RU2279649C1 - Method of determining load applied to railway wheel by brake block - Google Patents
Method of determining load applied to railway wheel by brake block Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279649C1 RU2279649C1 RU2005104634/28A RU2005104634A RU2279649C1 RU 2279649 C1 RU2279649 C1 RU 2279649C1 RU 2005104634/28 A RU2005104634/28 A RU 2005104634/28A RU 2005104634 A RU2005104634 A RU 2005104634A RU 2279649 C1 RU2279649 C1 RU 2279649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic wave
- wheel
- force
- pressing
- determining
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к способам определения сил нажатия тормозных колодок на колеса железнодорожных вагонов.The invention relates to railway transport, in particular to methods for determining the forces of pressing brake pads on the wheels of railway cars.
Известен способ определения и проверки сил нажатия тормозных колодок на колеса железнодорожных вагонов, заключающийся в том, что сначала определяют для нового стояночного тормоза или берут (принимают) известное значение передаточного числа рычажной передачи стояночного тормоза и передаточное отношение червячной передачи стояночного тормоза железнодорожного вагона, а затем рассчитывают силу нажатия тормозной колодки на колесо от действия стояночного тормоза с учетом большого количества параметров и размерных характеристик кинематических цепей [1].A known method for determining and checking the forces of pressing brake pads on the wheels of railway cars, which consists in first determining for a new parking brake or taking (accepting) a known value of the gear ratio of the lever parking brake and the gear ratio of the worm gear of the parking brake of a railway car, and then calculate the force of pressing the brake pads on the wheel from the action of the parking brake, taking into account the large number of parameters and dimensional characteristics of the kinematics iCal chains [1].
Однако указанный способ обладает невысокой точностью, так как определение реальной силы нажатия тормозной колодки на колесо ведется чисто расчетным путем и не учитываются все параметры рычажной передачи.However, this method has low accuracy, since the determination of the real force of pressing the brake pads on the wheel is carried out purely by calculation and does not take into account all the parameters of the linkage.
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран способ определения статической силы нажатия тормозной колодки на колесо, заключающийся в том, что действие тормозной колодки на колесо моделируют с помощью измерительного устройства, размещаемого вместо колодки между поверхностью колеса и тормозного башмака и содержащего в качестве чувствительного элемента тензопреобразователи [2]. При приложении к измерительному устройству силы, равной силе нажатия реальной тормозной колодки, происходит деформация тонкой металлической пластины, находящейся в контакте с колесом. Эта деформация регистрируется мостовой схемой, в плечах которой находятся тензопреобразователи, преобразующие возникающие деформации в электрический сигнал, пропорциональный действующей на измерительное устройство силе нажатия.As a prototype of the claimed technical solution, the method for determining the static force of pressing the brake pads on the wheel is selected, which consists in simulating the effect of the brake pads on the wheel using a measuring device placed instead of the pads between the surface of the wheel and the brake shoe and containing strain gauges as a sensitive element [ 2]. When a force equal to the pressing force of a real brake shoe is applied to the measuring device, a thin metal plate in contact with the wheel is deformed. This deformation is recorded by a bridge circuit, in the shoulders of which are strain gauges that convert the resulting deformations into an electrical signal proportional to the pressing force acting on the measuring device.
Недостатком известного способа является высокая трудоемкость в процессе определения сил нажатия большого количества колодок, например комплекта колодок пассажирского или грузового вагона, обусловленная необходимостью демонтажа каждой колодки в процессе определения ее силы нажатия.The disadvantage of this method is the high complexity in the process of determining the pressing forces of a large number of blocks, for example, a set of blocks of a passenger or freight car, due to the need to dismantle each block in the process of determining its pressing force.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, - снижение трудоемкости определения силы нажатия тормозной колодки на железнодорожное колесо.The technical result that can be obtained by using the invention is to reduce the complexity of determining the force of pressing the brake pads on a railway wheel.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения силы нажатия тормозной колодки на железнодорожное колесо, в котором размещают на поверхности колеса чувствительный элемент и деформируют его под действием механических усилий, вводят в чувствительный элемент ультразвуковую волну, снимают калибровочную зависимость t1=f(H) времени распространения t1 ультразвуковой волны от величины, приложенной к чувствительному элементу силы нажатия Н в отсутствие тормозной колодки, регистрируют время распространения t2 ультразвуковой волны при размещении тормозной колодки на чувствительном элементе и приложении к колодке силы нажатия и определяют действующую силу нажатия по зависимости t1=f(Н) и величине t2. При этом осуществляют наклонный ввод ультразвуковой волны в чувствительный элемент, а ее частоту выбирают больше 5 МГц.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the force of pressing the brake pads on a railway wheel, in which a sensitive element is placed on the wheel surface and deformed by mechanical forces, an ultrasonic wave is introduced into the sensitive element, and the calibration dependence t 1 = f (H ) the propagation time t 1 of the ultrasonic wave from the value applied to the sensitive element of the pressing force N in the absence of a brake pad, record the propagation time t 2 ultra sound wave when placing the brake pads on the sensing element and applying the pressing force to the shoe, and determine the effective pressing force according to the dependence t 1 = f (N) and the value of t 2 . In this case, oblique input of the ultrasonic wave into the sensing element is carried out, and its frequency is chosen to exceed 5 MHz.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически изображено устройство, при помощи которого реализуется заявляемый способ; на фиг.2 иллюстрируется распространение ультразвуковых (УЗ) волн в чувствительном элементе.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 schematically shows a device by which the inventive method is implemented; figure 2 illustrates the propagation of ultrasonic (ultrasound) waves in a sensitive element.
Устройство для реализации заявляемого способа включает чувствительный элемент - акустическую пластину 1 с известными линейными размерами - длиной L и толщиной d, пьезопреобразователь (выполняющий функции излучателя и приемника УЗ-волн) 2, совмещенный с наклонной призмой и расположенный на ненагружаемом торце пластины 1, генератор ультразвуковых волн 3 и вычислительный блок 4. Пластина 1 выполнена из материала с малым акустическим сопротивлением, например стали, толщиной 2-3 мм. Для снижения неоднородности переходов "пластина - колодка" и "пластина - колесо" между пластиной 1 - с одной стороны, и колодкой 5 и колесом 6 - с другой стороны, размещаются изоляторы 7, выполненные, например, в виде резиновой мембраны. Крепление устройства может осуществляться как с помощью магнита на колесо, так и с помощью пружины на колодку.A device for implementing the proposed method includes a sensing element - an acoustic plate 1 with known linear dimensions - length L and thickness d, a piezoelectric transducer (acting as a transmitter and receiver of ultrasonic waves) 2, combined with an inclined prism and located on the unloaded end of the plate 1, an ultrasonic generator waves 3 and the computing unit 4. The plate 1 is made of a material with low acoustic impedance, for example steel, with a thickness of 2-3 mm. To reduce the heterogeneity of the transitions "plate - block" and "plate - wheel" between the plate 1 - on the one hand, and the block 5 and the wheel 6 - on the other hand, are insulators 7, made, for example, in the form of a rubber membrane. The device can be mounted either with a magnet on a wheel or with a spring on a block.
Измерение усилия прижима тормозной колодки 5 к поверхности железнодорожного колеса 6 осуществляется следующим образом.The measurement of the clamping force of the brake pads 5 to the surface of the railway wheel 6 is as follows.
Первый этап - калибровка. Пластина 1 размещается на поверхности колеса 6 и в отсутствие тормозной колодки 5 нагружается изменяющейся (например, ступенчато с определенным шагом) нагрузкой, диапазон изменения которой соответствует реальному диапазону силы нажатия колодки 5 к колесу 6 в условиях эксплуатации. Посредством пьезопреобразователя 2 осуществляется наклонный ввод в пластину 1 ультразвуковых колебаний. Частота УЗ-колебаний F выбирается большей 5 МГц, так как при меньшей частоте большая часть энергии УЗ-волны не отражается от деформированных верхних слоев кристаллической решетки пластины 1 и уходит из пластины 1 через ее боковые поверхности.The first step is calibration. The plate 1 is placed on the surface of the wheel 6 and, in the absence of the brake pad 5, is loaded with a varying (for example, stepwise with a certain step) load, the range of change of which corresponds to the actual range of the pressing force of the pad 5 to the wheel 6 under operating conditions. By means of a
Характер распространения УЗ-волн в материале акустической пластины 1 показан на фиг.2.The nature of the propagation of ultrasonic waves in the material of the acoustic plate 1 is shown in figure 2.
Величина h определяет длину хода фронта волны за один периодThe value of h determines the stroke length of the wave front in one period
Число переотражений n УЗ-волны составитThe number of reflections n of the ultrasonic wave is
На практике для измерения силы нажатия колодки L выбирается равной ≈130 мм, d≈1 мм, α=30 градусов, тогда h=1,155 мм, n=225. При деформации пластины 1, равной, например, 5 мкм, замедление фронтальной скорости УЗ-волны соответствует пути, проходимому УЗ-волной - 5n=1,125 мм. Эта величина вполне может быть разрешима типичным пьезопреобразователем, что подтверждает возможность практической реализации заявляемого способа.In practice, to measure the pressing force of the pad, L is chosen equal to ≈130 mm, d≈1 mm, α = 30 degrees, then h = 1,155 mm, n = 225. When the plate 1 is deformed, for example, equal to 5 μm, the deceleration of the frontal velocity of the ultrasonic wave corresponds to the path traveled by the ultrasonic wave - 5n = 1.125 mm. This value may well be solvable by a typical piezoelectric transducer, which confirms the possibility of practical implementation of the proposed method.
Измерение силы нажатия основано на том факте, что приложение к пластине 1 силы H, ориентированной перпендикулярно ее боковым поверхностям, приводит к деформации кристаллической решетки верхних слоев пластины 1 и формированию дополнительной границы раздела сред - между напряженной и ненапряженной областями пластины 1, от которой происходит переотражение УЗ-волны. Как следствие, фронтальная скорость УЗ-волны растет. Снятие калибровочной зависимости заключается в измерении времени прихода отраженной УЗ-волны t1 от величины силы H.The measurement of the pressing force is based on the fact that the application of a force H to the plate 1, oriented perpendicular to its lateral surfaces, leads to the deformation of the crystal lattice of the upper layers of the plate 1 and the formation of an additional interface between the stressed and unstressed regions of the plate 1, from which rereflection occurs Ultrasound waves. As a result, the frontal velocity of the ultrasonic wave is increasing. Removing the calibration dependence consists in measuring the arrival time of the reflected ultrasonic wave t 1 from the magnitude of the force H.
После снятия калибровочной зависимости t1=f(Н) на пластину 1 устанавливается тормозная колодка 5 и определяется время прихода t2 отраженной УЗ-волны в условиях реально действующей силы нажатия. Затем по измеренной величине t2 и калибровочной зависимости t1=f(Н) определяется действующая сила нажатия.After removing the calibration dependence t 1 = f (H), the brake shoe 5 is installed on the plate 1 and the arrival time t 2 of the reflected ultrasound wave is determined under the conditions of a real pressing force. Then, from the measured value of t 2 and the calibration dependence t 1 = f (N), the effective pressing force is determined.
Таким образом, по сравнению со способом-прототипом заявляемый способ характеризуется значительно меньшей трудоемкостью, так как демонтаж колодки в процессе общего испытания всего комплекта тормозных колодок осуществляется только один раз - на этапе калибровки.Thus, in comparison with the prototype method, the claimed method is characterized by significantly less laboriousness, since the dismantling of the shoe during the general test of the entire set of brake shoes is carried out only once - at the calibration stage.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент РФ №2097240, кл. В 61 Н 13/34, 1997 г.1. RF patent No. 2097240, cl. B 61 H 13/34, 1997
2. Патент США №5038605, НКИ 73/129, 1991 г. (прототип).2. US patent No. 5038605, NKI 73/129, 1991 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005104634/28A RU2279649C1 (en) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | Method of determining load applied to railway wheel by brake block |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005104634/28A RU2279649C1 (en) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | Method of determining load applied to railway wheel by brake block |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2279649C1 true RU2279649C1 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36830772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005104634/28A RU2279649C1 (en) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | Method of determining load applied to railway wheel by brake block |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279649C1 (en) |
-
2005
- 2005-02-21 RU RU2005104634/28A patent/RU2279649C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8327709B2 (en) | Method and apparatus for nondestructive evaluation and monitoring of materials and structures | |
Aggelis et al. | Experimental study of surface wave propagation in strongly heterogeneous media | |
Othman et al. | A modified servo-hydraulic machine for testing at intermediate strain rates | |
US5714688A (en) | EMAT measurement of ductile cast iron nodularity | |
US20230228720A1 (en) | Method, System, Device, and Medium for Online Stress Monitoring without Baseline Data based on Single-Mode Multi-Frequency Signal Fusion | |
Biwa et al. | Evaluation of interface wave velocity, reflection coefficients and interfacial stiffnesses of contacting surfaces | |
CN107490446B (en) | Ultrasonic nondestructive testing method for stress of high-speed rail wheel pair tread | |
JP2001235454A (en) | Consolidometer of soil and its test method | |
CN111077030A (en) | Device and method for testing dynamic mechanical properties of concrete under high strain rate | |
Rosalie et al. | Variation in the group velocity of Lamb waves as a tool for the detection of delamination in GLARE aluminium plate-like structures | |
Mori et al. | Transmission characteristics of the S0 and A0 Lamb waves at contacting edges of plates | |
EP1471350A2 (en) | Apparatus for in-situ nondestructive acoustic measurement of young's modulus of plate structures | |
Jin et al. | Single-impact nonlinear resonant acoustic spectroscopy for monitoring the progressive alkali–silica reaction in concrete | |
RU2279649C1 (en) | Method of determining load applied to railway wheel by brake block | |
Pullin et al. | Modal analysis of acoustic emission signals from artificial and fatigue crack sources in aerospace grade steel | |
Kim et al. | Characterization of the crack depth in concrete using self-compensating frequency response function | |
Headings et al. | Speed of sound measurement in solids using polyvinylidene fluoride (PVDF) sensors | |
Hasegawa et al. | Acoustoelastic birefringence effect in wood I: effect of applied stresses on the velocities of ultrasonic shear waves propagating transversely to the stress direction | |
Clark et al. | Fatigue load monitoring in steel bridges with Rayleigh waves | |
Obadat et al. | Full-scale field evaluation of microelectromechanical system-based biaxial strain transducer and its application in fatigue analysis | |
EP0322446B1 (en) | Bond strength measurement of composite panel products | |
JP4059836B2 (en) | Spring constant measuring device | |
SU938069A1 (en) | Force pickup | |
Hasegawa et al. | Acoustoelastic birefringence effect in wood III: ultrasonic stress determination of wood by acoustoelastic birefringence method | |
JPH06123663A (en) | Measuring method of dynamic load |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070222 |