд стенда зверху). Запропонований стенд містить горизонтальну ферму 1, відрізок залізничної колії 2, змонтований на верхній поверхні горизонтальної ферми 1 для розміщення залізничного вагона 3 з вантажем 4 (фіг. 1). На нижній поверхні горизонтальної ферми 1 змонтовані опорні колеса 5 з гальмами 6, які взаємодіють з кільцевою рейкою 7, змонтованою на основі 8. На основі 8 змонтовані також два підпружинені упори 9, протилежно орієнтовані, і привід у вигляді двох горизонтальних пневмоцилідрів 10, протилежно орієнтованих (фіг. 2). Підпружинені упори 9 закріплені на основі 8 за допомогою болтів 12 і пружин 11. Вантаж 4 кріпиться у залізничному вагоні 3 за допомогою вузлів 13. Робота запропонованого стенда здійснюється наступним чином. У вихідному положенні горизонтальна ферма 1 загальмована за допомогою гальм 6 (фіг. 1). Здійснюють регулювання жорсткості пружин 11 підпружинених упорів 9 за допомогою болтів 12 (фіг. 2). Залізничний вагон 3 з закріпленим в ньому вантажем 4 закочують на відрізок залізничної колії 2 і загальмовують на ньому. У пневмоцилідри 10 подають стиснене повітря. Після досягнення заданого тиску у пневмоциліндрах 10 гальма 6 опорних коліс 5 розгальмовують і горизонтальна ферма 1 разом з залізничним вагоном 3 розганяється по кільцевій рейці 7 2 навколо вертикальної осі до кутового прискорення  ε=12,82 рад/с (напрямок руху горизонтальної ферми 1 зображений стрілкою на фіг. 2). По досягненню підпружинених упорів 9 відповідні бічні поверхні горизонтальної ферми 1 контактують з ними і відбувається співудар. У результаті співудару виникають поперечні переносні сили інерції Іey, які сприймають вузли 13 кріплення вантажу у вагоні: Іey=0,46·G, де G - вага вантажу, кН; 2 0,46 - частка прискорення вільного падіння g=9,81 м/с . Допустиме значення поперечного переносного прискорення вагона з вантажем Аеу під час руху вантажного поїзда на кривих ділянках шляху зі швидкістю 100 км/год. (що мало відрізняється від максимальної реальної швидкості поїзних випробувань 110 км/год.) 2 встановлено експериментально і нормовано: Аеу=0,46g=4,51 м/с . 2 UA 115905 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Під час повороту горизонтальної ферми 1 повне прискорення будь-якої точки дорівнює геометричній сумі дотичного Аτ і нормального An прискорень. Нормальна складова An повного прискорення не впливає на кріплення вантажу, тому що вона спрямована до центру горизонтальної ферми 1, а дотична складова Аτ викликає переносну поперечну силу інерції Іey. Максимальне значення дотичної складової поперечного переносного прискорення, яке виникає у монтажній петлі вантажу, визначають за співвідношенням: Аτmах=Аеу (Lв/0,1·R), де Lв - половина довжини вантажу, що дорівнює половині корисної довжини вагона і складає 6,7 м; R - радіус кола кочення, що дорівнює половині бази вагона і складає 4,86 м, звідси 2 Аτmах=4,51 (6,7/0,1·4,86)=62,31 м/с . 2 Кутове прискорення горизонтальної ферми 1 ε (рад/с ) визначають за формулою: 2 ε=Аτmах/R=62,31/4,86=12,82 рад/с . Якщо відомо кутове прискорення горизонтальної ферми і час її розгону, то кутову швидкість горизонтальної ферми визначають за формулою: ω=ε tp. Через те, що розгін горизонтальної ферми повинен бути короткочасним, наприклад 0,1 с, то її кутова швидкість повинна бути не менше ω=12,82·0,1=1,82 рад/с. Виходячи з максимальної реальної швидкості поїзних випробувань 110 км/год., при постійному радіусі горизонтальної ферми, який визначається стандартними габаритами вантажних вагонів, що встановлюють на ній, кутове прискорення горизонтальної ферми 2 повинно бути постійним, в даному випадку не менше ε=12,82 рад/с . Після співудару горизонтальну ферму 1 повертають у вихідне положення (фіг. 2). Таким чином, застосування запропонованого стенда дозволяє проводити випробування надійності кріплення вантажу у вагоні при зсуві вантажу поперек вагона на стаціонарній установці, багаторазово повторювати їх, не вибирати на залізниці спеціальних ділянок шляху, які мають декілька кривих ділянок шляху з радіусом кривизни 350 м; не займати перегони реальної залізниці, скоротити матеріальні, часові і енергетичні витрати. Жорсткість підпружинених упорів може визначатися за патентом України № 88963u, МПК G01М 7/00, B64G 5/00, 2013 р. Вантаж у вагоні може закріплюватися за допомогою вузлів, наведених у патентах РФ № 2.297.929, МПК В60Р 7/08, 2005 р. та № 2.298.491, МПК В60Р 7/08, 2005 р. Для проведення випробувань можуть використовуватися вантажні вагони за патентом РФ № 2.252.160, МПК В60Р 7/08, 2002 р. та патентом України № 22405u, МПК B64G 5/00F42B 15/00, 2006 р. Крім наведеного випробування, вагони можуть проходити наступні випробування: - вібраційні випробування - за патентом РФ № 2.235.305, МПК G01М 17/08, 2002 р.; - випробування при аварійних умовах - за патентом РФ № 2.327.969, МПК G01М 17/08, 2006 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Стенд для перевірки надійності кріплення вантажу у залізничному вагоні, що містить горизонтальну ферму прямокутного перерізу, на верхній поверхні котрої змонтований відрізок залізничної колії для залізничного вагона, а на нижній поверхні горизонтальної ферми, по її кінцях, розташовані опорні колеса для взаємодії з кільцевою рейкою, змонтованою на основі, та привід повороту горизонтальної ферми у горизонтальній площині, який відрізняється тим, що він оснащений двома підпружиненими упорами, котрі орієнтовані протилежно, змонтовані на основі і взаємодіють з відповідними бічними поверхнями горизонтальної ферми. 2. Стенд за п. 1, який відрізняється тим, що привід повороту горизонтальної ферми виконаний у вигляді двох пневмоциліндрів, котрі орієнтовані протилежно і змонтовані горизонтально на основі, при цьому величина кутового прискорення під час повороту горизонтальної ферми 2 складає не менше 12,82 рад/с . 3 UA 115905 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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