RU2749445C1 - Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving - Google Patents
Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749445C1 RU2749445C1 RU2020125348A RU2020125348A RU2749445C1 RU 2749445 C1 RU2749445 C1 RU 2749445C1 RU 2020125348 A RU2020125348 A RU 2020125348A RU 2020125348 A RU2020125348 A RU 2020125348A RU 2749445 C1 RU2749445 C1 RU 2749445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- side frame
- vertical
- lateral forces
- output signals
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано в сфере железнодорожного транспорта, а именно для измерения и регистрации вертикальных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона.The invention relates to the field of technical diagnostics and can be used in the field of railway transport, namely for measuring and recording the vertical and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset when the car is moving.
Известен способ измерения вертикальных сил (Анисимов, П.С. Испытания вагонов: монография / П.С. Анисимов. - М.: Маршрут, 2004. - 197 с.), включающий в себя установку двух тензорезисторов: активного и компенсационного, на верхнюю наружную часть верхнего пояса боковой рамы, в надбуксовой зоне, в сечении вертикальной внутренней челюстной направляющей, Т-образно по отношению друг к другу или в виде креста. При этом активный тензорезистор устанавливается вдоль волокон, а компенсационный - поперек волокон.There is a known method for measuring vertical forces (Anisimov, P.S. Testing of cars: monograph / P.S. Anisimov. - M .: Route, 2004. - 197 p.), Including the installation of two strain gauges: active and compensation, on the upper the outer part of the upper belt of the side frame, in the over-axle zone, in the section of the vertical inner jaw guide, T-shaped in relation to each other or in the form of a cross. In this case, the active strain gage is installed along the fibers, and the compensating one - across the fibers.
Известен способ измерения вертикальных сил (ГОСТ 33788-2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества. - М.: Стандартинформ, 2016. - 41 с.), включающий в себя установку двух активных тензорезисторов на поверхности радиуса, образованного зоной перехода от верхнего пояса к наклонному поясу боковой рамы, и двух компенсационных тензорезисторов.A known method for measuring vertical forces (GOST 33788-2016. Freight and passenger cars. Test methods for strength and dynamic qualities. - M .: Standartinform, 2016. - 41 p.), Including the installation of two active strain gauges on the surface of the radius formed zone of transition from the upper belt to the inclined belt of the side frame, and two compensation strain gauges.
Общим недостатком известных способов является погрешность при определении вертикальных сил, связанная с влиянием продольных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона, и отсутствие возможности определения численных значений боковых сил.A common disadvantage of the known methods is the error in determining the vertical forces associated with the influence of longitudinal and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset when the car is moving, and the inability to determine the numerical values of the lateral forces.
Известен способ измерения вертикальных сил (Ушкалов В.Ф. К вопросу о влиянии продольных усилий, действующих на боковую раму тележки грузового вагона, на показатели его вертикальной динамики / В.Ф. Ушкалов, Ю.С. Ромен, А.В. Заверталюк, В.И. Рубан // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. - 2005. - №8. - С. 112-114), включающий в себя установку четырех тензорезисторов на верхний пояс боковой рамы, в надбуксовой зоне, в сечении вертикальной внутренней челюстной направляющей. При этом два тензорезистора устанавливаются на верхнюю наружную часть верхнего пояса боковой рамы, а оставшиеся два тензорезистора - на нижнюю наружную часть верхнего пояса боковой рамы.A known method for measuring vertical forces (Ushkalov V.F. To the question of the influence of longitudinal forces acting on the side frame of a freight car bogie on the indicators of its vertical dynamics / V.F. Ushkalov, Y.S. Romen, A.V. Zavertalyuk, V.I. Ruban // Science and progress of transport. Bulletin of the Dnepropetrovsk National University of Railway Transport. - 2005. - No. 8. - P. 112-114), including the installation of four strain gauges on the upper belt of the side frame, in the over-axle zone, in the section of the vertical internal jaw guide. In this case, two strain gages are installed on the upper outer part of the upper belt of the side frame, and the remaining two strain gages are installed on the lower outer part of the upper belt of the side frame.
Недостатком указанного способа является погрешность при определении вертикальных сил, связанная с влиянием продольных сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона, и отсутствие возможности определения численных значений боковых сил.The disadvantage of this method is the error in determining the vertical forces associated with the influence of longitudinal forces acting on the side frame of the bogie from the wheel pair when the car is moving, and the lack of the possibility of determining the numerical values of the lateral forces.
Известен способ измерения боковых сил (ГОСТ 33788-2016. Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества. - М.: Стандартинформ, 2016. - 41 с.), принятый в качестве прототипа, включающий в себя установку восьми тензорезисторов с двух сторон на верхнем и наклонном поясах боковой рамы тележки и соединение их в один измерительный мост. При этом четыре тензорезистора располагаются на боковой части верхнего пояса боковой рамы, над технологическим окном, четыре других - на наклонном поясе под технологическим окном.A known method for measuring lateral forces (GOST 33788-2016. Freight and passenger cars. Test methods for strength and dynamic qualities. - M .: Standartinform, 2016. - 41 p.), Adopted as a prototype, including the installation of eight strain gauges with two sides on the upper and inclined chords of the side frame of the bogie and their connection into one measuring bridge. In this case, four strain gages are located on the side of the upper belt of the side frame, above the technological window, four others - on the inclined belt under the technological window.
Недостатком указанного способа является отсутствие возможности определения численных значений вертикальных сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона.The disadvantage of this method is the inability to determine the numerical values of the vertical forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset when the car is moving.
Решаемой технической проблемой является отсутствие достоверных способов измерений вертикальных сил и комплексной системы, позволяющей одновременное измерение вертикальных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона.The technical problem being solved is the lack of reliable methods for measuring vertical forces and an integrated system that allows the simultaneous measurement of vertical and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset when the car is moving.
Заявленный способ направлен на реализацию возможности измерения вертикальных и боковых сил, передающихся от колеса на боковую раму тележки при движении железнодорожных вагонов.The claimed method is aimed at realizing the possibility of measuring the vertical and lateral forces transmitted from the wheel to the side frame of the bogie during the movement of railway cars.
Технический результат заключается в повышении точности измерений вертикальных сил и обеспечении одновременного измерения вертикальных и боковых сил, передающихся на боковую раму тележки от колесной пары, и повышении безопасности движения вагонов путем улучшения качества их диагностирования.The technical result consists in increasing the accuracy of measurements of vertical forces and ensuring the simultaneous measurement of vertical and lateral forces transmitted to the side frame of the bogie from the wheelset, and increasing the safety of the movement of cars by improving the quality of their diagnostics.
Указанный технический результат достигается тем, что на верхнем и наклонном поясах боковой рамы тележки устанавливаются восемь тензорезисторов с наружной и внутренней стороны таким образом, чтобы четыре тензорезистора располагались на боковой части верхнего пояса боковой рамы, над технологическим окном, четыре других - на наклонном поясе под технологическим окном. При этом тензорезисторы соединяются в измерительные мосты таким образом, чтобы схема подключения тензорезисторов позволяла получать два выходных сигнала.The specified technical result is achieved by the fact that eight strain gages are installed on the upper and inclined belts of the side frame of the trolley from the outer and inner sides so that four strain gauges are located on the side of the upper belt of the side frame, above the technological window, four others - on the inclined belt under the technological window. In this case, the strain gages are connected to measuring bridges in such a way that the connection diagram of the strain gages allows two output signals to be obtained.
Обработка выходных сигналов для восстановления значений вертикальной и боковой сил происходит через сложение и вычитание значений выходных сигналов от установленных тензорезисторов, по формулам:Processing of output signals to restore the values of vertical and lateral forces occurs through the addition and subtraction of the values of the output signals from the installed strain gages, according to the formulas:
где Kв и Kб - постоянные коэффициенты соответственно для измерения вертикальной и боковой сил, определяемые при градуировке тензометрических схем; Е - модуль упругости; μ - коэффициент Пуассона; S1 и S2 - выходные сигналы измерительных мостов.where K c and K b are constant coefficients, respectively, for measuring vertical and lateral forces, determined when calibrating strain gauge circuits; E is the modulus of elasticity; μ is Poisson's ratio; S 1 and S 2 are the output signals of the measuring bridges.
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалом.The essence of the claimed invention is illustrated by graphic material.
На фигуре 1 показан наружный вид половины боковой рамы тележки грузового вагона с установленными тензорезисторами.Figure 1 shows an external view of half of the side frame of a freight car bogie with installed strain gauges.
На фигуре 2 показан внутренний вид половины боковой рамы тележки грузового вагона с установленными тензорезисторами.Figure 2 shows an internal view of a half of the side frame of a freight car bogie with installed strain gauges.
На фигуре 3 показана схема соединения тензорезисторов в два измерительных моста для вычисления вертикальных и боковых сил.Figure 3 shows a diagram of the connection of strain gages in two measuring bridges to calculate the vertical and lateral forces.
Способ измерения вертикальных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона заключается в том, что на верхнем поясе 10 и наклонном поясе 11 боковой рамы 9 (фиг. 1, 2) тележки (на фиг. не показана) устанавливаются восемь тензорезисторов 1-8 с наружной и внутренней стороны, при этом четыре тензорезистора 1-4 располагаются на боковой части верхнего пояса 10 боковой рамы, над технологическим окном, четыре других 5-8 - на наклонном поясе 11 под технологическим окном. Установленные тензорезисторы 1-8 соединяются в два измерительных моста с четырехпроводной схемой подключения и каждый измерительный мост содержит по четыре тензорезистора: первый измерительный мост содержит тензорезисторы 1, 2, 7 и 8, второй - тензорезисторы 3, 4, 5 и 6, которые через измерительные приборы 12 (фиг. 3) подключены к вычислительному устройству 13, что позволяет получать сложение и вычитание выходных сигналов S1 и S2 для измерения вертикальных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при диагностировании вагонов.The method of measuring the vertical and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset during the movement of the car consists in the fact that on the
При движении колеса по рельсу на боковой раме тележки возникают деформации, которые регистрируют установленные тензорезисторы.When the wheel moves along the rail, deformations occur on the side frame of the bogie, which are registered by the installed strain gauges.
Величины вертикальной и боковой сил, выраженные через деформации εxi, имеют видThe values of the vertical and lateral forces, expressed in terms of deformations ε xi , have the form
где Kв и Kб - постоянные коэффициенты соответственно для измерения вертикальной и боковой сил, определяемые при градуировке тензометрических схем; Е - модуль упругости; μ - коэффициент Пуассона; εxi - линейные деформации, вызванные продольными нормальными напряжениями σxi в измерительных точках, расположенных на поверхности боковой рамы тележки.where K c and K b are constant coefficients, respectively, for measuring vertical and lateral forces, determined when calibrating strain gauge circuits; E is the modulus of elasticity; μ is Poisson's ratio; ε xi - linear deformations caused by longitudinal normal stresses σ xi at measuring points located on the surface of the side frame of the bogie.
Если учесть, чтоConsidering that
выражения (1) можно записать следующим образомexpressions (1) can be written as follows
Тогда из выражений (2) и (3) получаем формулы для вычисления вертикальной и боковой сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагонаThen from expressions (2) and (3) we obtain formulas for calculating the vertical and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheelset when the car is moving
Устройство для измерения вертикальных и боковых сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона, содержит боковую раму 9 (фиг. 1, 2) тележки (на фиг. не показана), восемь тензорезисторов 1-8, установленные на верхнем поясе 10 и наклонном поясе 11 боковой рамы 9 тележки с наружной и внутренней стороны. При этом два тензорезистора 1, 2 располагаются на боковой части верхнего пояса 10 боковой рамы 9, над технологическим окном, с наружной стороны, два тензорезистора 3, 4 - на боковой части верхнего пояса 10 боковой рамы 9, над технологическим окном, с внутренней стороны. Тензорезисторы 5, 6 располагаются на наклонном поясе 11 боковой рамы 9, под технологическим окном, с наружной стороны, два тензорезистора 7, 8 - на наклонном поясе 11 боковой рамы 9, под технологическим окном, с внутренней стороны. Для получения двух выходных сигналов тензорезисторы 1-8 соединяются в два измерительных моста с четырехпроводной схемой подключения и каждый измерительный мост через измерительные приборы 12 (фиг. 3) подключаются к вычислительному устройству 13.A device for measuring the vertical and lateral forces acting on the side frame of the bogie from the wheel pair when the car is moving, contains a side frame 9 (Fig. 1, 2) bogies (not shown in the figure), eight strain gauges 1-8, installed on the
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в повышении точности измерений вертикальных сил и обеспечении одновременного измерения вертикальных и боковых сил, передающихся на боковую раму тележки от колесной пары, и повышении безопасности движения вагонов путем улучшения качества их диагностирования.Thus, the technical result is achieved, which consists in increasing the accuracy of measurements of vertical forces and ensuring the simultaneous measurement of vertical and lateral forces transmitted to the side frame of the bogie from the wheelset, and increasing the safety of the movement of cars by improving the quality of their diagnostics.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125348A RU2749445C1 (en) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125348A RU2749445C1 (en) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749445C1 true RU2749445C1 (en) | 2021-06-10 |
Family
ID=76301596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125348A RU2749445C1 (en) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749445C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4305300A (en) * | 1980-04-28 | 1981-12-15 | Mts Systems Corporation | Railway car side frame test machine |
US10551257B2 (en) * | 2017-06-15 | 2020-02-04 | Amsted Rail Company, Inc. | Railway freight car coupling force monitoring system |
RU2720188C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-04-27 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | Method of measuring lateral forces acting from wheel to rail, and device for implementation thereof |
RU2724986C1 (en) * | 2019-06-17 | 2020-06-29 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | Method of measuring vertical, longitudinal and lateral forces acting on side frame of bogie from axle box unit during car movement, and device for implementation thereof |
-
2020
- 2020-07-23 RU RU2020125348A patent/RU2749445C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4305300A (en) * | 1980-04-28 | 1981-12-15 | Mts Systems Corporation | Railway car side frame test machine |
US10551257B2 (en) * | 2017-06-15 | 2020-02-04 | Amsted Rail Company, Inc. | Railway freight car coupling force monitoring system |
RU2720188C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-04-27 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | Method of measuring lateral forces acting from wheel to rail, and device for implementation thereof |
RU2724986C1 (en) * | 2019-06-17 | 2020-06-29 | Акционерное общество "Научно-внедренческий центр "Вагоны" (АО "НВЦ "Вагоны") | Method of measuring vertical, longitudinal and lateral forces acting on side frame of bogie from axle box unit during car movement, and device for implementation thereof |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бороненко Ю.П., Рахимов Р.В., Белянкин А.В. Разработка новых методов измерения вертикальных сил, действующих на боковую раму тележки от колесной пары при движении вагона // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2020. - Т. 17. - Вып. 1. - С. 7-22, вышел из печати 09.04.2020. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rahimov et al. | Measuring scheme for determination of loads acting on the side frame of the bogie from a wheelset | |
AU2013205131B2 (en) | System for imaging and measuring rail deflection | |
Edwards et al. | Quantification of concrete railway sleeper bending moments using surface strain gauges | |
KR101154489B1 (en) | Apparatus for loading test of railroad bridge, method for calculating load carrying capacity of railroad bridge and method for measuring drooping of railroad bridge | |
Boronenko et al. | Continuous monitoring of the wheel-rail contact vertical forces by using a variable measurement scale | |
KR100946232B1 (en) | Apparatus and method for measuring derailment coefficient using vertical displacement and steady-state lateral acceleration | |
Boronenko et al. | Experimental determination of forces through measurements of strains in the side frame of the bogie | |
Boronenko et al. | Diagnostics of freight cars using on-track measurements | |
RU2659365C1 (en) | Method of evaluating stress-strain state of a track | |
RU2749445C1 (en) | Method for measuring vertical and lateral forces impacting side frame of carriage from the wheelset when car is moving | |
Mosleh et al. | Approaches for weigh-in-motion and wheel defect detection of railway vehicles | |
Bocciolini et al. | Wayside measurement of lateral and vertical wheel/rail forces for rolling stock homologation | |
JP7257729B2 (en) | Bridge resonance detection method, its resonance detection device, and bridge resonance detection program | |
RU2724986C1 (en) | Method of measuring vertical, longitudinal and lateral forces acting on side frame of bogie from axle box unit during car movement, and device for implementation thereof | |
RU2731163C1 (en) | Method of estimating dynamic rigidity of track and device for its implementation | |
Cortis et al. | Self-diagnosis method for checking the wayside systems for wheel-rail vertical load measurement | |
RU155518U1 (en) | RAIL SCALES FOR WEIGHING MOBILE RAILWAY OBJECTS IN MOVEMENT | |
Rahimov et al. | A new way to determine the indicators of vertical and horizontal of a subway car | |
RU2716392C1 (en) | Railway freight car monitoring system | |
RU2708693C1 (en) | Device and method for detecting defects of wheels of railway vehicles in motion | |
RU2720188C1 (en) | Method of measuring lateral forces acting from wheel to rail, and device for implementation thereof | |
RU2709704C1 (en) | Method for measuring vertical load from wheel to rail and device for its implementation | |
Рахимов et al. | MEASUREMENT OF VERTICAL, LATERAL AND LONGITUDINAL FORCES AFFECTING ON THE FRAME OF A SUBWAY CAR BOGIE: MEASUREMENT OF VERTICAL, LATERAL AND LONGITUDINAL FORCES AFFECTING ON THE FRAME OF A SUBWAY CAR BOGIE | |
Balcı et al. | Can One Exclude Track and Rolling Stock Stiffness for the Assessment of Dynamic Impact Forces Due to Variations in Track Profile? | |
Rahimov et al. | Development of a new measuring scheme for determining the indicators of horizontal and vertical dynamics of a subway car |