RU172435U1

RU172435U1 - DEVICE FOR PREVENTING A LOCOMOTIVE TOWING

Info

Publication number: RU172435U1
Application number: RU2016117355U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Антипин; Владимир Иванович Воробьев; Олег Васильевич Измеров; Максим Александрович Маслов; Вадим Олегович Корчагин; Денис Андреевич Бондаренко; Сергей Геннадьевич Шорохов; Евгений Сергеевич Чечулин; Владимир Владимирович Кобищанов
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-07-07

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет предотвращения буксования ведущих колес.Устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, датчик, размещенный на узле экипажной части локомотива, полосовой фильтр, блок сравнения и регулятор.Отличительной особенностью предлагаемого устройства для предотвращения буксования локомотива является то, что устройство содержит источник тока и электромагнитный индуктор, датчик выполнен в виде датчика вертикальной виброскорости и размещен на раме тележки, регулятор выполнен в виде ключа, подающего ток от источника тока на электромагнитный индуктор, а полосовой фильтр имеет две полосы пропускания частот, одна из которых соответствует частоте колебаний колесной пары, когда колеса колесной пары колеблются в одной фазе относительно друг друга, а другая - частоте колебаний колесной пары, когда колеса колесной пары колеблются в противофазе относительно друг друга.Предложенное устройство для предотвращения буксования локомотива позволяет повысить производительность локомотива за счет снижения ограничений его тягового усилия по условиям сцепления колес с рельсами в результате исключения режима буксования путем воздействия магнитного поля на контакт с рельсом колес колесной пары с ухудшившимися условиями сцепления.The invention relates to rail vehicles, in particular to devices for increasing the locomotive's tractive effort by preventing slipping of the driving wheels. A device for preventing locomotive slipping, comprising a wheel pair, a sensor located on the locomotive’s carriage assembly, a bandpass filter, a comparison unit and a regulator . A distinctive feature of the proposed device to prevent slipping of the locomotive is that the device contains a current source and an electromagnetic inductor, a sensor k is made in the form of a vertical vibration velocity sensor and placed on the frame of the trolley, the regulator is made in the form of a key supplying current from the current source to the electromagnetic inductor, and the band-pass filter has two frequency pass bands, one of which corresponds to the vibration frequency of the wheelset when the wheels are wheels oscillate in one phase relative to each other, and the other to the oscillation frequency of the wheelset when the wheels of the wheelset oscillate in antiphase relative to each other. The proposed device to prevent axleboxes The use of a locomotive makes it possible to increase the locomotive’s performance by reducing the limitations of its traction on the conditions of adhesion of wheels to rails as a result of the exclusion of skidding by the influence of a magnetic field on contact with the rail of wheels of a pair of wheels with deteriorating adhesion conditions.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности, к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет предотвращения буксования ведущих колес.The utility model relates to rail vehicles, in particular, to devices for increasing the tractive effort of a locomotive by preventing slipping of driving wheels.

Известно устройство для предотвращения буксования ведущих колес локомотива, применяемое на отечественном электровозе 2ЭС10, и содержащее датчик активной мощности тягового электродвигателя и блок сравнения его с требуемой мощностью (см. Электровоз грузовой постоянного тока с асинхронными электродвигателями. Руководство по эксплуатации, часть 1 2ЭС10.00.000.000 РЭ., ОАО «СТМ», 2009 г, С. 60-61).A device is known for preventing slipping of driving wheels of a locomotive used on a domestic 2ES10 electric locomotive and comprising a sensor for the active power of the traction electric motor and a unit for comparing it with the required power (see DC freight electric locomotive with asynchronous electric motors. Operation manual, part 1 2ES10.00.000. 000 RE., STM OJSC, 2009, S. 60-61).

Недостатком известного устройства является то, что для снижения мощности тягового электродвигателя, вызывающего срабатывание системы, необходимо, чтобы колесная пара начала проскальзывать по рельсу, что ведет к потерям передаваемой энергии и повышенному износу колес и рельсов. Кроме того, для предупреждения буксования указанное устройство снижает заданную для колесной пары силу тяги, что ведет к недоиспользованию мощности локомотива и снижению веса составов, с которыми он может работать на данном участке.A disadvantage of the known device is that to reduce the power of the traction motor causing the system to operate, it is necessary that the wheelset starts to slip along the rail, which leads to loss of transmitted energy and increased wear of the wheels and rails. In addition, to prevent slipping, the specified device reduces the traction force set for the wheelset, which leads to underutilization of the locomotive’s power and a reduction in the weight of trains with which it can work in this area.

Известно, что при буксовании локомотива возникают колебания с двумя разными частотами, одна из которых соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в одной фазе относительно друг друга (колесная пара движется, как одно целое), а другая частота соответствует собственной частоте колебаний колес колесной пары, когда колеса колеблются в противофазе относительно друг друга (колеблются за счет упругости оси, на которой они посажены), при этом возможны случаи, когда колебания возникают только с одной из указанных частот (см. Повышение надежности экипажной части тепловозов: монография. А.И. Беляев, Б.Б. Бунин, С.М. Голубятников и др. Под ред. Л.К. Добрынина. М., Транспорт, 1984, с. 184-185).It is known that when a locomotive is slipping, vibrations occur with two different frequencies, one of which corresponds to the natural frequency of the wheels of the wheelset, when the wheels oscillate in one phase relative to each other (the wheelset moves as one unit), and the other frequency corresponds to the natural frequency of the oscillations wheels of a pair of wheels, when the wheels oscillate in antiphase relative to each other (oscillate due to the elasticity of the axis on which they are mounted), while there may be cases where oscillations occur with only one of the indicated frequencies (see Improving the reliability of the crew of diesel locomotives: monograph. A.I. Belyaev, B. B. Bunin, S. M. Golubyatnikov, etc. Edited by L.K. Dobrynin. M., Transport, 1984, p. 184-185).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для предотвращения буксования ведущих колес локомотива, содержащее колесную пару, магнитоэлектрический датчик сил, размещенный на реактивной тяге осевого редуктора, полосовой фильтр, настроенный на одну из собственных частот колебаний колесной пары, блок сравнения и регулятор, устанавливающий наибольшую величину силы тяги в соответствии с условиями сцепления колеса с рельсом (см. Бурка М.Л., Мельник П.В., Бельмас О.Н. Способ улучшения тяговых свойств локомотивов. Вiсник Схiдноукра

нського нацiонального унiверситету iм. В. Даля №5 (123), Науковий журнал, часть 1, Луганск, 2008, С. 59-63).As a prototype of the proposed utility model, a device was selected to prevent slipping of the driving wheels of a locomotive containing a pair of wheels, a magnetoelectric force sensor placed on the thrust of an axial gear, a band-pass filter tuned to one of the natural frequencies of the wheelset, a comparison unit and a controller that sets the largest the value of the traction force in accordance with the conditions of adhesion of the wheel to the rail (see Burka M.L., Melnik P.V., Belmas O.N. Method for improving the traction properties of locomotives. Visny Shidnoukra

National University Im. V. Dahl No. 5 (123), Science Journal, Part 1, Lugansk, 2008, S. 59-63).

Данное устройство использовано на электровозе EMD АЕМ-7 железных дорог США. Недостаток данного устройства тот же, что и у описанного выше, поскольку регулятор устанавливает наибольшую величину силы тяги в соответствии с условиями сцепления колеса с рельсом, и при ухудшении условий сцепления (мокрые или загрязненные маслом рельсы) снижает силу тяги. В случаях, когда при буксовании возникают только те колебания колесной пары, на которые полосовой фильтр не настроен, устройство не срабатывает и не устраняет буксование.This device was used on an electric locomotive EMD AEM-7 of the US railways. The disadvantage of this device is the same as that described above, since the regulator sets the highest value of traction in accordance with the conditions of adhesion of the wheel to the rail, and when the adhesion conditions (wet or oil-contaminated rails) deteriorate, it reduces the traction. In cases where when slipping there are only those wheel pair vibrations for which the band-pass filter is not configured, the device does not work and does not eliminate slipping.

Известно, что коэффициент сцепления колеса с рельсом может быть увеличен путем воздействия на место контакта колеса и рельса магнитного поля (см. В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел, ОрелГТУ, 2007, С. 95-101), что, в частности, объясняется возникновением магнитопластического эффекта. По данным исследований (см. Делюсто Л.Г. Основы прокатки металлов в постоянных магнитных полях. - М: Машиностроение, 2005, С. 136, таблица 5.1), воздействие магнитного поля на пару трения «сталь по стали» при величине индукции В=0,45 Тл., приводило к росту коэффициента сцепления с 0,222 до 0,487 при сухих поверхностях, и с 0,2 до 0,571 при наличии смазки.It is known that the coefficient of adhesion of a wheel to a rail can be increased by influencing the place of contact of the wheel and the rail with a magnetic field (see V.P. Tikhomirov, V.I. Vorobiev, D.V. Vorobev, G.V. Bagrov, M. I. Borzenkov, IA Butrin, Modeling Wheel-Rail Grip (Orel, Orel State Technical University, 2007, pp. 95-101), which, in particular, is explained by the appearance of the magnetoplastic effect. According to research (see Delusto LG, Fundamentals of metal rolling in constant magnetic fields. - M: Mashinostroenie, 2005, p. 136, table 5.1), the effect of a magnetic field on a friction pair “steel on steel” with an induction value of B = 0.45 T., led to an increase in the coefficient of adhesion from 0.222 to 0.487 with dry surfaces, and from 0.2 to 0.571 in the presence of lubricant.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении производительности локомотива за счет снижения ограничений его тягового усилия по условиям сцепления колес с рельсами, путем воздействия магнитного поля на контакт с рельсом колес колесной пары при ухудшении условий сцепления.The problem the utility model aims to solve is to increase the locomotive’s performance by reducing the limitations of its traction under the conditions of wheel adhesion to rails, by applying a magnetic field to the contact of the wheelset with the rail when the adhesion conditions deteriorate.

Это достигается тем, что устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, датчик, полосовой фильтр, блок сравнения и регулятор, снабжено источником тока и электромагнитным индуктором, датчик выполнен в виде датчика вертикальной виброскорости и размещен на раме тележки, регулятор выполнен в виде ключа, подающего ток от источника тока на электромагнитный индуктор, а полосовой фильтр имеет две полосы пропускания частот, одна из которых соответствует частоте колебаний колесной пары, когда колеса колеблются в одной фазе, а другая - частоте колебаний колесной пары, когда колеса колеблются в противофазе.This is achieved by the fact that the device for preventing slipping of the locomotive, containing a wheel pair, a sensor, a bandpass filter, a comparison unit and a regulator, is equipped with a current source and an electromagnetic inductor, the sensor is made in the form of a vertical vibration velocity sensor and placed on the trolley frame, the regulator is made in the form of a key supplying current from the current source to the electromagnetic inductor, and the band-pass filter has two frequency pass bands, one of which corresponds to the frequency of oscillation of the wheelset when the wheels oscillate about one phase, and the other - the vibration frequency of the wheelset, when the wheels oscillate in antiphase.

Предлагаемое устройство для предотвращения буксования локомотива с рельсами (Фиг. 1) содержит колесную пару 1, опирающийся на нее тяговый электродвигатель 2, подвешенный с помощью подвески 3 к раме тележки 4, датчик 5, полосовой фильтр 6 (ПФ) и блок сравнения 7 (БС).The proposed device to prevent slipping of a locomotive with rails (Fig. 1) contains a wheel pair 1, a traction motor 2 resting on it, suspended by means of a suspension 3 to the frame of the trolley 4, a sensor 5, a band-pass filter 6 (PF) and a comparison unit 7 (BS )

Датчик 5 выполнен в виде датчика вертикальной виброскорости и размещен на раме тележки 4. Каждое из колес колесной пары 1 охватывает электромагнитный индуктор 8, питаемый от источника тока 9 (ИТ) через ключ 10 (К).The sensor 5 is made in the form of a vertical vibration velocity sensor and is placed on the frame of the cart 4. Each of the wheels of the wheelset 1 covers an electromagnetic inductor 8, powered by a current source 9 (IT) through a key 10 (K).

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При отсутствии буксования ключ 10 (К) разомкнут, ток от источника тока 9 (ИТ) не проходит через индуктор 8. При начале буксования возникают колебания колесной пары 1, при этом динамические усилия передаются от тягового электродвигателя 2 через подвеску 3 на раму тележки 4, вызывая колебания рамы тележки 4. Колебания рамы тележки 4 вызывают появление сигнала на выходе датчика вертикальной виброскорости 5, сигнал датчика виброскорости 5 поступает на вход полосового фильтра 6 (ПФ), который имеет две полосы пропускания частот, одна из которых соответствует частоте колебаний колесной пары 1, когда колеса колеблются в одной фазе, а другая - частоте колебаний колесной пары 1, когда колеса колеблются в противофазе. Сигнал с выхода полосового фильтра 6 (ПФ) поступает на вход блока сравнения 7 (БС). Если уровень сигнала с выхода полосового фильтра 6 (ПФ) превышает заданное значение уровня помех, с выхода блока сравнения 7 (БС) подается сигнал на ключ 10 (К), который подает ток от источника тока 9 (ИТ) на электромагнитный индуктор 8, который, в свою очередь создает магнитный поток в контакте колеса и рельса, что ведет к увеличению коэффициента сцепления и прекращению буксования.The proposed device operates as follows. In the absence of slipping, the key 10 (K) is open, the current from the current source 9 (IT) does not pass through the inductor 8. At the beginning of slipping, vibrations of the wheel pair 1 occur, while dynamic forces are transmitted from the traction motor 2 through the suspension 3 to the frame of the trolley 4, causing vibrations of the frame of the trolley 4. Oscillations of the frame of the trolley 4 cause a signal at the output of the vertical vibration velocity sensor 5, the signal of the vibration velocity sensor 5 is fed to the input of a bandpass filter 6 (PF), which has two frequency pass bands, one of which corresponds to exists oscillation frequency of the wheelset 1, with the wheels vibrate in the same phase, and the other - the oscillation frequency of the wheelset 1, with the wheels vibrate in antiphase. The signal from the output of the bandpass filter 6 (PF) is fed to the input of the comparison unit 7 (BS). If the signal level from the output of the band-pass filter 6 (PF) exceeds the specified value of the interference level, the signal 10 (K) is supplied from the output of the comparison unit 7 (BS), which supplies current from the current source 9 (IT) to the electromagnetic inductor 8, which , in turn, creates a magnetic flux in the contact of the wheel and the rail, which leads to an increase in the coefficient of adhesion and the cessation of slipping.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, прекращение буксования достигается не путем снижения осевой силы тяги, а путем увеличения коэффициента сцепления при воздействии на контакт колеса и рельса магнитного поля, что ведет к повышению производительности локомотива за счет снижения ограничений его тягового усилия в результате моментального прекращения режима буксования путем воздействия магнитного поля на контакт с рельсом колес колесной пары при ухудшении условий сцепления.The technical and economic effect of the claimed utility model is that skidding is not achieved by reducing the axial traction force, but by increasing the adhesion coefficient when the wheel and rail contact are affected by a magnetic field, which leads to an increase in the locomotive’s performance by reducing the limitations of its traction in as a result of the instant termination of the slipping mode by the action of a magnetic field on contact with the rail of the wheels of the wheelset when the adhesion conditions deteriorate.

Claims

A device for preventing slipping of a locomotive containing a sensor, a band-pass filter, a comparison unit and a regulator, characterized in that the device contains a current source, an electromagnetic inductor, the sensor is made in the form of a vertical vibration velocity sensor and placed on the frame of the trolley, the regulator is made in the form of a key, supplying current from a current source to an electromagnetic inductor covering each of the wheelset wheels, the signal of the vibration velocity sensor is fed to the input of the bandpass filter, the signal from the output of the bandpass filter is steps to the input of the comparison unit, if the signal level from the output of the bandpass filter exceeds a predetermined value of the interference level, a signal is supplied to the key from the output of the comparison unit, which supplies current from the current source to the electromagnetic inductor, while the bandpass filter has two frequency pass bands, one of which corresponds to the oscillation frequency of the wheelset when the wheels of the wheelset oscillate in one phase relative to each other, and the other to the oscillation frequencies of the wheelset when the wheels of the wheelset oscillate in antiphase relative respect to each other.