RU2071037C1 - Вагонные весы - Google Patents

Abstract

Использование: взвешивание вагонов на ходу. Сущность изобретения: вагонные весы содержат жестко закрепленные на лафетах 3 в виде стаканов 4 опоры 5, на которых установлены рельсовые вставки 6 по две с каждой стороны, основные рельсы 1, разделенные короткими рельсами 7, смонтированные на лафетах 3 и шпалах 8. Система взвешивания с преобразователем измеренного веса 44 от измерительных датчиков 9 передает данные на ЭВМ 54. Опорная пята рельсовой вставки установлена в колпаке 11 стакана, опирающегося фланцами 12 на края выполненных для них отверстий 13 лафетов 3. Основные рельсы соединены с короткими рельсами 7 посредством накладок 14 П-образной формы, установленных на шейках рельсов 2, 7 с возможностью охвата рельсовой вставки 6. Каждый измерительный датчик 9 выполнен магнитоанизотропным, первичная и вторичная обмотки из медного провода которого размещены в цилиндрических отверстиях параллелепипедного сердечника, выполненного из магнитоупругого сплава, например 44НХТЮ. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам взвешивания на железнодорожном транспорте, преимущественно грузовых вагонов.

Известно весовое устройство, содержащее на двух опорах рельсовый участок с наклеенным на него датчиком (заявка ФРГ N 1275783, кл. 42 f 10, 1968).

Недостатком устройства является низкая точность измерения веса движущихся вагонов, так как наклейка датчиков на изгибающийся рельсовый участок железнодорожного пути недолговечна, требует постоянного наблюдения и замены вышедших из строя, кроме того затруднена тарировка датчиков устройства.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату являются вагонные весы, содержащие раздельно от основных рельсов рельсового пути жестко закрепленные на лафетах в виде стаканов опоры, на которых установлены рельсовые вставки по два с каждой стороны и разделенные короткими рельсами, смонтированными на лафетах и шпалах, и систему взвешивания с измерительными датчиками, размещенными в стаканах под соответствующей рельсовой вставкой, опорная пята которой установлена в колпаке стакана, опирающегося фланцами на края выполненного в лафете для него отверстия
(патент США N 4401175, кл. 177-163, 1983).

Недостаток известных весов состоит в ненадежной работе и низкой точности взвешивания из-за возникающих перекосов и отклонений от вертикальных опор рельсовых вставок при взвешивании движущихся вагонов.

Предлагаемое устройство решает задачу повышения точности взвешивания и надежности работы за счет более устойчивой установки измерительных датчиков относительно рельсового пути.

Поставленная цель достигается тем, что у вагонных весов, содержащих раздельно от рельсового пути рельсовые вставки, установленные с возможностью ограниченного вертикального перемещения на опорах относительно основания, измерительные датчики размещены в корпусах между опорами рельсовых вставок. Корпуса измерительных датчиков смонтированы по два с каждой стороны рельсового пути под каждой вставкой, длина которой должна быть не более расстояния между осями колес вагонов и не менее расстояния между осями колес одной вагонной тележки каждого вагона. Каждое основание весов выполнено в виде смонтированного на шпалах под рельсом лафета, в полой направляющей которого установлена с возможностью вертикального перемещения рельсовая вставка, имеющая снизу жестко закрепленный прямоугольный элемент, размещенный с возможностью стопорения винтами в полой направляющей и цилиндрический элемент, размещенный в крышке корпуса измерительного датчика. Последний выполнен в виде стакана с двойными стенками, в котором размещены соосно вертикальной оси цилиндрического элемента пуансон, регулировочная шайба и шаровой шарнир, установленный в ограничителях, нижний из которых жестко закреплен на измерительном датчике, а верхний на пуансоне, установленном с возможностью контакта с цилиндрическим элементом через регулировочную шайбу в крышке стакана. При этом внутренние стенки последнего выполнены с возможностью охвата измерительного датчика с опорой и шарового шарнира с пуансоном, а фланец наружных стенок стакана вертикально установлен в отверстие лафета с возможностью фиксации в указанной полой направляющей. Нижние ограничители выполнены с прямоугольным выступом, установленным в соответствующем углублении стакана. Предлагаемые весы, обладая указанными существенными признаками, позволяют взвешивать грузовые вагоны, а благодаря указанным отличительным признакам у них повышается надежность и точность взвешивания движущихся вагонов. В известных весах-аналогах (источники, указанные выше) не обеспечивается надежность и точность работы из-за отклонений от вертикали тензометрических датчиков.

Новизна предлагаемых весов, характеризуется совокупностью их отличительных признаков: выполнение опор из установленных под рельсовыми вставками в стаканах вкладышей, регулировочных прокладок, пуансонов с шаровыми шарнирами, причем стаканы жестко закреплены фланцами на лафетах. Кроме этого отличается размещением и креплением рельсов, подкладок и накладок, а также - самих датчиков.

Указанными свойствами не обладает ни одно из известных устройств. Следовательно, предполагаемое техническое решение обладает существенными признаками.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведен общий вид описываемых весов; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг.3 сечение по А-А на фиг. 1; на фиг.4 сечение по Б-Б на фиг.1; на фиг.5 узел 1; на фиг. 6 - сечение по В-В на фиг.5; на фиг.7 сечение по Г-Г на фиг.4; на фиг.8 - сечение по Д-Д на фиг.4; на фиг.9 магнитоанизотропный датчик; на фиг. 10 - измерение магнитного поля датчика под нагрузкой; на фиг.11 электронная схема весов; на фиг. 12 тактограмма; на фиг.13 сигнал по взвешиванию вагонов; на фиг.14 зависимость входного сигнала от нагрузки и на фиг.15 схема установки весов.

Вагонные весы содержат раздельно от основных рельсов 1 рельсового пути 2, жестко закрепленные на лафетах 3 в виде стаканов 4, поры 5. В стаканах установлены рельсовые вставки 6 по две с каждой стороны и разделенные по длине короткими рельсами 7, смонтированными в средней части лафетов 3 на шпалах 8. Система взвешивания состоит из четырех измерительных датчиков 9, размещенных в стаканах 4 под соответствующей рельсовой вставкой 6. Опорная пята 10 последней установлена в колпаке 11 стакана 4, опирающегося фланцами 12 на края выполненного для них отверстия 13 в лафете 3.

Основные рельсы 1 соединены с короткими рельсами 7 посредством накладок 14

образной формы, установленных на шейках указанных рельсов 1,7 с возможностью охвата рельсовых вставок 6. Рельсовые вставки 6 вставлены в колпаки 11 стаканов 4 с фиксацией регулировочными винтами 15, а короткие рельсы 7 и концевые участки основных рельсов 1 уложены на одном уровне на подкладках 16 увеличенной высоты, жестко закрепленных на лафетах 3 дополнительно имеющих кольцевые прокладки 17 для колпаков 11 стаканов 4 с рельсовыми вставками 6, которые размещены на том же, что и указанные рельсы 1,7 уровне. Под шпалы 8 рельсового пути 2 и лафеты 3 уложен металлический лист 17. При этом каждый измерительный датчик 9 выполнен магнитоанизотропным, первичная 19 и вторичная 20 обмотки из медного провода (например, ПЛШО 0,49), которого размещены перпендикулярно друг другу в четырех цилиндрических отверстиях 21 параллелепипедного сердечника 22, выполненного из магнитоупругого сплава с верхним 23 и нижним 24 упорами. Верхний упор 23 выполнен со сферическим углублением 25 под шарик 26, размещенный между ним и пуансоном 27, установленным в отверстии крышки 28 стакана 4 с возможностью контакта выступающей из колпака 11 опорной пяты 10 рельсовой вставки 6. А нижний упор 24 выполнен прямоугольным и установлен в соответствующее ему прямоугольное углубление 29 в донной части стакана 4. Пуансон 27 может иметь для шарика 26 собственное сферическое углубление. Между пуансоном 27 и опорной пятой 10 установлена регулировочная шайба 30. Измерительные датчики 9 закрыты кожухом 31. С наружной стороны на каждой рельсовой вставке 6 смонтированы фиксаторы зазоров 32. Для них между рельсовыми вставками 6, короткими 7 и основными 1 рельсами на накладках 14 выполнены вырезы 33. Каждый фиксатор 32 состоит из двух вытянутых вдоль указанных рельсов опор (стержней) 34, 35 с округлой торцевой поверхностью и навитых на них свободно выступающих концах с выпуском цилиндрических пружин 36,37. По центру фиксатора зазоров 32 в цилиндрических пружинах 36,37 свободно установлено "плавающее" звено 38, округлые торцевые поверхности которого установлены с возможностью контакта с округлыми поверхностями различных опор 34,35. Цилиндрические пружины 36,37 размещены между ограничителями 39,40, выполненными в виде шайб, жестко закрепленных на концах каждой опоры 34,35 и "плавающего" звена 38. Система обработки сигналов с каждого измерительного датчика 9 состоит из выпрямителя 41 с фильтром 42 и усилителя-детектора 43. Преобразователь измеренного веса 44 содержит компаратор 45, счетчик 46, цифро-аналоговый преобразователь 47 и операционный усилитель 48. Кроме этого система имеет тригер 49, логический элемент 40, усилители 51, постоянно-запоминающее устройство 52, мультиплексоры 53 и ЭВМ 54.

Весы работают следующим образом.

Взвешиваемый грузовой вагон наезжает на рельсовый путь 2, прокатывается по основным рельсам 1, коротким рельсам 7 и рельсовым вставкам 6. Последние передают вертикальные усилия от веса вагона через пуансоны 27, регулировочные шайбы 30 и шарики 26 на соответствующие измерительные датчики 9. Рельсовые вставки 6 с помощью хвостовиков прямоугольного элемента фиксируются точно по вертикальной оси рельсов 1,6,7, воспринимая и гася горизонтальные динамические нагрузки от колес вагонов на измерительные датчики 9. Точность установки рельсовых вставок 6 по горизонтали на одном уровне с верхней поверхностью головок рельсов 1,6,7 достигается подбором толщины регулировочной шайбы 30. Передача вертикальной нагрузки (веса вагона) строго по центру рабочей площадки измерительного датчика 9 обеспечивается шариком 26, верхним упором 23 с пуансоном 27, который заходит в отверстие крышки 28, надеваемого на стакан 4 колпака 11 и строго центральным размещением измерительных датчиков 9 внутри стаканов 4 в отверстиях 13 лафетов 3. Работа фиксаторов 32 осуществляется при сжатии пружины 36 с одной стороны и растяжении пружины 37 с другой стороны или наоборот в зависимости от направления движения вагонов. Их замена в вырезах 33 накладок 14

образной формы производится при сжатии пружин 36,37 к ограничителям 39,40 опор 34,35 и поднятии рельсовой вставки 6 с промежуточным звеном 38 при снятой крышке 28 стакана 4. Снимается колпак 11 и вынимается измерительный датчик 9 из стакана 4. За счет указанного на фиг. 2 4 размещения опор 5 на шпалах 8 и металлическом листе 18, установки рельсовых вставок 6 на подкладках 16 и кольцевых прокладках 17 и выполнения прямоугольного элемента на рельсовой вставке происходит фиксация в вертикальном положении параллелепипедного сердечника 22 измерительного датчика 9 в соответствующем углублении на дне стакана 4.

Первичные обмотки 19 измерительных датчиков 9 подключены к источнику переменного тока V1 (с частотой 50 или 500 Гц). При воздействии колес вагона на измерительные датчики 9 силой Р происходит изменение положения магнитного потока Ф под углом α (фиг.10). Со вторичной обмотки 21 датчика сигнал поступает на выпрямитель 41 и фильтр 42 измерительного моста R-C, выпрямленное напряжение с которого поступает на усилитель-детектор 42. С выхода последнего сигнал передается на преобразователь 44. Далее с компаратора 45 приходит на триггер 49 фиксации кода, с логическим элементом 50, разрешение счета на котором происходит с логической схемы или, например, путевого датчика (на фигуре не показано). Стоповый сигнал приходит на счетчик 46 преобразователя 44, который заполнен частотой опорного сигнала 1Мгц. С выходов счетчика 46 сигнал подается на входы цифроаналогового преобразователя 47 с операционным усилителем 48. Полученное аналоговое напряжение V_a преобразуется на выходе 16 и сравнивается с измеряемым напряжением на компараторе 45. В случае превышения Va компаратор 45 через инвертор логический элемент ИЛИ 50 вырабатывает сигнал остановки счета преобразователя 47 и преобразует полученный код с помощью адресного пространства в линейную величину. Значение выходного кода V_a коммутируется мультиплексорами 53. Сигналы с выходов счетчика 46 через усилители 51 поступают на входы постоянно-запоминающего устройства 52, которые содержат апроксимирующую весовую функцию V₂ f(Р).

Далее полученный код пересылается в сеть ЭВМ 54 побайтно мультиплексором 53. Остальные три ячейки датчиков 9 имеют одинаковые с приведенным описанием элементы. Форма сигналов веса движущегося вагона изображена на фиг.13. На фиг 14 показаны экспериментальные зависимости для измерительных датчиков 9 магнитоанизотропного типа с параллелепипедным сердечником из сплава 44 НХТЮ. На фиг.15 показано расстояние между рельсовыми вставками 6 Lp.в. которое должно быть не более расстояния между осями колес соседних вагонов L_с.в. и не менее расстояния между осями колес одной вагонной тележки каждого вагона Lв. т. Если L_р.в. больше расстояния L_с.в., тогда не формируется сигнал прохождения (счета) вагона на вставке 6, так как первое колесо тележки последующего вагона успевает наехать на первую рельсовую вставку 6, в момент, когда второе колесо последней тележки предыдущего вагона находится на второй рельсовой вставке 6. В случае, когда L_р.в. меньше расстояния L_в.т., то рельсовые вставки 6 не будут заняты одновременно и взвешивания не произойдет. То есть должно быть соблюдено условие:
(L_p.в. 2lв.)<L_с.в.<L_p.в.,
где l_в. длина рельсовой вставки 6. Дополнительно в составе вагонных весов находится логический блок, обеспечивающий выполнение измерений в момент прохода вагонной тележки через середину рельсовых вставок 6. Алгоритм работы блока заключается в измерении времени прохода вагонной тележки между последовательно расположенными датчиками 9. Время измерения определяется относительно момента захода тележки на все четыре датчика 9 следующим образом:

где Т время прохода колеса, расстояние между двумя последовательными датчиками,
L_р.в. расстояние между рельсовыми вставками 6,
L_в.т. межосевое расстояние тележки.

Возможен вариант определения нахождения колес вагона на центральных участках рельсовых вставок 6 более простым способом.

При касании первого колеса, первой по ходу движения рельсовой вставки 6 происходит запуск программы ЭВМ 54. Открывается счет импульсов в счетчике ЭВМ. После запоминания их количество необходимо сдвинуть результат на один разряд вправо. В момент наезда первого колеса на вторую рельсовую вставку 6 происходит считывание импульсов со счетчика до его обнуления. При этом колеса вагонной тележки устанавливаются по центрам рельсовых вставок 6 и происходит съем сигналов с измерительных датчиков 9, то есть взвешивание одной тележки вагона. Таким же образом происходит взвешивание второй тележки. При суммировании получается вес вагона. Эффективность вагонных весов заключается в высокой точности поколесного взвешивания вагонов на пунктах коммерческого осмотра поездов за счет раздельной установки датчиков под рельсовыми вставками в специально оборудованных лафетах и повышения жесткости железнодорожного пути с уложенным под ними металлическим листом.

Claims (2)

1. Вагонные весы, содержащие раздельно от основных рельсов рельсового пути жестко закрепленные на лафетах в виде стаканов опоры, на которых установлены рельсовые вставки по две с каждой стороны и разделенные короткими рельсами, смонтированными на лафетах и шпалах, и систему взвешивания с измерительными датчиками, размещенными в стаканах под соответствующей рельсовой вставкой, опорная пята которой установлена в колпаке стакана, опирающегося фланцами на края выполненного в лафете для него отверстия, отличающиеся тем, что основные рельсы соединены с короткими рельсами посредством накладок П-образной формы, установленных на шейках рельсов с возможностью охвата рельсовых вставок, которые вставлены в колпаки стаканов с фиксацией регулировочными винтами, а короткие рельсы и концевые участки основных рельсов уложены на одном уровне на подкладке увеличенной высоты, жестко закреплены на лафетах, имеющих кольцевые прокладки для колпаков стаканов с рельсовыми вставками, которые размещены на том же, что и указанные рельсы, уровне, причем под шпалы рельсового пути и лафеты уложен металлический лист.

2. Вагонные весы по п. 1, отличающиеся тем, что каждый измерительный датчик выполнен магнитоанизотропным, первичная и вторичная обмотки из медного провода которого размещены перпендикулярно друг другу в цилиндрических отверстиях параллелепипедного сердечника со скошенными краями, выполненного из магнитоупругого сплава, например 44 НХТЮ, а сердечник заключен в скрепленные между собой две прямоугольные рамки с установленными на них посредством полых скоб верхним и нижним упорами.

Images