RU188143U1

RU188143U1 - FRICTIONAL OSCILLATOR

Info

Publication number: RU188143U1
Application number: RU2018143228U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Сергей Николаевич Злобин; Олег Васильевич Измеров; Олег Васильевич Дорофеев; Михаил Иванович Борзенков
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-04-01

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам фрикционных гасителей колебаний, применяемых для демпфирования колебаний железнодорожного подвижного состава.The utility model relates to transport engineering, and in particular to devices for friction vibration dampers used to damp vibrations of railway rolling stock.

Фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину, и выполненное из диэлектрического материала прокладочное кольцо, через фрикционные клинья взаимодействующие с фрикционным стаканом, источник тока, соединенный с нажимным клином и фрикционным стаканом, подчиненную систему регулирования, состоящую из регулятора тока, подключенного к сумматору, соединенному с блоком уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний тележки, датчика вертикальных ускорений тележки, подключенного к двойному интегратору, и выпрямителя, связанного с сумматором, при этом фрикционный гаситель колебаний содержит второй сумматор, соединенный через выпрямитель с первым сумматором, суммирующий сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на одном конце рамы тележки с сигналом инвертора, инвертирующего сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий со второго датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на противоположном конце рамы тележки через второй двойной интегратор.Friction damper containing a pressure wedge resting on a pressure spring and a gasket made of a dielectric material, through friction wedges interacting with the friction cup, a current source connected to the pressure wedge and the friction cup, a slave control system consisting of a current regulator connected to the adder connected to the setting unit of the limit amplitude of the vertical oscillations of the trolley, the vertical acceleration sensor of the trolley connected to a double int the generator and the rectifier associated with the adder, while the friction vibration damper comprises a second adder connected via a rectifier to the first adder, summing the signal of the amplitude of vertical vibrations of the pressurized structure coming from the sensor of vertical accelerations of the pressurized structure at one end of the carriage frame with the signal of the inverter inverting the amplitude signal of vertical vibrations of the nadressornoy structure coming from the second sensor of vertical accelerations of the nadressornoy structure on the opposite m the end of the bogie frame via a second double integrator.

Технический результат заключается в том, что полосовые фильтры пропускают составляющие сигнала в полосе пропускания частот, соответствующих частоте галопирования тележки, поэтому удары при проезде стыков, частично передаваемые на раму тележки через гаситель, не вызывают ложных срабатываний системы регулирования гасителя, поскольку частота сигналов от этих ударов лежит за пределами полосы пропускания полосовых фильтров, что предотвращает увеличение динамических воздействий на экипаж и путь вне резонансных режимов работы подвешивания и, следовательно, снижает расходы на ремонт экипажа и пути.

The technical result consists in the fact that the bandpass filters pass the signal components in the passband of the frequencies corresponding to the galloping frequency of the trolley, therefore impacts when passing joints, partially transmitted to the trolley frame through the damper, do not cause false responses of the damper control system, since the frequency of the signals from these impacts lies outside the passband of bandpass filters, which prevents an increase in the dynamic effects on the crew and the path outside the resonant operating modes is suspended I, therefore, reduces the cost of the repair crew and path.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, касается устройства фрикционных гасителей колебаний, применяемых для демпфирования колебаний железнодорожного подвижного состава, и является усовершенствованием известного устройства.The utility model relates to transport engineering, relates to the device friction dampers, used to damp the vibrations of railway rolling stock, and is an improvement of the known device.

Известное устройство - фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину, и выполненное из диэлектрического материала прокладочное кольцо, через фрикционные клинья взаимодействующие с фрикционным стаканом, источник тока, соединенный с нажимным клином и фрикционным стаканом, подчиненную систему регулирования, состоящую из регулятора тока, подключенного к сумматору, соединенному с блоком уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний тележки, датчика вертикальных ускорений тележки, подключенного к двойному интегратору, и выпрямителя, связанного с сумматором, при этом фрикционный гаситель колебаний содержит второй сумматор, соединенный через выпрямитель с первым сумматором, суммирующий сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на одном конце рамы тележки с сигналом инвертора, инвертирующего сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий со второго датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на противоположном конце рамы тележки через второй двойной интегратор (Патент на полезную модель №174096, МПК B61F 5/12, опубл. 02.10.2017, бюл. №28).A known device is a friction damper containing a pressure wedge resting on a pressure spring and a spacer ring made of dielectric material, interacting with the friction cup through friction wedges, a current source connected to the pressure wedge and friction cup, a slave control system consisting of a regulator current connected to the adder connected to the setting unit of the limit amplitude of the vertical oscillations of the trolley, the sensor of vertical accelerations of the trolley, I connect a dual integrator, and a rectifier associated with the adder, while the friction vibration damper contains a second adder connected via a rectifier to the first adder, summing the signal of the amplitude of the vertical vibrations of the pressurized structure coming from the vertical acceleration sensor of the pressurized structure at one end of the frame of the trolley with a signal an inverter that inverts the signal of the amplitude of the vertical vibrations of the nadressornoy structure, coming from the second sensor of vertical accelerations of the nadressorny page eniya at the opposite end of the bogie frame via a second double integrator (utility model patent №174096, IPC B61F 5/12, publ. 10/02/2017, bull. No. 28).

Недостатком известного устройства является то, что удары при проезде стыков частично передаются на раму тележки через гаситель, причем на датчики вертикальных ускорений на разных концах рамы тележки удары передаются в разное время, сигналы от этих ударов не компенсируют друг друга при суммировании, в результате чего могут возникать ложные срабатывания системы регулирования гасителя, увеличивающие трение в гасителе и динамические воздействия на экипаж и путь, что увеличивает расходы на ремонт.A disadvantage of the known device is that shocks when passing joints are partially transmitted to the trolley frame through the damper, and to the vertical acceleration sensors at different ends of the trolley frame, shocks are transmitted at different times, the signals from these shocks do not cancel each other when summing, as a result of which they can false alarms of the damper control system occur, which increase friction in the damper and dynamic effects on the crew and the path, which increases repair costs.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в увеличении надежности и долговечности экипажа и пути за счет уменьшения величины действующих на них динамических воздействий.The technical problem to which the utility model is aimed is to increase the reliability and durability of the crew and the track by reducing the magnitude of the dynamic effects acting on them.

Техническая задача достигается тем, что фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и выполненное из диэлектрического материала прокладочное кольцо, через фрикционные клинья взаимодействующие с фрикционным стаканом, источник тока, соединенный с нажимным клином и фрикционным стаканом, подчиненную систему регулирования, состоящую из регулятора тока, подключенного к сумматору, соединенному с блоком уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний тележки, датчика вертикальных ускорений тележки, подключенного к двойному интегратору, и выпрямителя, связанного с сумматором, при этом фрикционный гаситель колебаний содержит второй сумматор, соединенный через выпрямитель с первым сумматором, суммирующий сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на одном конце рамы тележки с сигналом инвертора, инвертирующего сигнал амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий со второго датчика вертикальных ускорений надрессорного строения на противоположном конце рамы тележки через второй двойной интегратор, содержит два полосовых фильтра, которые соединяют каждый из датчиков ускорений с соответствующим двойным интегратором, и которые пропускает составляющие сигнала в полосе пропускания частот, соответствующих частоте галопирования тележки.The technical problem is achieved in that the friction damper containing a pressure wedge resting on a pressure spring and a spacer ring made of dielectric material interacts with a friction cup through friction wedges, a current source connected to the pressure wedge and friction cup, a subordinate control system consisting of from a current regulator connected to an adder connected to the setting unit of the limit amplitude of the vertical oscillations of the trolley, a vertical acceleration sensor trolley connected to a double integrator, and a rectifier associated with the adder, while the friction vibration damper contains a second adder connected via a rectifier to the first adder, summing the signal of the amplitude of the vertical vibrations of the pressurized structure coming from the vertical acceleration sensor of the pressurized structure at one end of the frame bogies with the signal of the inverter, inverting the signal of the amplitude of the vertical vibrations of the thrust structure, coming from the second sensor of vertical accelerations n dressornogo structure at the opposite end of the bogie frame via a second double integrator comprises two bandpass filters, which connect each of the acceleration sensors with the corresponding double integrator, and which passes signal components in a frequency bandwidth corresponding to the pitching frequency of the trolley.

Технический результат заключается в том, что полосовые фильтры пропускают составляющие сигнала в полосе пропускания частот, соответствующих частоте галопирования тележки, поэтому удары при проезде стыков, частично передаваемые на раму тележки через гаситель, не вызывают ложных срабатываний системы регулирования гасителя, поскольку частота сигналов от этих ударов лежит за пределами полосы пропускания полосовых фильтров, что предотвращает увеличение динамических воздействий на экипаж и путь вне резонансных режимов работы подвешивания и, следовательно, снижает расходы на ремонт экипажа и пути.The technical result consists in the fact that the bandpass filters pass the signal components in the passband of the frequencies corresponding to the galloping frequency of the trolley, therefore impacts when passing joints, partially transmitted to the trolley frame through the damper, do not cause false responses of the damper control system, since the frequency of the signals from these impacts lies outside the passband of bandpass filters, which prevents an increase in the dynamic effects on the crew and the path outside the resonant operating modes is suspended I, therefore, reduces the cost of the repair crew and path.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated in the drawing.

На рисунке изображен общий вид фрикционного гасителя колебаний.The figure shows a general view of the friction damper.

Фрикционный гаситель колебаний содержит нажимной клин 1, опирающийся на нажимную пружину 2 и прокладочное кольцо 3 из диэлектрика через фрикционные клинья 4, взаимодействующие с фрикционным стаканом 5. К нажимному клину 1 и фрикционному стакану 5 подведено напряжение от источника 6 тока. Подчиненная система регулирования содержит регулятор 7 тока, подключенный к источнику 6 тока, стакану 5 и выходу сумматора 8, к одному входу которого подключен блок 9 уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний, а другой вход через выпрямитель 10 связан с выходом сумматора 11. Один из входов сумматора 11 подключен к выходу инвертора 12, а другой вход - к двойному интегратору 13, вход которого соединен с выходом датчика 14 вертикального ускорения тележки. К входу инвертора 12 подключен выход двойного интегратора 15, вход которого связан с выходом датчика 16 вертикального ускорения тележки.The friction vibration damper contains a pressure wedge 1, supported by a pressure spring 2 and a dielectric spacer 3 from the dielectric through friction wedges 4 interacting with the friction cup 5. The voltage from the current source 6 is supplied to the pressure wedge 1 and the friction cup 5. The slave control system contains a current regulator 7 connected to a current source 6, a cup 5 and the output of the adder 8, to one input of which a unit 9 for setting the maximum amplitude of vertical vibrations is connected, and the other input through a rectifier 10 is connected to the output of the adder 11. One of the inputs of the adder 11 is connected to the output of the inverter 12, and the other input to a double integrator 13, the input of which is connected to the output of the sensor 14 of the vertical acceleration of the trolley. The output of the double integrator 15 is connected to the input of the inverter 12, the input of which is connected to the output of the vertical acceleration sensor 16 of the trolley.

Между входом двойного интегратора 13 и выходом датчика 14 вертикального ускорения тележки включен полосовой фильтр 17, а между входом двойного интегратора 15 и выходом датчика 16 вертикального ускорения тележки включен полосовой фильтр 18.Between the input of the double integrator 13 and the output of the sensor 14 of the vertical acceleration of the trolley a band-pass filter 17 is included, and between the input of the double integrator 15 and the output of the sensor 16 of the vertical acceleration of the trolley a band-pass filter 18 is included.

Фрикционный гаситель колебаний работает следующим образом.Friction damper operates as follows.

При вертикальных колебаниях рамы тележки, вызванных проездом неровностей пути, нажимной клин 1 перемещается, преодолевая сопротивление нажимной пружины 2 и силы трения, возникающих в контакте фрикционных клиньев 4 и фрикционных стаканов 5. Прокладочное кольцо 3 из диэлектрика не допускает короткого замыкания через нажимную пружину 2.With vertical vibrations of the trolley frame caused by the passage of uneven paths, the pressure wedge 1 moves, overcoming the resistance of the pressure spring 2 and the frictional forces arising in the contact of the friction wedges 4 and friction cups 5. The insulating ring 3 of the dielectric does not allow short circuit through the pressure spring 2.

Величина тока, проходящего через контакт, задается подчиненной системой регулирования. На регулятор 7 тока поступает сигнал с выхода сумматора 8. На сумматор 8 подается сигнал от блока 9 уставки, который пропорционален заданному предельному уровню амплитуды вертикальных колебаний рамы тележки вне резонансной зоны, и выпрямленный выпрямителем 10 сигнал с выхода сумматора 11, который, в свою очередь равен сумме сигнала с датчика 16 вертикального ускорения рамы тележки на одном конце рамы тележки, который после выделения частот галопирования тележки полосовым фильтром 18, двукратного интегрирования двойным интегратором 15 и инвертирования инвертором 12 пропорционален мгновенному значению вертикальных перемещений рамы тележки в месте установки датчика 16, с частотой галопирования тележки, взятого с противоположным знаком, и сигнала с датчика 14 на противоположном конце рамы тележки, который, после выделения частот галопирования тележки полосовым фильтром 17, двукратного интегрирования двойным интегратором 13 пропорционален мгновенному значению вертикальных перемещений рамы тележки в месте установки датчика 16 с частотой галопирования тележки. Таким образом, от выпрямителя 10 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде разности перемещений противоположных концов рамы тележки с частотой галопирования тележки.The amount of current passing through the contact is set by a slave control system. The current controller 7 receives a signal from the output of the adder 8. The adder 8 receives a signal from the setting unit 9, which is proportional to a predetermined limit level of the amplitude of the vertical vibrations of the trolley frame outside the resonance zone, and a signal rectified by the rectifier 10 from the output of the adder 11, which, in turn, equal to the sum of the signal from the sensor 16 of the vertical acceleration of the trolley frame at one end of the trolley frame, which after allocating the frequencies of the galloping of the trolley with a band-pass filter 18, double integration by a double integrator 15 and invert Inverter 12 is proportional to the instantaneous value of the vertical movements of the trolley frame at the installation site of the sensor 16, with the galloping frequency of the trolley taken with the opposite sign, and the signal from the sensor 14 at the opposite end of the trolley frame, which, after isolating the galloping frequencies of the trolley with a band-pass filter 17, double integration the double integrator 13 is proportional to the instantaneous value of the vertical movements of the trolley frame at the installation site of the sensor 16 with the galloping frequency of the trolley. Thus, a signal is received from the rectifier 10, which is proportional to the amplitude of the difference in the displacements of the opposite ends of the carriage frame with the galloping frequency of the carriage.

Пока сигнал от блока 9 уставки больше, чем сигнал с выпрямителя 10, регулятор 7 тока не открывается, и ток от источника 6 через контакт фрикционных клиньев 4 и стаканов 5 не проходит. При превышении сигнала от выпрямителя 10 над сигналами от блока 9 уставки регулятор 7 тока открывается, и ток от источника 6 начинает проходить через фрикционный контакт клиньев 4 и стакана 5. В зависимости от величины положительной разности этих сигналов регулятор 7 тока увеличивает или уменьшает значение тока, проходящего от источника 6 тока через фрикционный контакт, тем самым увеличивая или уменьшая значения силы трения в гасителе колебаний. При равенстве сигналов регулятор 7 тока закрывается, и ток через фрикционный контакт в гасителе не проходит.As long as the signal from the setting block 9 is larger than the signal from the rectifier 10, the current regulator 7 does not open, and the current from the source 6 does not pass through the contact of the friction wedges 4 and glasses 5. When the signal from the rectifier 10 exceeds the signals from the setting unit 9, the current controller 7 opens, and the current from the source 6 begins to pass through the friction contact of the wedges 4 and the cup 5. Depending on the magnitude of the positive difference of these signals, the current controller 7 increases or decreases the current value, passing from the source 6 of the current through the friction contact, thereby increasing or decreasing the values of the friction force in the vibration damper. When the signals are equal, the current controller 7 closes, and the current does not pass through the friction contact in the damper.

При проезде периодических неровностей пути, приближение частоты одной из гармоник возмущающей силы к частоте собственных колебаний надрессорного строения вызывает увеличение колебаний галопирования тележки, при этом датчики 14 и 16 вертикального ускорения, находясь на противоположных концах рамы тележки, колеблются в противофазе, и их сигналы после двукратного интегрирования интеграторами 13 и 15 и инвертирования сигнала интегратора 15 становятся синфазными и в сумме равны удвоенному сигналу от каждого датчика. При проезде единичных неровностей пути перемещения противоположных концов рамы тележки в момент проезда неровностей не связаны друг с другом, поэтому сумма сигнала с выхода двойного интегратора 15 и взятого с противоположным знаком сигнала с выхода двойного интегратора 13 оказывается меньше удвоенного максимального сигнала от каждого из интеграторов при проезде неровности, в результате чего ток через контакт фрикционных клиньев 4 и фрикционных стаканов 5 оказывается меньше, чем при развитии колебаний галопирования.When traveling periodic irregularities of the path, the approach of the frequency of one of the harmonics of the disturbing force to the frequency of the natural vibrations of the thrust structure causes an increase in the galloping vibrations of the carriage, while the vertical acceleration sensors 14 and 16, being at opposite ends of the carriage frame, oscillate in antiphase, and their signals after double integrating integrators 13 and 15 and inverting the signal of the integrator 15 become in-phase and in total equal to twice the signal from each sensor. When driving single irregularities, the paths of movement of the opposite ends of the trolley frame at the time of traveling irregularities are not connected with each other, therefore, the sum of the signal from the output of the double integrator 15 and the signal taken from the output of the double integrator 13 with the opposite sign is less than twice the maximum signal from each of the integrators when traveling irregularities, as a result of which the current through the contact of the friction wedges 4 and friction cups 5 is less than with the development of galloping vibrations.

Claims

Friction damper containing a pressure wedge resting on a pressure spring and a gasket made of a dielectric material, through friction wedges interacting with the friction cup, a current source connected to the pressure wedge and the friction cup, a slave control system consisting of a current regulator connected to the adder connected to the setting unit of the limit amplitude of the vertical oscillations of the trolley, the vertical acceleration sensor of the trolley connected to a double int the generator and the rectifier associated with the adder, while the friction vibration damper comprises a second adder connected via a rectifier to the first adder, summing the signal of the amplitude of vertical vibrations of the pressurized structure coming from the sensor of vertical accelerations of the pressurized structure at one end of the carriage frame with the signal of the inverter inverting the amplitude signal of vertical vibrations of the nadressornoy structure coming from the second sensor of vertical accelerations of the nadressornoy structure on the opposite m end bogie frame via a second double integrator, wherein said friction damper further comprises two bandpass filters, each of which connects the corresponding acceleration sensor to the corresponding double integrator.