Устройство для измерения износа рельсов

Устройство для измерения износа рельсов

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит средства 1, 2 измерения со скобой 5 для установки устройства на измеряемом рельсе 4. Скоба 5 имеет горизонтальные упоры 10, 11, 12, направленные навстречу друг к другу и обеспечивающие неподвижное положение устройства относительно измеряемого рельса за счет сил упругой деформации самой скобы. Расстояние У между концами упоров 10, 11 и 12 и момент инерции I поперечного сечения скобы 5 определяются из соотношений У=В-Д-1, мм, где В - ширина подошвы измеряемого рельса, мм; Д - минусовый допуск на размер ширины подошвы рельса, мм; Е - модуль продольной упругости материала скобы, МПа. Технический результат: уменьшение трудоемкости измерений. 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области железнодорожного транспорта и предназначается для оценки и прогнозирования эксплуатационного ресурса работы рельсов в пути.

Известна конструкция устройства для измерения износа рельсов (С.А. Линев. Результаты эксплуатационных испытаний опытных рельсов. Тр. ВНИИЖТа. Вып. 314. М., Транспорт, 1955, стр.22-24, рис.2), содержащая средства измерения, закрепленные на металлической плоской скобе, состоящей из горизонтального среднего участка и жестко соединенных с ним двух стоек по концам, предназначенных для взаимодействия с подошвой измеряемого рельса через один горизонтальный и два вертикальных упора, установленных в плоскости скобы.

Устройство обладает тремя серьезными недостатками.

Во-первых, расположение всех его упоров в одной плоскости не исключает возможности его установки на измеряемый рельс не строго перпендикулярно его оси, а с некоторым разворотом в плане или с наклоном плоскости скобы по вертикали. Точность измерения здесь зависит от глазомера и аккуратности оператора, устанавливающего прибор на рельс.

Во-вторых, горизонтальный упор в подошву рельса обеспечивается только с одной стороны и не исключается возможность сдвижки прибора в направлении навстречу к этому упору. Указанные недостатки снижают точность измерений и объективность результатов.

В-третьих, при снятии отсчетов оператор вынужден одновременно держать скобу в нужном положении. Записи отсчетов в журнал должны производиться либо вторым лицом, либо тем же оператором по памяти после снятия прибора с контрольного сечения. Таким образом, отсутствие какого-либо механического фиксатора, обеспечивающего неподвижное положение прибора на рельсе в момент снятия и записи отсчетов почти вдвое, завышает трудоемкость процесса измерений.

Известна конструкция устройства для измерения износа рельсов (Исследование рельсов и стыковых скреплений. Тр. ВНИИЖТа, вы.111. М., Трансжелдориздат. 1955, стр.94, рис.61), содержащая средства измерения, закрепленные на плоской металлической скобе, состоящей из горизонтального среднего участка и жестко соединенных с ним двух стоек по концам, предназначенных для взаимодействия с подошвой измеряемого рельса через горизонтальные и вертикальные упоры, расположенные как в плоскости скобы, так и по обе стороны этой плоскости.

Устройство не обладает первым из вышеназванных недостатков, т.к. упоры в нем разнесены по разные стороны плоскости скобы, но другие два недостатка аналога свойственны и данной конструкции.

В частности, недостаток ее заключается в том, что в ней горизонтальный упор скобы в подошву рельса обеспечивается только с одной стороны, и если по вине оператора во время снятия отсчета этот упор не будет плотно прижат к боковой плоскости подошвы, замер будет иметь погрешность.

Второй недостаток заключается в отсутствии какого-либо механического фиксатора, обеспечивающего необходимое положение устройства на рельсе во время снятия отсчетов. В качестве такого фиксатора служит рука оператора, что увеличивает трудоемкость каждого измерения.

Негативное влияние этих недостатков на точность и трудоемкость измерений особенно остро проявляется во время массовых замеров, когда в течение рабочего дня операторам приходится последовательно промерять несколько десятков контролируемых сечений рельсов.

Последнее из описанных устройств наиболее близко по конструкции к предлагаемому техническому решению.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности и снижения трудоемкости измерений износа рельсов.

Задача решается за счет того, что в устройстве для измерения износа рельсов, содержащем средства измерения, закрепленные на плоской металлической скобе, состоящей из горизонтального среднего участка и жестко соединенных с ним двух стоек по его концам, предназначенных для взаимодействия с подошвой измеряемого рельса через горизонтальные и вертикальные упоры, расположенные как в плоскости скобы, так и по обе стороны этой плоскости, во встречном направлении к двум горизонтальным упорам, расположенным на одной стойке, установлен горизонтальный упор на второй стойке в плоскости скобы, расстояние У между концами противоположно направленных упоров, измеренное в этой плоскости, равно У=В-Д-1, мм а момент инерции I поперечного сечения скобы выполнен в соответствии с соотношением где В - ширина подошвы измеряемого рельса, мм; Д- минусовый допуск на размер ширины подошвы рельса, мм; Е - модуль продольной упругости материала скобы, МПа.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется с помощью чертежей: фиг.1 - общий вид устройства на измеряемом рельсе; фиг.2 - эпюра изгибающих моментов от единичных сил; фиг.3 - опытный образец устройства.

На фиг. 1 показано, что предлагаемое устройство содержит средства 1 и 2 для измерения соответственно вертикального и горизонтального износа головки 3 рельса 4, закрепленные на плоской металлической скобе 5, состоящей из горизонтального среднего участка 6 и жестко соединенных с ним двух стоек 7 и 8 по его концам, предназначенных для взаимодействия с подошвой 9 рельса 4 через горизонтальные 10, 11, 12 и вертикальные 13, 14 упоры, расположенные как в плоскости скобы (сама эта плоскость на фиг. не показана, но имеются ввиду горизонтальный упор 12 и вертикальный 14), так и по обе стороны этой плоскости (упоры 10, 11, 13).

От прототипа данную конструкцию отличает то, что в ней против горизонтальных упоров 10 и 11, расположенных на стойке 7 по разные стороны плоскости скобы, установлен упор 12 на противоположной стойке 8, который направлен навстречу упорам 10 и 11.

Расстояние между концами противоположно направленных упоров (с одной стороны, 10 и 11, с другой стороны 12), измеренное в плоскости скобы У, меньше ширины В подошвы рельса, изготовленного даже с минусовым допуском Д по данному размеру. Эта разность должна составлять не менее 1 мм, т.е.

У=В-Д-1 (1) При установке прибора на рельс эта разность компенсируется за счет упругой деформации скобы, а возникающие при этом силы упругости сдавливают с двух сторон подошву рельса, обеспечивая прибору устойчивость на время снятия и записи отсчетов.

Устройство работает следующим образом.

Оператор устанавливает скобу над контролируемым сечением и легким нажатием на нее сверху вниз добивается, чтобы упоры 10, 11, 12, имеющие закругленные концы, скользнув по верхним боковым кромкам подошвы 9 рельса 4, выполненным также с круговыми сопряжениями, опустились до уровня боковых граней подошвы 9. При существующей разности размеров ширины подошвы рельса и расстояний между концами горизонтальных упоров 11 и 12 такое положение возможно только при условии упругого расширения скобы. Таким образом, подошва 9 оказывается неподвижно зажатой между горизонтальными упорами 10, 11 и 12. Когда скоба опустится настолько, что все 3 вертикальных упора 13, 14 (третий упор не виден) обопрутся о верхнюю грань подошвы 9 рельса 4, устройство займет на рельсе вполне устойчивое положение. Руки оператора освобождаются и он заносит показания каждого прибора непосредственно в журнал наблюдений.

Практика показала, что для удержания прибора на рельсе за счет сил упругости не требуется больших усилий.

Достаточно, чтобы сила сжатия подошвы достигала не менее N=10 ньютонов. Для того чтобы определить, чему должен быть равен момент инерции сечения скобы, обеспечивающий указанную силу при деформации скобы в уровне горизонтальных упоров не более _min = 1 мм, была построена эпюра изгибающих моментов от единичных сил (см. фиг.2) и произведен расчет по формуле Верещагина сначала самой деформации от единичной силы Р_о=1 а затем и минимального момента инерции, обеспечивающего требуемое усилие N=10H при деформации =1 мм С некоторым запасом для результата округляем числовой коэффициент в выражении (3) в большую сторону. Округление приведет к незначительному завышению I_min на 5,5%, зато мы получаем выражение более удобного вида где В - ширина подошвы измеряемого рельса, мм; Е - модуль продольной упругости материала скобы, МПа; I - момент инерции поперечного сечения скобы, мм⁴.

Предлагаемая конструкция и зависимость (4) прошли экспериментальную проверку на опытном образце, фиг.3. Проверка показала, что усилия сжатия подошвы рельса оказались достаточными для обеспечения неподвижного положения устройства на замеряемых сечениях. С другой стороны, эти усилия не препятствовали свободной установке и снятия прибора при его перестановке с одного контролируемого сечения на другое.

Нам неизвестна конструкция устройства для измерения износов рельсов в виде скобы, в котором для обеспечения стабильного положения прибора на рельсе использовались бы силы упругой деформации самой скобы.

Формула изобретения

Устройство для измерения износа рельсов, содержащее средства измерения, закрепленные на плоской металлической скобе, состоящей из горизонтального среднего участка и жестко соединенных с ним двух стоек по его концам, предназначенных для взаимодействия с подошвой измеряемого рельса через горизонтальные и вертикальные упоры, расположенные как в плоскости скобы, так и по обе стороны этой плоскости, отличающееся тем, что в нем во встречном направлении двум горизонтальным упорам, расположенным на одной стойке, установлен горизонтальный упор на второй стойке в плоскости скобы, расстояние У между концами противоположно направленных упоров, измеренное в этой плоскости, равно У= В-Д-1, мм, а момент инерции I поперечного сечения скобы выполнен в соответствии с соотношением где В - ширина подошвы измеряемого рельса, мм; Д - минусовый допуск на размер ширины подошвы рельса, мм; Е - модуль продольной упругости материала скобы, МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3