RU225101U1 - Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенной к источнику питания с помощью проводов и установленной на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения несомкнутых концов индукторов, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на корпусе моторно-осевого подшипника и подключенный к блоку измерения сигналов, связанного с последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и блоком сравнения, к которому параллельно подключены блок установки и ключ, включенный между источником питания и катушкой, немагнитная втулка выполнена в виде полого цилиндра с фланцем, соединенным с диском зубчатого колеса болтовым соединением, и связана с осью через колесо колесной пары посредством ступицы, опирающейся на колесо колесной пары и соединенной с колесом колесной пары болтовым соединением. Отличительной особенностью предлагаемого устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами является то, что устройство содержит измерительный блок, вход которого подключен к датчику продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов, и логический элемент «ИЛИ», выход которого соединен с ключом, а один из входов соединен с выходом статистического анализатора сигналов, при этом блок сравнения подключен к ключу через другой вход логического элемента «ИЛИ». Предложенное устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами позволяет увеличить производительность локомотива путем увеличению его силы тяги, что достигается за счет предотвращения снижения коэффициента сцепления при скольжении колесной пары по росту сцепления колес с рельсами благодаря включению устройства раньше, чем скольжение колесной пары по рельсу приведет к возникновению автоколебаний вследствие наличия измерительного блока, вход которого подключен к датчику продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов.

Description

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для повышения тягового усилия локомотива за счет увеличения сцепления ведущих колес с рельсами.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, 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).

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.

Известен магнитный догружатель рельсового транспортного средства, содержащий 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. Авторское свидетельство СССР №1286453).

Недостатком указанного устройства является дополнительное сопротивление движению, создаваемое вследствие контакта электромагнита с рельсом, что делает невозможным применение этого устройства на локомотиве в режиме тяги.

Известно устройство для 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.).

Недостатком устройства является его низкая надежность вследствие большой концентрации нагрузок в контакте разрезного колеса с рельсом.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, 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.).

Недостатком устройства является его недостаточная эффективность, не позволяющая существенно увеличить сцепление колеса с рельсом вследствие ограниченного пространства для размещения электромагнита и необходимостью больших зазоров между неподвижным электромагнитом и вращающимся колесом, во избежание заклинивания колеса при попадании в зазор камешков балласта и случайно оказавшихся на пути костылей, болтов и гаек. Испытания тепловоза ТЭМ2УС с катушкой электромагнита, охватывающей диск колеса по хорде, показали увеличение сцепных свойств лишь на 4%. (см. Е.А. Ситников, И.Н. Родионов, В.П. Гриневич. Исследования по повышению тяговых свойств маневровых тепловозов путем применения электромагнитного увеличения сцепления и более оптимальных схем соединения тяговых электродвигателей. ОтчетВНИТИ №И-108-82, Коломна, 1982 г., лист 46).

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее 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, катушка размещена между диском колеса колесной пары и большим зубчатым колесом, каркас связан с корпусом редуктора, подшипники качения размещены с одного торца каркаса катушки и связаны со статором тягового электродвигателя, устройство содержит датчик продольного усилия, размещенный на тяге подвески, осредняющий фильтр, сумматор, блок установки и ключ, при этом при реализации локомотивом силы тяги в подвеске, препятствующей повороту тягового электродвигателя вокруг оси, возникает усилие, и на выходе датчика продольного усилия появляется сигнал, который поступает на вход осредняющего фильтра, с выхода осредняющего фильтра сигнал поступает на один из входов сумматора, на второй вход которого поступает сигнал от блока установки, если величина сигнала с выхода осредняющего фильтра становится меньше величины сигнала от блока установки, на выходе сумматора возникает сигнал, который поступает на вход ключа, ключ открывается, и от источника питания на катушку поступает ток, величина которого пропорциональна величине сигнала с выхода сумматора (см. патент РФ на полезную модель №194613).

Недостатком данного устройства является то, что оно может быть применено только для тягового привода, в котором малое зубчатое колесо тяговой передачи расположено между роторными подшипниками тягового электродвигателя, в то время, как на большинстве отечественных магистральных и маневровых тепловозов малое зубчатое колесо расположено консольно на конце вала тягового электродвигателя, вследствие чего тяговая передача расположена ближе к колесному центру, чем в данном устройстве, и место между большим зубчатым колесом и диском колесного центра недостаточно для размещения катушки.

Известно устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами, 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. патент РФ №2055748).

Недостаток указанного устройства состоит в том, что при использовании его на тележке грузового локомотива с опорно-осевым приводом указанное устройство имеет низкую эффективность, поскольку остов тягового электродвигателя при опорно-осевом приводе расположен близко к оси колесной пары (см. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л., «Энергия», 1977, С. 25, рис. 1-4), что не позволяет выполнить катушку с габаритами, обеспечивающими требуемую величину магнитного потока.

Известно устройство для увеличения сцепления колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового двигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на остове тягового двигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку (см. патент РФ на полезную модель №196905).

Недостаток устройства тот же, что и указанного выше, поскольку остов тягового электродвигателя при опорно-осевом приводе расположен близко к оси колесной пары, что ограничивает пространство для размещения катушки.

Известны дугостаторные и кольцевые электрические двигатели, в которых передача момента осуществляется бесконтактно электромагнитным полем (см. Толкачев Э.А. Дугостаторные и линейные синхронные машины с магнитоэлектрическим возбуждением. Изд-во ЛГУ, 1975, С. 127.). Известно, что в дугостаторном двигателе ротор представляет собой часть окружности (см. Бурмакин A.M. Низкоскоростной дугостаторный асинхронный двигатель для станков-качалок малодебитных нефтяных скважин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Екатеринбург, 2011, С. 7 рис. 1), что позволяет приблизить наружную поверхность катушки к ротору двигателя в месте, не занимаемом дуговым статором (в выемке, если суммарная длина одного или нескольких дуговых статоров больше половины длины окружности с радиусом, равным радиусу дуги статора, но меньше длины окружности с радиусом, равным радиусу дуги статора). Известно, что особенности конструкции, принципа действия и энергетики дугостаторных асинхронных электродвигателей обуславливают возможность их использования в системе тягового привода локомотивов (см. А.И. Ивахин. Варианты реализации и динамические свойства асинхронного тягового привода локомотивов с дугостаторными электродвигателями / «Тяжелое машиностроение», №10, М., НПО "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", 2012, с. 21).

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, отличающееся тем, что статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения концов индукторов, удаленных друг от друга, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора (см. патент РФ на полезную модель №208748).

Недостаток устройства заключается в том, что при работе локомотива на участках пути, где сила тяги, требуемая для движения состава, может быть реализована без воздействия магнитного поля на контакт колеса с рельсом, пропускание тока по намагничивающей обмотке приводит к дополнительному расходу энергии за счет потерь в самой намагничивающей обмотке и вследствие дополнительного сопротивления движению от возникновения вихревых токов в движущихся деталях экипажной части, в которых создается магнитный поток.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения несомкнутых концов индукторов, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на корпусе моторно-осевого подшипника и подключенный к блоку измерения сигналов, связанного с последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и блоком сравнения, к которому параллельно подключены блок установки и ключ, включенный между источником питания и катушкой (см. патент РФ на полезную модель №213746).

Недостаток устройства заключается в том, что из-за небольшой толщины немагнитной втулки часть магнитного потока, создаваемого катушкой, замыкается через зубчатое колесо и корпус тягового электродвигателя, что уменьшает магнитный поток, протекающий через контакт колеса и рельса, снижая тем самым сцепление колеса с рельсом и производительность локомотива, поскольку возможность увеличения магнитного поля, создаваемого катушкой, ограничена размерами катушки и допустимым нагревом проводов катушки.

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).

Наиболее близким к заявляемому является устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенной к источнику питания с помощью проводов и установленной на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения несомкнутых концов индукторов, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на корпусе моторно-осевого подшипника и подключенный к блоку измерения сигналов, связанного с последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и блоком сравнения, к которому параллельно подключены блок установки и ключ, включенный между источником питания и катушкой, немагнитная втулка выполнена в виде полого цилиндра с фланцем, соединенным с диском зубчатого колеса болтовым соединением, и связана с осью через колесо колесной пары посредством ступицы, опирающейся на колесо колесной пары и соединенной с колесом колесной пары болтовым соединением (см. патент РФ на полезную модель № 216864).

Недостатком устройства является то, что включение устройства производится уже после начала скольжения колеса по рельсу, приводящему к возникновению автоколебаний колесной пары. При начале скольжения колеса по рельсу снижается коэффициент трения между колесом и рельсом, что ограничивает максимальную реализуемую силу тяги и производительность локомотива.

Известно, что при скольжении колес по рельсу меняется спектральная плотность продольных ускорений колесной пары (см. Коропец П.А. Прогнозирование боксования колесных пар локомотива по характеристикам динамических процессов в системе «экипаж-тяговый привод-путь». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ростов-на-Дону, 2007 - С. 11-13), что вызывает изменения спектральных плотностей продольных ускорений буксы и присоединенных к ней частей экипажа. При этом обнаружение начинающего боксования производится на 1,2…1,8 секунд раньше, чем его регистрация с помощью штатного реле боксования.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение производительности локомотива путем увеличения сцепления коле с рельсами за счет включения устройства до начала скольжения колеса по рельсу.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащем намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенной к источнику питания с помощью проводов и установленной на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения несомкнутых концов индукторов, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на корпусе моторно-осевого подшипника и подключенный к блоку измерения сигналов, связанного с последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и блоком сравнения, к которому параллельно подключены блок установки и ключ, включенный между источником питания и катушкой, немагнитная втулка выполнена в виде полого цилиндра с фланцем, соединенным с диском зубчатого колеса болтовым соединением, и связана с осью через колесо колесной пары посредством ступицы, опирающейся на колесо колесной пары и соединенной с колесом колесной пары болтовым соединением, устройство содержит измерительный блок, вход которого подключен к датчику продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов, и логический элемент «ИЛИ», выход которого соединен с ключом, а один из входов соединен с выходом статистического анализатора сигналов, при этом блок сравнения подключен к ключу через другой вход логического элемента «ИЛИ».

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, а на фиг. 2 – поперечное сечение тягового электродвигателя и оси колесной пары.

Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами (фиг. 1) содержит намагничивающую обмотку 1 в виде катушки 2 из изолированного провода, подключенную к источнику 3 питания с помощью проводов 4 и установленную на каркасе 5. Катушка 2 размещена между моторно-осевыми подшипниками 6 тягового электродвигателя 7, размещенного в корпусе 8. Каркас 5 катушки 2 выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя 7 вдоль оси 9 колесной пары 10, причем зубчатое колесо 11 и кожух 12 редуктора, закрепленного на корпусе 8, соединены с осью 9 колесной пары 10 через немагнитную втулку 13. Каркас 5 катушки 2 закреплен на корпусе 8 тягового электродвигателя 7 с помощью кожуха 14. Датчик 15 продольных ускорений размещен на корпусе моторно-осевого подшипника 6 и подключен к блоку 16 измерения сигналов, который через последовательно соединенные полосовой фильтр 17, выпрямитель 18 и блок 19 сравнения связи с блоком 20 установки и ключом 21, включенным между источниками 3 питания и катушкой 2. Статор 22 тягового электродвигателя 7 (фиг. 2) выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов 23. Длина каждого из индукторов 23 по наружной стороне будет равна L_и=πR_иϕ/180, где R_и - радиус индуктора 23 по наружной стороне, а ϕ - угол между торцами индуктора 23 в градусах. Поскольку, ϕ<180°, то L_и меньше, чем длина полуокружности с радиусом, равным R_и, и два индуктора 23 вместе образуют лишь часть окружности. Концы индукторов 23 соединены друг с другом со стороны, противоположной оси 9 колесной пары 10, по линии В₁В₂, а противоположные концы индукторов 23 не сомкнуты друг с другом. Корпус 8 тягового электродвигателя 7 имеет выемку в месте расположения концов индукторов 23, удаленных друг от друга. Выемка закрыта кожухом 14. Расстояние L от наружной поверхности каркаса 5 катушки 2 до центра вала 24 тягового электродвигателя 7 меньше, чем величина R_и (радиус индуктора 23 по наружной стороне). Немагнитная втулка 13 выполнена в виде полого цилиндра с фланцем 25, соединенным с диском зубчатого колеса 11 болтовым соединением 26, и связана с осью 9 колесной пары 10 через колесо 27 колесной пары 10, посредством ступицы 28, опирающейся на колесо 27 колесной пары 10 и соединенной с колесом 27 колесной пары 10 болтовым соединением 29.

Устройство содержит измерительный блок 30, вход которого подключен к датчику 15 продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов 31, и логический элемент «ИЛИ» 32, выход которого соединен с ключом 21, а один из входов соединен с выходом статистического анализатора сигналов 31, при этом блок 19 сравнения подключен к ключу 21 через другой вход логического элемента «ИЛИ» 32.

Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами работает следующим образом.

При пропускании по катушке 2 тока от источника 3 питания возникает магнитный поток, проходящий через ось 9 колесной пары, оба колеса колесной пары и рельсы (на рисунке фиг. 1 не показаны), что приводит к изменению физико-механических свойств в зоне контакта металлических тел (колес с рельсами) и изменяет коэффициент сцепления колес с рельсами. Кожух 14 препятствует попаданию пыли и грязи внутрь тягового электродвигателя 7.

Благодаря выполнению статора 22 тягового электродвигателя 7 в виде двух дугообразных индукторов 23, не сомкнутых друг с другом со стороны оси 9 колесной пары 10, и наличии в корпусе 8 тягового электродвигателя 7 выемки появляется возможность для увеличения магнитного потока, проходящего через колеса и рельсы, путем увеличения наружного диаметра катушки 2, поскольку наружный диаметр каркаса 5 катушки 2, в отличие от рассмотренных выше аналогов, можно при той же самой величине централи тяговой передачи и передаточного отношения увеличить до размеров, при которых расстояние от наружной поверхности каркаса 5 катушки 2 до центра вала 24 тягового электродвигателя 7 меньше, чем величина радиуса индуктора 23 по наружной стороне, так как катушка 2 располагается в выемке.

При движении локомотива возникают продольные ускорения колесной пары 10, которые регистрируются датчиком продольных ускорений 15, связанным со входом измерительного блока 30, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине продольных ускорений, который поступает на входы статистического анализатора сигналов 31. Сигнал с выхода датчика продольных ускорений 15 также поступает на вход блока 16 измерения сигналов. Сигнал с выхода блока 16 измерения сигналов поступает на вход полосового фильтра 17, который пропускает только сигнал с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний колесной пары 10, во избежание ложных срабатываний устройства. При отсутствии скольжения колесной пары 10 по рельсу сигнал на выходе измерительного блока 30 меняется случайным образом. Статистический анализатор сигналов 31 определяет статистические характеристики случайного сигнала, сравнивает их с эталонными, и, если расхождение не превышает пороговых значений, определенных в результате испытаний, на выходе статистического анализатора 31 не возникает сигнала. Сигнал на выходе полосового фильтра 17 определяется составляющими случайного сигнала, совпадающими по частоте с полой пропускания полосового фильтра 17. Сигнал с выхода полосового фильтра 17 выпрямляется выпрямителем 18 и поступает на вход блока 19 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал от блока 20 установки, величина которого определяется на основании результатов испытаний. Сигнал с выхода выпрямителя 18, определяемый составляющими случайного сигнала, совпадающими по частоте с полой пропускания полосового фильтра 17, меньше величины сигнала с выхода блока 20 установки, на выходе блока 19 сравнения сигнал не появляется. На выходах статистического анализатора 31 и блока сравнения 19 не возникает сигнала, на входах логического элемента «ИЛИ» 32 не возникает сигнала, на выходе логического элемента «ИЛИ» 32 не возникает сигнала, ключ 21 остается закрытым и ток от источника 3 питания на катушку 2 не подается.

В случае загрязнения поверхности катания колесной пары 10, ухудшения условий сцепления колесной пары 10 с рельсом, приводящих к началу проскальзывания колесной пары 10 по рельсу, расхождение статистических характеристики случайного сигнала и эталонных сигналов превышает пороговое значение, определенное в результате испытаний, и на выходе статистического анализатора сигналов 31 появляется сигнал, пропорциональный превышению порогового значения расхождения статистических характеристик случайного сигнала и эталонных сигналов, который поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 32 и с выхода последнего на ключ 21. Ключ 21 открывается и подает ток от источника 3 питания на катушку 2, возникает магнитный поток, проходящий через ось 9 колесной пары 10, оба колеса колесной пары 10 и рельсы, что приводит к изменению физико-механических свойств в зоне контакта металлических тел (колес с рельсами) и повышает коэффициент сцепления колес с рельсами.

Повышение сцепления колес с рельсами приводит к прекращению проскальзывания колесной пары 10 по рельсам. Расхождение статистических характеристики случайного сигнала, поступающего на вход статистического анализатора 31 и эталонных сигналов, становится меньше порогового значения, на выходе статистического анализатора сигналов 31 сигнал прекращается и не поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 32, на выходе логического элемента «ИЛИ» 32 сигнал прекращается и не поступает на ключ 21. Ключ 21 закрывается и ток от источника 3 питания перестает течь через катушку 2.

В случае, если при скольжении колесной пары 10 по рельсу в силу случайных факторов расхождение статистических характеристики случайного сигнала и эталонных сигналов не превысит порогового значения и на выходе статистического анализатора 31 не появится сигнал, то при дальнейшем скольжении колесной пары 10 по рельсу возникают фрикционные автоколебания, которые приводят к периодическим изменениям крутящего момента в оси 9, периодическим продольным ускорениям моторно-осевых подшипников 6 и появлению периодически изменяющихся сигналов на выходе датчика 15 продольных ускорений и выходе блока 16 измерения сигналов. Периодически изменяющийся сигнал с выхода блока 16 измерения сигналов поступает на вход полосового фильтра 17, который пропускает только сигнал с частотой, соответствующей частоте собственных колебаний колесной пары 10, во избежание ложных срабатываний устройства. Сигнал с выхода полосового фильтра 17 выпрямляется выпрямителем 18 и поступает на вход блока 19 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал от блока 20 установки, величина которого определяется на основании результатов испытаний. Если величина сигнала с выхода выпрямителя 18 больше величины сигнала с выхода блока 20 установки, на выходе блока 19 сравнения появляется сигнал, который поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 32 и с выхода последнего на ключ 21. Ключ 21 открывается и подает ток от источника 3 питания на катушку 2, возникает магнитный поток, проходящий через ось 9 колесной пары 10, оба колеса колесной пары 10 и рельсы, что приводит к изменению физико-механических свойств в зоне контакта металлических тел (колес с рельсами) и повышает коэффициент сцепления колес с рельсами.

Технико-экономический эффект заявленной полезной модели заключается в том, что благодаря наличию измерительного блока, вход которого подключен к датчику продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов, включение устройства происходит раньше, чем скольжение колесной пары по рельсу приведет к возникновению автоколебаний, что предотвращает снижение коэффициента сцепления при скольжении колесной пары по рельсу и позволяет реализовать более высокую силу тяги локомотива и повысить производительность локомотива.

Claims (1)

1. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее намагничивающую обмотку в виде катушки из изолированного провода, подключенной к источнику питания с помощью проводов и установленной на каркасе, катушка размещена между моторно-осевыми подшипниками тягового электродвигателя, каркас катушки выполнен из немагнитного материала и неподвижно закреплен на корпусе тягового электродвигателя вдоль оси колесной пары, причем зубчатое колесо и кожух редуктора соединены с осью колесной пары через немагнитную втулку, статор тягового электродвигателя выполнен в виде двух одинаковых дугообразных индукторов, длина каждого из которых по наружной стороне меньше длины полуокружности с радиусом, равным наружному радиусу индуктора, концы индукторов соединены друг с другом со стороны, противоположной оси колесной пары, корпус тягового электродвигателя имеет выемку в месте расположения несомкнутых концов индукторов, закрытую кожухом, каркас катушки закреплен на корпусе тягового электродвигателя с помощью кожуха, а расстояние от наружной поверхности катушки до центра вала тягового электродвигателя меньше, чем величина наружного радиуса индуктора, устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на корпусе моторно-осевого подшипника и подключенный к блоку измерения сигналов, связанного с последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и блоком сравнения, к которому параллельно подключены блок установки и ключ, включенный между источником питания и катушкой, немагнитная втулка выполнена в виде полого цилиндра с фланцем, соединенным с диском зубчатого колеса болтовым соединением, и связана с осью через колесо колесной пары посредством ступицы, опирающейся на колесо колесной пары и соединенной с колесом колесной пары болтовым соединением, отличающееся тем, что устройство содержит измерительный блок, вход которого подключен к датчику продольных ускорений, а выход – к входу статистического анализатора сигналов, и логический элемент «ИЛИ», выход которого соединен с ключом, а один из входов соединен с выходом статистического анализатора сигналов, при этом блок сравнения подключен к ключу через другой вход логического элемента «ИЛИ».