PL176678B1 - Sposób oraz maszyna do ciągłego pomiaru oporu poprzecznego przemieszczania toru - Google Patents

Abstract

1. Sposób ciaglego pomiaru oporu poprze- cznego przemieszczenia toru poddawanego w drgania poziom e i poprzeczne do jego osi wzdluznej, za pom oca urzadzenia wywolujacego drgania, znamienny tym, ze moc potrzebna do napedu urzadzenia wywolujacego drgania reje- struje sie jako skorelowana wartosc pomiaru opo- ru poprzecznego przem ieszczania toru, zwlaszcza gdzie cisnienie robocze (Pp ) potrzebne dla hydraulicznego zasilania wywolujacego drgania, rejestruje sie jako skorelowana wielkosc oporu poprzecznego przemieszczania, przy czym dodatkowo poza cisnieniem roboczym (Pp ) mie- rzy sie i rejestruje co najmniej czestotliwosc drgan (f) urzadzenia wywolujace drgania, ampli- tude (x0 ), obciazenie pionowe (Fv ) oddzialywu- jace na agregat wzbudzajacy drgania oraz szybkosc przejazdu maszyny. F i g . 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu ciągłego pomiaru oporu poprzecznego przemieszczania toru, poddawanego drganiom przebiegającym poziomo i poprzecznie do jego osi wzdłużnej. Wynalazkiem jest objęta również maszyna do realizacji tego sposobu.

Z austriackiego opisu patentowego Nr 380 280 B znana jest maszyna do budowy torów o ruchu ciągłym, w skład której wchodzi urządzenie do podbijania torów, wyposażone w agregat stabilizujący, lub też agregat wzbudzający drgania zamontowany na własnej ramie maszyny. Agregat stabilizujący, lub wzbudzający drgania, może również być użyty niezależnie od innych maszyn do budowy toru. Za pomocą tej maszyny nazywanej również dynamicznym stabilizatorem toru, może być poprawiana znacznie wytrzymałość toru, a przede wszystkim opór przemieszczania toru układanego na rozluźnionym podłożu z tłucznia, lub też na torze uprzednio już podbitym. W ten sposób sztucznie, podczas jednego przejazdu roboczego następuje zagęszczenie tłuczniowego podłoża, co zwykle można zrealizować w stosunkowo długim okresie czasu przez obciążenie wywołane ruchem pociągów Stosując powyższą maszynę, dokonuje się uchwycenia obu szyn przez narzędzie rolkowe agregatu stabilizującego, a cały ruszt szynowy jest poddawany drganiom poziomym i poprzecznym w stosunku do osi wzdłużnej maszyny, za pomocą napędzanych hydraulicznie urządzeń wzbudzających te drgania.

Równocześnie, za pomocą pionowych napędów jest wywierane statyczne obciążenie na agregat stabilizujący, zamontowany na ramie maszyny, a tym samym na tor, co powoduje wciśnięcie toru w podłoże tłuczniowe. Oddziaływanie to powoduj e zagęszczenie podłoża i ustabilizowanie toru na poziomie założonym w planach budowy. Rezultatem tych prac, obok utrzymania trwałego i jednorodnie elastycznego podłoża z tłucznia jest również podwyższenie oporu przemieszczania poprzecznego, jako skutek tarcia pomiędzy podkładami i podłożem z tłucznia.

Określenie jakości zagęszczenia podłoża z tłucznia da się wyprowadzić z wielkości oporu przemieszczania poprzecznego (QVW). Wielkość ta charakteryzuje boczną stabilność położenia toru. Pomiary oporu przemieszczania poprzecznego (QVW) odbywają się zazwyczaj w czasie, w którym maszyny do budowy toru nie pracują w miejscu pomiaru. W czasopiśmie “Transport International” z czerwca 1981 r., na stronach 3-6 znajduje się artykuł poświęcony przykładowi takiego pomiaru, wykonanego na pojedynczych podkładach toru. Dla dokonania pomiaru odmontowano najpierw wszelkiego rodzaju zamocowania szyn i usunięto tłuczeń z czołowych powierzchni podkładów, do których przyłożono urządzenie pomiarowe, wyposażone w cylinder hydrauliczny, a następnie przesunięto nieznacznie podkład w kierunku jego osi wzdłużnej. Na podstawie siły oddziaływującej na podkład i długości drogi przemieszczenia, mogą być wyciągnięte wnioski co do wielkości oporu przemieszczenia poprzecznego (QVW). Ten rodzaj pomiaru wymaga znacznego wkładu pracy, a ponadto może być zastosowany tylko do jednostkowych sprawdzeń.

Wreszcie, z amerykańskiego opisu patentowego nr 5 127 333 znany jest również przyrząd pomiarowy do mierzenia amplitudy drgań agregatu stabilizującego, dla ustalenia w podobny sposób wielkości oporu przemieszczenia poprzecznego.

Zadaniem niniej szego wynalazkuj est stworzenie metody opisanej na wstępie, dzięki której będzie można uzyskać wyniki pomiaru wielkości oporu przemieszczenia poprzecznego bez naruszenia położenia toru.

Zgodnie z wynalazkiem, zadanie to zostało wykonane przez zastosowanie sposobu polegającego na tym, że moc potrzebną do napędu wywołującego drgania rejestruje się jako skorelowaną wartość pomiaru oporu poprzecznego przemieszczania toru, zwłaszcza podczas przebudowy lub budowy toru, gdzie ciśnienie robocze potrzebne do hydraulicznego zasilania wywołującego drgania, rejestruje się jako skorelowaną wielkość oporu poprzecznego przemieszczania, przy czym dodatkowo poza ciśnieniem roboczym mierzy się i rejestruje co najmniej częstotliwość drgań urządzenia wywołującego drgania, amplitudę drgań, obciążenie pionowe

176 678 oddziaływujące na agregat wzbudzający drgania oraz szybkość pojazdu. Wielkość oporu przemieszczania poprzecznego określa się równaniem matematycznym:

gdzie wartości pomiarowe są określane przez ciśnienie robocze (P_p), częstotliwość (f), amplitudę drgań (x₀) i obciążenie pionowe (F_v).

Wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego ustala się przy założeniu stałych wartości pomiaru amplitudy drgań (x₀) i częstotliwości drgań (f), dla stałej wielkości obciążenia pionowego (F/100).

Istota wynalazku zosfeda oparta na Iwierdzeniu.żemoc zastosowapa dla stowołamadrgań. papędzająca urządzenia do wy wt)tywoo ia tych drgań, lub też wielkość energii przenoszonej na tor, jest rOwąoważąa z działającąw OIonoZrz przyi^wnym si leoponi pzzemierncaanla war. Dla aoylaaUoyrzytmuj ^e sia zrZożeme, sto gdy zostunąurrzym:otenie:wi0euiajątasięwiolkośaiczzogO<ów wpływających na moc drgań, jak częstotliwość drgań, amplituda drgań i obciążenie statyczne, wózo-w-zwoo będzie można OozpwSrednio wyoiygnąe wnOwski o w-elkoOoi oparu pszemlsszcaίmla dzenia crnwgo Wory WOOIW- z mr^^yrau^bsowanej do ueuchctn żania ąrządzamz do ^^^wt^ł^wo^ia (h^azń. Szczegą]wąe0ononr]aznązalo-y wyniOającą etosowcnia tej metoda idt ta, zepomiar wie Sat zał oporu pnaemiesunzemr poyrzzaoneo z (QVW) moża Wyó aozeprowodzonw Wez dwOatnąc—wh zobt dgów, azui czanych wo śΐabihzacjz.totu. PozwaZa to na ueol^un^itytowanie opolΌ ptzemtotoczmeiu poprooaąlgoe toru, w 'neęc na niw^aoOdne określenie kieounku prze ZoynscZaat^caeaJgz uloOomie, ol^u ózyskanóa stuniliso.cticałegoadci nkntoru. Pomim wiolOotai powoz-wwoego gszemiono.egónią kon macą też anawzenin ąk utSakoiw odpoaviy0nieh przesknek ąazyieoeeńsawa Ooiejowooz.

Wyoataezkjost uwidoczniowy w ptzyOładaoyjeab wpOonnok na oysuaku, no któtąm mg. powedskoia maszynm Oo boOowy Ooru w widoku z bokw^anwuią w wOeieO so.yi^ opiiit ^^0^ toru, glo okreśienia ονήεΐ-οηοί opozb przemieszczeota poprzacznaoa w ywwląaoniu z konSrolowgnym zyzitynOom Wozu, fiu. 2 - część u Dziu ^Ο^οε. lythatzu OyO roulioznego iHa aasilania arzoOaernz do wywąływw0c drgań, a fig. 3 - uproszczony rysunek schematyczny różnych urządzeń lud przyTząOńw pomiwrawych, uOnavoóonW do ustaiania wiuaiośni ογοη- -οργζ]agoedo przymiosz-oznio. tord_O

Pakazmy nu fig. t stabihaaios iora, nanwou pz zlniiyszym opisio masnynąt, sk iadw siz z wyd1aOongt romy 2i j est oi^ćo^/iom’ oaszygo\vychw'ózkach jarąnych 3,pozareayeającychyg sdy. zonio 4 iotu z. d^lacO-tdO] ww pOł-wzyi ιηποζηζ 1 wykouagojzko Wp6wu yojazd, pzsiąndjązdny η-^] C ątzyporządkzwząd kwżZomu szw-nwemy woziaL-wioezdnemu W. Da ośnetΐawrapia monzOOótnagoozeznzczany dodatkowy hydrodynamiczny napęd jezdny 7, a do zasilania wszystkich napędPw maszyno-' lges- pzzewiOziananruzdzwzOą W naopajsotąan w eoergin wraz hydrauliczny wgtagath, nhożący do hyOnau1iaonego syotamy 10, któnomu pszoyoaz,ądkooo-onenzat ciśn lamowy micanik 2u m ioozący ciOgieaid oobocze P_p dąoiiająwą uoządzaoie 21 ^^o^^^^e dagarOa. Kabiny oOaatgi agytaowaee nw d-ńcand muszyny wy z^wwó^c^żowi oz ζ^Ρζε^ο obsługi i 8ϊοιο]ζζ6 nr-y-ządy i1, oozeznaczdąe da zwąeoądieniąruahu i yra^zż^i^do matzyny O_] 0^ι róoiztiwż to uruoOamioWa agregatów 12 awywduaiauo’ ch drgania lub agregatów sta0diaólacych_] zidnontowaogch iedrn nad Ρπιζί m w nienuo0u wądłużnym ua ramńe 2, zooktacza w irodku pomio<Wy szynowymi wóaZami c ezdaymi O. Agrepaty te sawyposażona w yarwędzóa ua nozygiadzy_]O.ybiieozowe iohni tuow wychy Ino rnikawa Οζ^-ο- 14. Kołponszowe rwlki 1 ą moyąboć dmiskane wkieπμ-π pąpaarc^ym iotu do wwwoatrznel nowidraohui ssom d za yumową Oliaoj πύε nazeayz.owaneag Ottoj laytęcbi roepiataiące go. NatonrićsZcapomwwąwćaynego iwcądzzmodl wyoo-Ohitąadao Ożenek, pawiąnayeno ut szebuUoąjąco’m Organia dwregatcm W2, są wy wooływ-aną nsyoąiw w pwobjOyIUo ροζ-ητε, Ρ06^οιο·,^-ι^ο w wtozunku ooż wzdzzżneż ozaaipmy. Nwpnąy 15 plowsOawinma piwnowayo. ovąkj)ąwnezakz pionowr cofindry ΖυΥιζ©!-™., b-montowane wa ia176 678 mie 2 maszyny 1, służą do przenoszenia obciążenia statycznego na tor 5. Obciążenie statyczne w powiązaniu z drganiami toru powoduje jego obniżenie, które jest sterowane za pomocąniwelacyjnego systemu odniesienia 16. Baząpomiaru dla każdej z szyn 4 jest cięciwa z drutu 17, rozpięta pomiędzy szynowymi wózkami jezdnymi 3. Element styku 18, wykonany jako rolka kołnierzowa, jest przestawialny w pionie i jest prowadzony po szynie 5 pomiędzy obydwoma agregatami 12 wzbudzającymi drgania, oraz jest wyposażony w pomiarowy czujnik wysokości 19, współdziałający z cięciwą z drutu 17 powiązaną z każdą z szyn.

Każdemu agregatowi 12 wzbudzającemu drgania jest podporządkowane pomiarowe urządzenie 20 określające amplitudę drgań x„, wykonane najkorzystniej jako przyrząd rejestrujący przyspieszenie drgań, aby zapewnić w ten sposób odpowiedni pomiar amplitudy drgań wytwarzanych przez urządzenie 21 wywołujące te drgania. Dalsze pomiarowe urządzenie 22 jest przeznaczone do mierzenia częstotliwości drgań urządzenia 21 wywołującego drgania. Z każdym napędem 15 do przestawiania pionowego jest związane urządzenie 23 mierzące nacisk i rejestrujące statyczne obciążenia pionowe toru 5. Pomiędzy hydraulicznąpompą25 (fig. 2) i przed urządzeniem21 wywołującym drgania, sąumieszczone ciśnieniowe mierniki 24 dla pomiaru ciśnienia roboczego Pp, przeznaczonego do zasilania tego urządzenia wywołującego drgania i rejestrującego urządzenia 29 i/lub rejestrującego skorelowaną wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego toru. Inne pomiarowe urządzenia 26,27 służą, do mierzenia szybkości przejazdu, lub też szybkości roboczej maszyny 1, jak również do pomiaru przebytej drogi. Wszystkie urządzenia pomiarowe i przyrządy do mierzenia ciśnienia, lub nacisku są połączone z komputerem 28 i rejestrującym urządzeniem 29.

W planie połączeń systemu hydraulicznego, pokazanym na fig. 2, jest uwidoczniony, poprzednio wspomniany, ciśnieniowy miernik 24, do pomiaru ciśnienia roboczego pomiędzy hydrauliczną pompą 25 i urządzeniem 21 wywołującym drgania. Urządzenie to jest napędzane za pomocą hydraulicznego silnika 30.

Na. fig. 3 jest pokazany schemat połączeń urządzenia pomiarowego, służącego do mierzenia wielkości oporu przesunięcia poprzecznego. Pomiarowe urządzenie 20 mierzy przyspieszenie poprzeczne a(m/sek²). Poprzez podwójne całkowanie, wielkość amplitudy drgań x₀ jest przekazywana do komputera 28. Do komputera 28 jest również przekazywana częstotliwość drgań f. Wielkość obciążenia statycznego F_v jest przekazywana zarówno do lewego jak i do prawego napędu 15 przeznaczonego do przestawiania pionowego. Do komputera 28 jest przekazywana także wartość ciśnienia roboczego, lub ciśnienia napełniania doprowadzanego do urządzenia 21 wywołującego drgania. Pomiarowe urządzenie 27 rejestruje wielkość przebytej drogi przez maszynę 1 w stosunku do przyjętego stałego punktu. Dzięki temu wielkość oporu przemieszczania poprzecznego może być odniesiona każdorazowo do dokładnie określonego odcinka toru. Szybkość przej azdu maszyny 1, mierzona za pomocąpomiarowego urządzenia 26, jest uwzględniana i rejestrowana przy określaniu wielkości oporu przemieszczania poprzecznego toru, dla wykorzystania tego czynnika przy obliczaniu wielkości oporu.

Dla teoretycznego uzasadnienia obliczeń wielkości oporu przemieszczania poprzecznego, zostały użyte następujące symbole:

μ - wielkość siły tarcia pomiędzy podłożem z tłucznia i podkładem, dt - różnica czasu, dW - różnica energii, f - częstotliwość drgań,

F_v - statyczne obciążenie lub siła pionowa, k₀ - współczynnik,

K, - współczynnik, k₀ - współczynnik, k_v - współczynnik, n_p - ilość obrotów agregatu 12 wzbudzającego drgania,

P_ab - odprowadzana moc,

P_DGS - moc drgań agregatu 12 wzbudzającego drgania,

176 678

P_g - moc drgań pomiędzy rusztem toru i tłuczniem.

Pp - ciśnienie robocze dla zasilania urządzenia 2i wywołującego drgania, P_r - stła tarcia,

P_ri)t - udział stty rotacyjnej,

P_zu - moc doprowadzona,

Qp - wyctajność ttoczcnia hydraulrcznei pompy 25,

QVW - wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego.

Qvw₁₀₀- znormaiizowana wleikoić oporu przemieszczenii poprzecznego (obciążenie lOOkN), t - czas,

Vp - wielkość napełmenia ^^^^dl^ulr^:^I^<ji pompy 22^, x₀ - ampHuuda drgań agregatu 12 wzbudzającego drgania.

kN - knonewton.

Dta teoretycznego uzasadnienia obliczeń wieikoiri oporu przemleszrzenli poprzecznego podine są przyktadowo nistępujące równinli:

Siła tarcia (P_r) przenoszona przez tor 5:

p_r =^- = F-v- F_v ·μ·χ₀ -2nf-cos(2nf) = F_v ·μ·χ₀ ·2Πί© = F_v ·μ·χ₀ -4f = QVW-x₀ -4f

Moc doprowadzona (P_zu):

P»=QpA=V_p-n_p.p_p=Vp.f-p_p

Stała moc odprowadzana (Pi_b):

P’ib = PdGS + Pg + Proi

Równinie dli okreilenta wielkości oporu przemieszczeniu poprzecznego QVW może być wyliczone z nisiępującej równowigi mocy:

Pzu=Vp- f· p_p=Pr+Pi,=QVW· x₀ · 4f + Pib Dli ziniechinii wpływu nierównomiernego obciążenii pionowego, lub ież statycznej siły nicisku musi być przyj ęii wielkoić ni przyktid o wirtoici 100 kN (pionowi siłi nicisku), to zniczy znormilizowini wielkoić oporu przemieszczenii poprzecznego (QVW_1Oo). Przyjęcie to obowiązuje podczis pricy stibllizitori toru dli obniżenii toru 5 do poziomu przewidziinego plinimi budowy. Kąt ustawienii pompy hydraulicznej nie powinien być umlenlany, iby zabezpieczyć utrzyminie stałej pojemnoici skokowej. Alternitywnie, istnieje możliwoić zmiiny pojemnoici skokowej pompy hydraulicznej, ile wówczis przypidek takiej zmiiny musi być rejestrowiny i uwzględniony przy pomiirze mocy.

Qvw_ioo =

Vp^;P_D

4-x₀

100

Pąb . Py _ . Pv 'Pp _ j, . Py 4-x₀-f 100 ^v x0 ⁰ x0-f

Przy stałych wirtoiciich implitudy drgiń Xo, częstotliwoić drgiń f i obciążenii statycznego F„, równinie mi nistępującą postić:

QVWi»» = kypp-kćo

Jik wyniki z równiń, możni zmierzyć wirtoić ibsolutną wiełkoici oporu przemieszczenii poprzecznego (QVW). Ponidto możni mierzyć w kiżdym przypidku zichowrinle jikoiciowe wielkoici oporu przemieszczinii poprzecznego (QVW) podczis oddziiływinli ni stablliuacje toru, ni przyktid przy obniżiniu toru do położenii przewiduianego plinem budowy toru.

Pomiiru wielkoici oporu przemieszczenii poprzecznego (QVW) możni dokonywić ilbo przy kontrolowinym obniżiniu toru 5 do położenii pruewidzilnego plinimi budowy toru (stibilizicji toru), lub też podczis specjilnego przejizdu dli dokoninii pomiiru. Przy tej czynnoici

176 678 już ustabilizowany tor 5 jest poddawany odpowiednio minimalnym obciążeniom napędu przestawiania pionowego 15, który się nie obniża, ajedynie zostaje wprowadzony w poziome drgania poprzeczne. Naturalnie, można zastosować w miejsce opisanych napędów hydraulicznych również inne systemy zasilania, na przykład zasilanie za pomocą energii elektrycznej urządzenia 21 wywołującego drgania. W takim przypadku zmiany w parametrach doprowadzanego prądu muszą być uwzględnione przy określaniu wielkości oporu przemieszczenia poprzecznego (QVW).

Claims (5)

1. Sposób ciągłego pomiaru oporu poprzecznego przemieszczenia toru poddawanego w drgania poziome i poprzeczne do j ego osi wzdłużnej, za pomocąurządzenia wywołuj ącego drgania, znamienny tym, że moc potrzebną do napędu urządzenia wywołującego drgania rejestruje się jako skorelowaną wartość pomiaru oporu poprzecznego przemieszczania toru, zwłaszcza gdzie ciśnienie robocze (Pp) potrzebne dla hydraulicznego zasilania wywołującego drgania, rejestruje się jako skorelowaną wielkość oporu poprzecznego przemieszczania, przy czym dodatkowo poza ciśnieniem roboczym (Pp) mierzy się i rejestruje co najmniej częstotliwość drgań (f) urządzenia wywołujące drgania, amplitudę (x₀), obciążenie pionowe (F_v) oddziaływujące na agregat wzbudzający drgania oraz szybkość przejazdu maszyny.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego określa się równaniem .matematycznym:

gdzie wartości pomiarowe są określane przez ciśnienie robocze (Pp) częstotliwość drgań (f), amplitudę drgań (Xo) i obciążenie pionowe (F_v).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego ustala się przy założeniu stałych wartości pomiaru amplitudy drgań (Xo) i częstotliwości drgań (f), dla stałej wielkości obciążenia pionowego (F/100).

4. Maszyną do ciągłego pomiaru poprzecznego przemieszczania toru zaopatrzona w urządzenia pomiarowe i stabilizujące, połączone z urządzeniem wywołującym drgania posiadającym możność przetaczania po torze, wyposażone z jednej strony w agregat wzbudzający drgania, poprzez przestawialne narzędzia zamocowane do szyn toru, przy czym urządzenie wywołujące drgania, zamontowane na ramie maszyny jest zasilane za pomocą pompy hydraulicznej należącej do systemu hydraulicznego, przeznaczona do realizacji sposobu według zastrz. 1, znamienna tym, że systemowi hydraulicznemu (10) jest podporządkowany ciśnieniowy miernik (24) mierzący ciśnienie robocze (Pp) zasilające urządzenie (21) wywołujące drgania, a pomiędzy ramą (2) i agregatem (12) wzbudzającym drgania znajduje się podporządkowane napędowi (15) przestawiania pionowego, urządzenie (23) mierzące nacisk i rejestrujące statyczne obciążenie pionowe (f_v), natomiast agregatowi (12) wzbudzającemu drganiajest przyporządkowane pomiarowe urządzenie (20) określające amplitudę drgań (Xo), wykonane najkorzystniej jako przyrząd mierzący przyspieszenie tych drgań.

5. Maszyna według zastrz. 4, wyposażona w ramę osadzoną na szynowych wózkach jezdnych, agregat wzbudzający drgania, względnie agregat stabilizujący zasilany pompą hydrauliczną, powiązany z ramą maszyny za pośrednictwem odpowiedniego napędu do przestawiania pionowego, jak również w niwelacyjny system odniesienia, znamienny tym, że przed urządzeniem (21) wywołującym drganiajest usytuowany ciśnieniowy miernik (24) mierzący ciśnienie robocze (Pp) zasilające to urządzenie (21) i rejestrujące urządzenie (29) ciśnienie robocze (Pp) i/lub rejestrujące skorelowaną wielkość oporu przemieszczenia poprzecznego toru.