RU195063U1

RU195063U1 - DEVICE FOR PREVENTING A LOCOMOTIVE TOWING

Info

Publication number: RU195063U1
Application number: RU2019101369U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Воробьев; Олег Васильевич Измеров; Александр Анатольевич Пугачев; Владислав Владимирович Пешеходько; Андрей Сергеевич Космодамианский; Михаил Юрьевич Капустин; Николай Николаевич Стрекалов; Александр Васильевич Самотканов; Дмитрий Николаевич Шевченко; Вадим Олегович Корчагин
Original assignee: Андрей Сергеевич Космодамианский
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-01-14

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива, а именно маневрового тепловоза, за счет предотвращения буксования ведущих колес.Устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющее ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами.Отличительной особенностью предлагаемого устройства для предотвращения буксования локомотива является то, что устройство содержит ролик, лежащий на рельсе и связанный с буксой, электропривод подъема ролика, два датчика частоты вращения, один из которых связан с осью колесной пары, а другой - с роликом, два усилителя, соединенных с датчиками частоты вращения, при этом коэффициент усиления усилителя, соединенного с датчиком частоты вращения, связанного с осью колесной пары, выше коэффициента усиления усилителя, соединенного с датчиком частоты вращения, связанного с роликом во столько раз, во сколько диаметр колеса колесной пары больше диаметра ролика, два блока сравнения, два блока уставки, два ключа, один из которых находится в цепи питания катушки, а другой в цепи электропривода подъема ролика и размыкатель.Предложенное устройство для предотвращения буксования локомотива позволяет снизить потери, вызванные вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в колесах и рельсе, снизить расход энергии на создание магнитного поля, благодаря тому, что магнитное поле создается только при появлении возможности буксования колес, а значения тока поддерживаются на минимально-необходимом уровне, а также уменьшить вероятность буксования за счет прогнозирования возможности его возникновения.The invention relates to rail vehicles, in particular to devices for increasing the tractive effort of a locomotive, namely a shunting locomotive, by preventing slipping of driving wheels. A device for preventing slipping of a locomotive containing a pair of wheels magnetizing a coil in the form of a coil made of an insulated wire connected to the power source using wires and mounted on the axis of the wheelset on the frame, which is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and is located it is clear with the axis of the wheelset with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the wheelset axis inside it, and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes. A distinctive feature of the proposed device to prevent slipping of the locomotive is that the device contains a roller lying on the rail and connected to the axle box, an electric roller lifting drive, two sensors you rotate, one of which is connected to the axis of the wheelset, and the other to the roller, two amplifiers connected to speed sensors, while the gain of the amplifier connected to the speed sensor connected to the axis of the wheelset is higher than the gain of the amplifier, connected to the speed sensor, connected to the roller as many times as the diameter of the wheelset is larger than the diameter of the roller, two comparison units, two setpoint units, two keys, one of which is located in the power supply circuit of the coil, and the other in pi of an electric drive for raising a roller and a breaker. The proposed device to prevent slipping of a locomotive allows to reduce losses caused by eddy currents induced by a magnetic field in the wheels and rail, to reduce the energy consumption for creating a magnetic field, due to the fact that the magnetic field is created only when the possibility of slipping of wheels , and the current values are maintained at the minimum necessary level, as well as reduce the likelihood of slipping by predicting the possibility of its occurrence.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива, а именно маневрового тепловоза, 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, namely a shunting locomotive, by preventing slipping of driving wheels.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее электромагнит, подключенный к источнику тока (см. Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. Патент США US 3307058 А от 20 января 1964 года).A device is known for preventing slipping of a locomotive containing an electromagnet connected to a current source (see Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. US Patent US 3307058 A, January 20, 1964).

Недостатком известного устройства является слабая величина создаваемого магнитного потока, не позволяющая значительно увеличить сцепление колеса с рельсом, в связи с тем, что по требованиям вписывания устройства в габарит подвижного состава между электромагнитом и рельсом должен быть создан значительный воздушный зазор.A disadvantage of the known device is the low magnitude of the generated magnetic flux, which does not significantly increase the adhesion of the wheel to the rail, due to the fact that a significant air gap must be created between the electromagnet and the rail according to the requirements of fitting the device into the size of the rolling stock.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива в виде магнитного догружателя рельсового транспортного средства, содержащего смонтированные на боковой балке тележки вертикально расположенные гидроцилиндры, связанные с магнитом, траверсу, жестко связанную со штоками гидроцилиндров и шарнирно посредством тяг с магнитом, датчики усилий, связанные с приводом (см. В.В. Мишин, В.А. Зябрев, А.И. Лебедев, В.А. Салов и Э.М. Шляхов. Магнитный догружатель рельсового транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №1286453, Бюл. №430.01.87.).A device is known for preventing slipping of a locomotive in the form of a magnetic supercharger of a rail vehicle containing vertically mounted hydraulic cylinders mounted on a side beam of a trolley connected to a magnet, a beam, rigidly connected to the hydraulic cylinder rods and pivotally by means of rods with a magnet, force sensors associated with the drive (see V.V. Mishin, V.A. Zyabrev, A.I. Lebedev, V.A. Salov and E.M. Shlyakhov, Magnetic supercharger of a rail vehicle, USSR Copyright Certificate No. 1286453, Bull. )

Недостатком указанного устройства является дополнительное сопротивление движению, создаваемое вследствие контакта электромагнита с рельсом, что делает невозможным применение этого устройства на локомотиве в режиме тяги.The disadvantage of this device is the additional resistance to movement created due to the contact of the electromagnet with the rail, which makes it impossible to use this device on a locomotive in traction mode.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива путем увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее разрезное колесо с размещенными внутри электромагнитами (см. John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. Патент США US 709484 A, 24 февраля 1902 г.).A device is known for preventing slipping of a locomotive by increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to rails, comprising a split wheel with electromagnets located inside (see John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. US Patent US 709484 A, February 24, 1902).

Недостатком устройства является его низкая надежность вследствие большой концентрации нагрузок в контакте разрезного колеса с рельсом.The disadvantage of this device is its low reliability due to the high concentration of loads in the contact of the split wheel with the rail.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее катушку электромагнита, охватывающую диск колеса локомотива по хорде и подключенную к источнику тока (см. Wehner David Е. Electromagnetic traction increaser. Патент США US 2198928 А, 2 декабря 1936 г.).A device is known for preventing slipping of a locomotive, comprising an electromagnet coil enclosing a chord wheel of a locomotive wheel and connected to a current source (see Wehner David E. Electromagnetic traction increaser. US Patent US 2198928 A, December 2, 1936).

Недостатком устройства является его недостаточная эффективность, не позволяющая существенно увеличить сцепление колеса с рельсом. При намагничивании колеса катушкой электромагнита К (Фиг. 1), вследствие кривизны поверхности колеса по кругу катания, при радиусе колеса R величина расстояния Н между точкой на поверхности обода колеса и рельсом в вертикальном направлении увеличивается в зависимости от расстояния L от точки контакта по формуле

. Так, при радиусе колеса R=625 мм и L=100 мм расстояние Н равно 8 мм, а при увеличении расстояния вдвое (L₁=200 мм), расстояние H₁ становится равным 33 мм, т.е. увеличится вчетверо по сравнению с расстоянием Н. Увеличение расстояния от поверхности рельса до точки на поверхности колеса снижает магнитный поток, проходящий через рельс и колесо в данной точке колеса.The disadvantage of this device is its lack of effectiveness, which does not allow to significantly increase the adhesion of the wheel to the rail. When the wheel is magnetized by the coil of the electromagnet K (Fig. 1), due to the curvature of the surface of the wheel in the driving circle, with the radius of the wheel R, the distance H between the point on the surface of the wheel rim and the rail in the vertical direction increases depending on the distance L from the contact point according to the formula

. So, with a wheel radius of R = 625 mm and L = 100 mm, the distance H is 8 mm, and when the distance is doubled (L ₁ = 200 mm), the distance H ₁ becomes 33 mm, i.e. will increase fourfold compared to the distance N. Increasing the distance from the rail surface to a point on the wheel surface reduces the magnetic flux passing through the rail and the wheel at a given point on the wheel.

Известно устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, обеспечивающую электромагнитное сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода, установленную на оси колесной пары и подключенную к источнику питания с помощью проводов, причем намагничивающая катушка установлена на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, при этом токопроводящие провода размещены внутри тележки электровоза, (см. Б.П. Цалоев, Г.К. Пиранишвили. Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами. Патент РФ №2055748, опубл. 10.03.1996.).A device is known for preventing slipping of a locomotive containing a pair of wheels magnetizing a coil winding, providing electromagnetic coupling of wheels to rails, made of insulated wire, mounted on the axis of the wheelset and connected to a power source by wires, the magnetizing coil mounted on a frame, which is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which the rolling bearings are installed, placed at the end Am of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it, while the conductive wires are placed inside the cart of the electric locomotive, (see B.P. Tsaloev, G.K. Piranishvili. Device for increasing the adhesion of the wheelset of the electric locomotive with rails. RF patent №2055748 , publ. 10.03.1996.).

Недостаток данного устройства тот же, что и у описанного выше, вследствие того, что размещение катушки на оси колесной пары не устраняет увеличения расстояния между наружной поверхностью колеса в зоне действия магнитного поля и рельсом по мере удаления от точки контакта колеса с рельсом.The disadvantage of this device is the same as that described above, due to the fact that the placement of the coil on the axis of the wheelset does not eliminate the increase in the distance between the outer surface of the wheel in the magnetic field and the rail as it moves away from the point of contact of the wheel with the rail.

Известно (см. Лужнов, Ю.М., Прунцев, А.П. Влияние постоянного магнитного поля на трение твердых тел. - Труды МИИТ, 1974, вып. 467), что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от напряженности магнитного поля в пятне контакта и может быть повышен. Для более детального исследования влияния магнитного поля на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках (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). Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей контакта «сталь по стали» при создании сильных магнитных полей в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем на 20%. В настоящее время данное явление объясняется прежде всего эффектом магнитопластичности, одной из главной причин которого считают увеличение подвижности дислокаций при воздействии внешнего электромагнитного поля под влиянием электронных спинов, локализованных на дефектах кристаллической решетки (см. Полетаев В.А., Потемкин Д.А. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механические свойства стали. Вестник Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ). - 2007 №3. - С. 8-11).It is known (see Luzhnov, Yu.M., Pruntsev, AP The influence of a constant magnetic field on the friction of solids. - Proceedings of MIIT, 1974, issue 467) that the coefficient of friction (adhesion) in the metal-metal contact In addition to the physical properties of the friction pair, it depends on the magnetic field strength in the contact spot and can be increased. For a more detailed study of the influence of the magnetic field on the friction coefficient of the metal-metal system, tests were performed on special facilities (see V.P. Tikhomirov, V.I. Vorobyev, D.V. Vorobyov, G.V. Bagrov, M . I. Borzenkov, IA Butrin. Modeling of wheel-rail grip. Orel, Orel State Technical University, 2007, pp. 95-101). The test results showed that for the investigated steel-to-steel contact models, when creating strong magnetic fields in the zone of their contact, it is possible to increase the friction coefficient (adhesion) by more than 20%. At present, this phenomenon is explained primarily by the magnetoplasticity effect, one of the main reasons for which is the increase in the mobility of dislocations when exposed to an external electromagnetic field under the influence of electron spins localized on defects in the crystal lattice (see Poletaev V.A., Potemkin D.A. analysis of the influence of a magnetic field on the mechanical properties of steel. Herald of the Ivanovo State Energy University (IGEU). - 2007 No. 3. - P. 8-11).

Известно, что равнодействующая F сил трения в зоне контакта будет равна сумме сил, действующих на единичных неровностяхIt is known that the resultant F of the friction forces in the contact zone will be equal to the sum of the forces acting on individual irregularities

F=ΣFi=ΣFiмол+ΣFiмex,F = ΣFi = ΣFi mol + ΣFi mol,

где ΣFiмол - сумма сил молекулярной составляющей трения на единичных поверхностях, a ΣFiмex - сумма сил механической составляющей трения на единичных поверхностях. Таким образом, суммарная сила трения зависит от фактической площади касания контактирующих поверхностей, (см. Чичинадзе А.В., Берлинер Э.М., Браун Э.Д. и др., под общ. ред. А.В. Чичинадзе. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника). М. Машиностроение, 2003. С. 19).where ΣFi mol is the sum of the forces of the molecular component of friction on unit surfaces, and ΣFi mol is the sum of the forces of the mechanical component of friction on unit surfaces. Thus, the total friction force depends on the actual contact area of the contacting surfaces, (see Chichinadze A.V., Berliner E.M., Brown E.D. et al., Ed. By A.V. Chichinadze. , wear and lubrication (tribology and tribotechnology). M. Engineering, 2003. S. 19).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющее ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами (см. Патент на полезную модель №163519, Российская Федерация, МПК В61С 15/08, B60L 15/20. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами [Текст] / Воробьев В.И., Новиков В.Г., Измеров О.В., Корчагин В.О., Авдащенко B.C., Моспанова М.Ю. Опубл. 20. 07. 2016, бюл. №20.).A device for preventing locomotive slipping containing a pair of wheels magnetizing a coil in the form of a coil made of an insulated wire, connected to a power source using wires and mounted on the axis of a pair of wheels on a frame that is fixedly mounted on an electric locomotive trolley is selected as a prototype of the proposed utility model and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheel pairs inside it, and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes (see Utility Model Patent No. 163519, Russian Federation, IPC B61C 15/08, B60L 15/20. Device to increase the adhesion of the driving wheels of a locomotive with rails [Text] / Vorobev V.I., Novikov V.G., Izmerov O.V., Korchagin V.O., Avdashchenko BC, Mospanova M.YU. Publ. 20. 07. 2016, Bulletin No. 20.).

Недостаток прототипа заключается в том, что в нем не предусмотрено регулирование тока намагничивающей обмотки. При движении локомотива закрепленные на буксе ферромагнитные сердечники, через которые проходит магнитный поток, остаются неподвижными относительно колес, совершающих вращательное движение. Одновременно ферромагнитные сердечники движутся поступательно относительно неподвижных рельсов. Это приводит к изменению магнитного потока как в колесах, так и в рельсах, и к появлению в металле колес и рельсов вихревых токов, что создает дополнительные потери энергии на тягу локомотива. Отсутствие регулирования тока намагничивающей обмотки приводит к повышенному расходу энергии на создание магнитного потока и при этом не исключает возникновения буксования в случаях, когда при ухудшении условий сцепления (например, прохождение кривых участков пути) магнитный поток оказывается недостаточен для создания достаточной силы трения между колесом и рельсом.The disadvantage of the prototype is that it does not provide for the regulation of the current of the magnetizing winding. When the locomotive moves, the ferromagnetic cores fixed to the axle box, through which the magnetic flux passes, remain stationary relative to the wheels making a rotational movement. At the same time, the ferromagnetic cores move progressively relative to the fixed rails. This leads to a change in the magnetic flux both in the wheels and in the rails, and to the appearance of eddy currents in the wheels and rails in the metal, which creates additional energy losses on the locomotive traction. The lack of regulation of the magnetizing current leads to increased energy consumption for the creation of a magnetic flux and does not exclude the possibility of slipping in cases where, when the adhesion conditions deteriorate (for example, the passage of curved path sections), the magnetic flux is insufficient to create sufficient friction between the wheel and the rail .

Известно, что маневровые тепловозы развивают расчетную силу тяги, близкую к предельной по условиям сцепления, при небольших скоростях (обычно 9…11 км/ч). При скоростях около 25 км/ч сила тяги маневрового локомотива составляет примерно 10% от сцепного веса локомотива, что практически исключает возможность буксования даже при рельсах, загрязненных маслом. Таким образом, для маневрового локомотива применение устройств, увеличивающих силу сцепления, требуется при скорости движения ниже 25 км/ч.It is known that shunting diesel locomotives develop a design traction force close to the maximum in terms of adhesion at low speeds (usually 9 ... 11 km / h). At speeds of about 25 km / h, the traction force of the shunting locomotive is approximately 10% of the grip weight of the locomotive, which virtually eliminates the possibility of slipping even with oil-contaminated rails. Thus, for a shunting locomotive, the use of devices that increase traction is required at speeds below 25 km / h.

Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение потерь энергии на тягу маневрового локомотива и уменьшения скольжения колес по рельсам за счет того, что ток в намагничивающую обмотку подается только при появлении возможности буксования локомотива и регулируется в зависимости от ухудшения условий сцепления.The technical result of the claimed utility model is to reduce the energy loss on the traction of a shunting locomotive and to reduce the sliding of the wheels along the rails due to the fact that the current is supplied to the magnetizing winding only when the locomotive can slip and is regulated depending on the deterioration of adhesion conditions.

Технический результат достигается тем, что устройство для предотвращения буксования локомотива, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненную из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, и имеющем ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами, содержит ролик, лежащий на рельсе и связанный с буксой, электропривод подъема ролика, два датчика частоты вращения, один из которых связан с осью колесной пары, а другой с роликом, два усилителя, соединенных с датчиками частоты вращения, при этом коэффициент усиления усилителя, соединенного с датчиком частоты вращения, связанного с осью колесной пары, выше коэффициента усиления усилителя, соединенного с датчиком частоты вращения, связанного с роликом во столько раз, во сколько диаметр колеса колесной пары больше диаметра ролика, два блока сравнения, два блока уставки, два ключа, один из которых находится в цепи питания катушки, а другой в цепи электропривода подъема ролика и размыкатель.The technical result is achieved in that a device for preventing slipping of a locomotive containing a pair of wheels magnetizing a coil winding made of an insulated wire, connected to a power source using wires and mounted on the axis of a pair of wheels on a frame that is fixedly mounted on an electric locomotive trolley and located coaxially with the axis of the wheelset with a clearance in which rolling bearings are installed located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside , and having ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes, contains a roller lying on the rail and connected to the axle box, an electric roller lifting drive, two speed sensors, one of which is connected to the axle of the wheel pairs, and the other with a roller, two amplifiers connected to speed sensors, while the gain of the amplifier connected to the speed sensor associated with the axis of the wheelset is higher than the gain of the amplifier, connected with the speed sensor associated with the roller as many times as the diameter of the wheelset is larger than the diameter of the roller, two comparison units, two setpoint units, two keys, one of which is located in the power supply circuit of the coil, and the other in the electric drive circuit for raising the roller and breaker.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 2 изображен общий вид устройства для предотвращения буксования локомотива, а на фиг. 3 - разрез по сердечнику устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 2 shows a general view of a device for preventing slipping of a locomotive, and FIG. 3 is a section through the core of the device to increase the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails.

Предлагаемое устройство для предотвращения буксования локомотива (Фиг. 2, Фиг. 3.) содержит колесную пару с колесами 1 и осью 2, на которой расположена намагничивающая обмотка в виде катушки 3, выполненной из изолированного провода и подключенной к источнику питания 4 (ИП) с помощью проводов. Катушка 3 установлена на каркасе 5, который расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения 6, размещенные по торцам каркаса 5 с возможностью вращения оси колесной пары внутри него. Ферромагнитные сердечники 7, связанные с буксами 8, размещены над рельсами 9 по хордам колес 1 колесной пары с постоянными зазорами между кругами катания колес 1 и сердечниками 7 и между сердечниками 7 и рельсами 9.The proposed device to prevent slipping of the locomotive (Fig. 2, Fig. 3.) contains a pair of wheels with wheels 1 and axle 2, on which there is a magnetizing winding in the form of a coil 3 made of an insulated wire and connected to a power source 4 (IP) with using wires. The coil 3 is mounted on the frame 5, which is located coaxially with the axis of the wheelset with a clearance, in which the rolling bearings 6 are installed, placed at the ends of the frame 5 with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it. Ferromagnetic cores 7 associated with axle boxes 8 are placed above the rails 9 along the chords of the wheels 1 of the wheelset with constant gaps between the wheels 1 and the cores 7 and between the cores 7 and the rails 9.

Ролик 10 лежит на рельсе 9 и связан с буксой 8, устройство содержит электропривод 11 подъема ролика 10, датчик частоты вращения 12, связанный с осью 2 колесной пары,, датчик частоты вращения 13, связанный с роликом 10, два усилителя 14 (УС1) и 15 (УС2), соединенных с датчиками частоты вращения соответственно 12 и 13, при этом коэффициент усиления усилителя 14 (УС1), соединенного с датчиком частоты вращения 12, связанного с осью 2 колесной пары, выше коэффициента усиления усилителя 15 (УС2), соединенного с датчиком частоты вращения 13, связанного с роликом 10 во столько раз, во сколько диаметр колеса 1 колесной пары больше диаметра ролика 10, два блока сравнения 16 (БС1) и 17 (БС2), два блока уставки 18 (У1) и 19 (У2), ключ 20 (К1), находящийся в цепи питания катушки 3, ключ 21 (К2), находящийся в цепи электропривода 11 подъема ролика 7 и размыкатель 22.The roller 10 lies on the rail 9 and is connected to the axle box 8, the device comprises an electric drive 11 for raising the roller 10, a rotational speed sensor 12 connected to the axle 2 of the wheel pair, a rotational speed sensor 13 connected to the roller 10, two amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) connected to the speed sensors 12 and 13, respectively, while the gain of the amplifier 14 (US1) connected to the speed sensor 12 associated with the axis 2 of the wheelset is higher than the gain of the amplifier 15 (US2) connected to a speed sensor 13 associated with the roller 10 in so about the time, what is the diameter of the wheel 1 of the pair of wheels larger than the diameter of the roller 10, two comparison units 16 (BS1) and 17 (BS2), two setpoint units 18 (U1) and 19 (U2), a key 20 (K1) located in the circuit power supply coil 3, the key 21 (K2), located in the circuit of the electric drive 11 of the lifting roller 7 and the circuit breaker 22.

Устройство предотвращения буксования локомотива работает следующим образом.A device for preventing slipping of a locomotive operates as follows.

При движении маневрового тепловоза с небольшой скоростью ролик 10 катится по рельсу 9 без проскальзывания, поскольку момент сопротивления, создаваемый датчиком частоты вращения 12, незначителен. Датчики частоты вращения 12 и 13 вырабатывают сигналы, пропорциональные скорости движения, которые поступают соответственно на входы усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2). Поскольку коэффициент усиления усилителя 14 (УС1), соединенного с датчиком частоты вращения 12, связанного с осью 2 колесной пары, выше коэффициента усиления усилителя 15 (УС2), соединенного с датчиком частоты вращения 13, связанного с роликом 10 во столько раз, во сколько диаметр колеса 1 колесной пары больше диаметра ролика 10, сигналы на выходах усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2) одинаковы. Сигналы с выхода усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2) поступают на входы блока сравнения 16 (БС1), на еще один вход блока сравнения 16 (БС1) поступает сигнал с выхода блока уставки 18 (У1), соответствующий заданному предельному значению скорсоти скольжения колеса 1 относительно рельса 9, и определяемый по результату тяговых испытаний. Если сигналы с выходов усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2) равны, или их разница меньше, чем величина сигнала с выхода блока уставки 18 (УС1), на выходе блока сравнения 16 (БС1) не возникает сигнала.When the shunting locomotive moves at low speed, the roller 10 rolls along the rail 9 without slipping, since the moment of resistance created by the speed sensor 12 is negligible. The speed sensors 12 and 13 generate signals proportional to the speed of movement, which are respectively fed to the inputs of amplifiers 14 (US1) and 15 (US2). Since the gain of the amplifier 14 (US1) connected to the speed sensor 12 connected to the axle 2 of the wheelset is higher than the gain of the amplifier 15 (US2) connected to the speed sensor 13 connected to the roller 10 as many times as the diameter the wheels 1 of the wheelset are larger than the diameter of the roller 10, the signals at the outputs of the amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) are the same. The signals from the output of amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) are fed to the inputs of the comparison unit 16 (BS1), another input of the comparison unit 16 (BS1) receives a signal from the output of the setpoint unit 18 (U1), corresponding to a given limit value of the sliding velocity wheels 1 relative to the rail 9, and determined by the result of traction tests. If the signals from the outputs of the amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) are equal, or their difference is less than the value of the signal from the output of the setpoint unit 18 (US1), there is no signal at the output of the comparison unit 16 (BS1).

Сигнал с выхода усилителя 14 (УС1) также поступает на вход блока сравнения 17 (БС2). На другой вход блока сравнения 17 (БС2) поступает сигнал от блока уставки 19 (У2), соответствующий заданному предельному значению скорости, при которой возможно буксование маневрового тепловоза. Если величина сигнала с выхода усилителя 14 (УС1) меньше величины сигнала от блока уставки 19 (У2), на выходе блока сравнения 17 (БС2) сигнала не возникает.The signal from the output of the amplifier 14 (US1) is also fed to the input of the comparison unit 17 (BS2). At the other input of the comparison unit 17 (BS2), a signal is received from the setpoint unit 19 (U2) corresponding to a predetermined speed limit value at which slipping of a shunting locomotive is possible. If the magnitude of the signal from the output of amplifier 14 (US1) is less than the magnitude of the signal from setpoint unit 19 (U2), no signal arises at the output of comparison unit 17 (BS2).

При возникновении буксования соотношение частоты вращения датчиков частоты вращения 12 и 13 перестает быть обратно пропорциональным соотношению диаметров колеса 1 и ролика 10, и между сигналами с выходов усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2) возникает разница. Когда разница сигналов с выходов усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2) становится больше величины сигнала с выхода блока уставки 18 (У1), на выходе блока сравнения 16 (БС1) возникает сигнал, который поступает на вход ключа 20 (К1), приводит к открытию ключа 20 (К1), и ток от источника питания 4 (ИП) проходит по катушке 3. Катушка 3 создает магнитный поток, который проходит через ось 2, ферромагнитные сердечники 7 и контакт колес 1 с рельсами 9, что приводит к увеличению коэффициента сцепления колес 1 с рельсами 9 и прекращению буксования.When slippage occurs, the ratio of the speed of the speed sensors 12 and 13 ceases to be inversely proportional to the ratio of the diameters of the wheel 1 and the roller 10, and a difference arises between the signals from the outputs of the amplifiers 14 (US1) and 15 (US2). When the difference of the signals from the outputs of the amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) becomes larger than the signal from the output of the setpoint unit 18 (U1), a signal appears at the output of the comparison unit 16 (BS1), which is fed to the input of the key 20 (K1), to the opening of the key 20 (K1), and the current from the power source 4 (IP) passes through the coil 3. The coil 3 creates a magnetic flux that passes through the axis 2, the ferromagnetic cores 7 and the contact of the wheels 1 with the rails 9, which leads to an increase in the coefficient clutch wheels 1 with rails 9 and the termination of slipping.

При увеличении скорости движения тепловоза сигнал с выхода усилителя 14 (УС1) становится больше, чем сигнал с выхода блока уставки 19 (У2), на выходе блока сравнения 17 (БС2) появляется сигнал, который поступает на вход ключа 21 (К2), приводит к открытию ключа 20 (К2), и ток от источника питания 4 (ИП) поступает на электропривод 11 подъема ролика 10. Электропривод 11 поднимает ролик 10, прекращая его контакт с рельсом 7 и тем самым предотвращая износ ролика 7 и возможность повреждения ролика 7 от ударов при прохождении неровностей пути на большой скорости. Одновременно ток от источника питания 4 (ИП) поступает на размыкатель 22, который размыкает цепь питания катушки 3 и предотвращает подачу в нее тока при появлении разности сигналов с выходов усилителей 14 (УС1) и 15 (УС2). Таким образом, при движении маневрового тепловоза с большой скоростью, когда буксования не происходит, в колесах и рельсах не наводится вихревых токов.When the locomotive’s speed increases, the signal from the output of amplifier 14 (US1) becomes larger than the signal from the output of setpoint unit 19 (U2), a signal appears at the output of comparison unit 17 (BS2), which is fed to the input of key 21 (K2), leading to the opening of the key 20 (K2), and the current from the power source 4 (IP) is supplied to the electric drive 11 lifting the roller 10. The electric drive 11 raises the roller 10, ceasing its contact with the rail 7 and thereby preventing wear of the roller 7 and the possibility of damage to the roller 7 from impacts when passing uneven paths at high speed. At the same time, the current from the power source 4 (IP) is supplied to the circuit breaker 22, which opens the power supply circuit of the coil 3 and prevents the current from flowing into it when the difference between the signals from the outputs of the amplifiers 14 (US1) and 15 (US2) appears. Thus, when the shunting locomotive moves at high speed, when slippage does not occur, eddy currents are not induced in the wheels and rails.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что использование предлагаемого устройства для предотвращения буксования локомотива позволяет снизить потери, вызванные вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в колесах и рельсе, снизить расход энергии на создание магнитного поля, благодаря тому, что магнитное поле создается только при появлении возможности буксования колес, а значения тока поддерживаются на минимально-необходимом уровне, а также уменьшить вероятность буксования за счет прогнозирования возможности его возникновения.The technical and economic effect of the claimed utility model is that the use of the proposed device to prevent slipping of the locomotive can reduce losses caused by eddy currents induced by the magnetic field in the wheels and rail, reduce energy consumption for creating a magnetic field, due to the fact that the magnetic field is created only when the possibility of slipping of the wheels appears, and the current values are maintained at the minimum necessary level, and also reduce the likelihood of slipping due to forecasting I am the possibility of its occurrence.

Claims

A device for preventing slipping of a locomotive, comprising a magnetizing winding in the form of a coil, made of an insulated wire, connected to a power source using wires and mounted on the axis of the wheelset on the frame, which is fixedly mounted on the cart of the electric locomotive and located coaxially with the axis of the wheelset with a gap, in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it and having ferromagnetic cores placed above the relays with constant gaps between the wheels and the rails associated with axle boxes, characterized in that the device comprises a roller lying on the rail and connected with the axle box, an electric roller lifting drive, two speed sensors, one of which is connected to the axle of the wheel pair, and the other with a roller, two amplifiers connected to speed sensors, while the gain of the amplifier connected to the speed sensor connected to the axis of the wheelset is higher than the gain of the amplifier connected to the speed sensor you have the rotation associated with the roller as many times as the diameter of the wheelset is larger than the diameter of the roller, two comparison units, two setpoint units, while the inputs of the first comparison unit receive signals from the output of the amplifiers and the output of the first setpoint unit, and the inputs the second comparison unit receives a signal from the output of the first amplifier and - a signal from the second setpoint unit corresponding to a predetermined speed limit value at which slipping of a shunting diesel locomotive is possible, two keys, one of which is in the power circuit Ia coil, and the other - in a chain drive roller and lifting the breaker, which receives current from the power source and which opens the coil circuit.