RU73073U1 - WEIGHT DEVICE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, к весовым устройствам, а в частности к измерению веса подвижной единицы и может быть использована для определения весовых свойств локомотива, непосредственно при неравномерном распределении нагрузок от веса локомотива по колесным парам и отдельным колесам на рельс. Весовое устройство содержит измерительный участок рельса, тензорезисторы включенные в мостовую схему. В устройство дополнительно введены контррельс, который установлен под каждым рельсом измерительного участка, блок преобразования и регистратор, тензорезисторы прямоугольной формы закреплены со стороны измерительного участка и консольно внешнему рельсу, а один из плеч мостовой схемы тензорезисторов установлен термистр, выход мостовой схемы соединен через блок преобразования с блоком регистратора. Предлагаемое весовое устройство позволяет улучшить тягово-сцепные свойства подвижной единицы, сократить время нахождения подвижной единицы в ремонте, снизить затраты на содержание колесных пар, обеспечивая равномерность износа бандажа по кругу катания, снижение трудоемкости процесса развески в 2-2,5 раза, снижение эксплуатационных расходов.The utility model relates to measuring equipment, to weighing devices, and in particular to measuring the weight of a moving unit, and can be used to determine the weight properties of a locomotive, directly in case of uneven distribution of loads from the weight of the locomotive over wheel sets and individual wheels on a rail. The weighing device contains a measuring section of the rail, strain gages included in the bridge circuit. A counter rail is additionally introduced into the device, which is installed under each rail of the measuring section, a conversion unit and a registrar, rectangular strain gages are fixed on the side of the measuring section and cantilever to the external rail, and a thermistor is installed on one of the arms of the bridge strain gages, the bridge circuit output is connected via a conversion block to recorder unit. The proposed weighting device allows to improve the traction and coupling properties of the mobile unit, reduce the time spent by the mobile unit to repair, reduce the cost of maintaining the wheelsets, ensuring uniform wear of the bandage around the skating circle, reducing the complexity of the weighing process by 2-2.5 times, reducing operating costs .

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, к весовым устройствам, а в частности к измерению веса подвижной единицы и может быть использована для определения весовых свойств локомотива, непосредственно при неравномерном распределении нагрузок от веса локомотива по колесным парам и отдельным колесам на рельс.The utility model relates to measuring equipment, to weighing devices, and in particular to measuring the weight of a moving unit, and can be used to determine the weight properties of a locomotive, directly in case of uneven distribution of loads from the weight of the locomotive over wheel sets and individual wheels on a rail.

Известно устройство для определения силы давления колеса рельсового транспортного средства, содержащее соединенные в измерительную мостовую схему тензорезисторы, вертикально установленные на противоположных сторонах шейки участка рельса, над нейтральной осью рельса на одном уровне выполнены два отверстия, расстояние между которыми не превышает толщину шейки рельса, а тензорезисторы установлены на перемычке между отверстиями, [патент №2085417 по кл. G01G 19/04. Авторы: Я.А.Новачук; В.Г.Повх; В.И.Редькин; Б.М.Гриньков, опубликовано 27.07.1997].A device is known for determining the pressure force of a wheel of a rail vehicle, comprising strain gauges connected vertically to the measuring bridge circuit, vertically mounted on opposite sides of the neck of the rail section, two holes are made at the same level on the neutral axis of the rail, the distance between which does not exceed the thickness of the rail neck, and strain gauges mounted on a jumper between the holes, [patent No. 2085417 by class. G01G 19/04. Authors: Ya.A. Novachuk; V.G. Povkh; V.I. Redkin; B. M. Grinkov, published on July 27, 1997].

Недостатком устройства является сложность формы измерительного рельса, а именно наличие отверстий, которые требуется выполнять в вертикальной стенке рельса, диаметр которых должен соответствовать линейным параметрам и расположению в перемычке.The disadvantage of this device is the complexity of the shape of the measuring rail, namely the presence of holes that need to be made in the vertical wall of the rail, the diameter of which must correspond to linear parameters and the location in the jumper.

Известно также грузоприемное устройство весов, содержащее измерительный участок рельса, на каждом из концов вертикальной стенки которого выполнены углубления в поперечном сечении рельса для образования упругих элементов, с двух сторон каждого из которых симметрично относительно продольной нейтральной оси рельса установлены тензорезисторы, причем углубления выполнены в виде многоугольника с четным количеством скругленных углов, контур которого повторяет выполненное в центре многоугольника сквозное отверстие, при Also known is a load-receiving device of scales containing a measuring section of a rail, on each end of the vertical wall of which grooves are made in the cross section of the rail to form elastic elements, strain gauges are installed symmetrically with respect to the longitudinal neutral axis of the rail on both sides, and the recesses are made in the form of a polygon with an even number of rounded corners, the contour of which repeats the through hole made in the center of the polygon, at

этом центры радиусов округления углов многоугольника и сквозного отверстия и радиуса установки центра тензорезистора расположены на одной линии, проходящей через центр сквозного отверстия, а радиусы округления углов многоугольника, сквозного отверстия и установки центра тензорезисторов выбраны с учетом чувствительности тензорезисторов. [патент РФ №2145700 по кл. G01G 19/04. Авторы: В.А.Меньщиков; Н.З.Черницыеа; Я.М.Зильбер; Д.А.Ямпольский, опубликовано 20.02.2000].In this case, the centers of the radii of rounding the corners of the polygon and the through hole and the installation radius of the center of the strain gage are located on one line passing through the center of the through hole, and the radii of rounding of the corners of the polygon, the through hole, and the center of the strain gages are selected taking into account the sensitivity of the strain gages. [RF patent No. 2145700 by class G01G 19/04. Authors: V.A. Menshchikov; N.Z. Chernitsyya; J.M. Zilber; D.A. Yampolsky, published on 02.20.2000].

Недостатком устройства является сложность, при выполнении условий для взвешивания, по установке тензорезисторов на упругом элементе.The disadvantage of this device is the difficulty, when meeting the conditions for weighing, of installing strain gages on an elastic element.

Данное техническое решение взято в качестве прототипа.This technical solution is taken as a prototype.

Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение точности измерений на ремонтной позиции за счет синхронной работы датчиков.The technical result is to simplify the design and improve the accuracy of measurements at the repair position due to the synchronous operation of the sensors.

Технический результат достигается тем, что в весовое устройство, содержащее измерительный участок рельса, тензорезисторы включенные в мостовую схему, в устройство дополнительно введены контррельс, который установлен под каждым рельсом измерительного участка, блок преобразования и регистратор, тензорезисторы прямоугольной формы закреплены со стороны измерительного участка и консольно внешнему рельсу, а один из плеч мостовой схемы тензорезисторов установлен термистр, выход мостовой схемы соединен через блок преобразования с блоком регистратора.The technical result is achieved by the fact that in the weighing device containing the measuring section of the rail, the strain gauges included in the bridge circuit, a counter rail is additionally inserted into the device, which is installed under each rail of the measuring section, the conversion unit and the recorder, the rectangular strain gauges are fixed on the side of the measuring section and cantilever external rail, and one of the shoulders of the bridge circuit of the strain gages is equipped with a thermistor, the output of the bridge circuit is connected through the conversion unit to the block p registrar.

При движении колеса (фиг.1) по измерительному рельсу 1 изгибающий момент изменяется попеременно от одного тензорезистора 2 к другому, т.е. в начальный момент времени, изгибающий момент будет максимальным относительно противоположного по ходу движения тензорезистора, и минимальным относительно ближнего тензорезистора.When the wheel (Fig. 1) moves along the measuring rail 1, the bending moment changes alternately from one strain gauge 2 to another, i.e. at the initial time, the bending moment will be maximum relative to the opposite along the movement of the strain gauge, and minimal relative to the near strain gauge.

M1=P1*L1<M=P2*L2M1 = P1 * L1 <M = P2 * L2

где: M1 - изгибающий момент относительно тензорезистора №1where: M1 - bending moment relative to the strain gauge No. 1

М2 - изгибающий момент относительно тензорезистора №2M2 - bending moment relative to the strain gauge No. 2

L1 - расстояние от тензорезистора №1 до центра оси колесной парыL1 - distance from the strain gauge No. 1 to the center axis of the wheelset

L2 - расстояние от тензорезистора №2 до центра оси колесной парыL2 - distance from the strain gauge No. 2 to the center axis of the wheelset

M1=P1*L1>M=P2*L2M1 = P1 * L1> M = P2 * L2

М1+М2=0M1 + M2 = 0

Затем в процессе движения ситуация плавно будет меняться в противоположную сторону, и если бы тензорезисторы не были синхронными, то необходимо было бы производить взвешивание в положении равновесия. Когда сумма моментов равна 0, это точка пересечения графика изменения моментов датчиков №1 и №2, является наиболее точным результатом измеряемых параметров. Этот процесс измерения представлен на (фиг.3).Then, during the movement, the situation will smoothly change in the opposite direction, and if the strain gauges were not synchronous, then it would be necessary to weigh in the equilibrium position. When the sum of the moments is 0, this is the point of intersection of the graph of changes in the moments of sensors No. 1 and No. 2, is the most accurate result of the measured parameters. This measurement process is presented in (figure 3).

На фиг.1, 2 представлено весовое устройство; фиг.3 диаграмма изменения моментов относительно тензорезисторов в процессе движения колеса по измерительному рельсу.In Fig.1, 2 presents a weight device; figure 3 diagram of changes in moments relative to the strain gauges in the process of movement of the wheel along the measuring rail.

Весовое устройство для выравнивания нагрузок колес электровоза на рельс состоит из: измерительного участка рельса 1; тензорезисторов 2; контррельса 3.A weighing device for balancing the loads of the wheels of an electric locomotive on a rail consists of: a measuring section of rail 1; strain gages 2; counter rail 3.

Измерительный участок рельса 1, выполнен в виде пары отдельных независимых рельсовых вставок длиной L=1,0 м, которые соединяются с соседними рельсами посредством 4-ех тензорезисторов 2 каждый, корпус тензорезисторов также выполняет функцию рельсовых соединительных накладок, либо опираются на них в зависимости от типа применяемого датчика.The measuring section of the rail 1 is made in the form of a pair of separate independent rail inserts with a length of L = 1.0 m, which are connected to adjacent rails by 4 strain gauges 2 each, the housing of the strain gauges also acts as rail connecting plates, or rely on them, depending on type of sensor used.

Данный участок пути 1 предназначен для замера вертикальной нагрузки колеса на рельс. Снизу вся конструкция для создания необходимой жесткости усиливается дополнительным контррельсом 3, чтобы исключить возможность температурного воздействия на тензорезисторы 2.This section of track 1 is designed to measure the vertical load of the wheel on the rail. From below, the entire structure to create the necessary rigidity is enhanced by an additional counter-rail 3, to exclude the possibility of temperature effects on the strain gauges 2.

Весовое устройство работает следующим образом.The weighing device operates as follows.

Локомотив проходит через весовое устройство, со скоростью v=3...5 км/час. Весовое устройство (фиг.1) содержит четыре тензорезистора, которые связаны кабельными линиями через блок суммирования с блоком преобразования, где происходит предварительная обработка информации по каждому измерительному каналу. Далее информация по интерфейсу поступает в процессор, где формируется информация по локомотиву в целом. Результаты взвешивания отображаются на блоке индикации. Тензорезисторы соединены в мостовую схему в одной из плеч которых установлен термистр, выход с мостовой схемы через блок суммирования, соединен с блоком преобразования, а его выход соединен с блоком индикации (фиг.3).The locomotive passes through a weighing device at a speed of v = 3 ... 5 km / h. The weighing device (Fig. 1) contains four strain gauges that are connected by cable lines through the summing unit to the conversion unit, where information is preliminarily processed for each measuring channel. Further, information on the interface enters the processor, where information is generated on the locomotive as a whole. The weighing results are displayed on the display unit. The strain gauges are connected to the bridge circuit in one of the arms of which a thermistor is installed, the output from the bridge circuit through the summing unit, connected to the conversion unit, and its output connected to the display unit (Fig. 3).

В тензорезисторе 2, может быть использован как например «Тензоэлемент». Принцип действия тензорезисторов заключается в определении изгибающего момента (сжимающего усилия) в зависимости от типа применяемого датчика, растягивающего верхние волокна, и сжимающие нижние (фиг.3). На единицу изменения деформации тензорезисторов калибруется единица действующей от колеса на рельс нагрузки. Предлагаемая схема из четырех тензорезисторов имеет малую погрешность измерений потому, что все 4 тензорезистора данного комплекса работают синхронно.In the strain gauge 2, can be used such as "strain gauge". The principle of operation of the strain gauges is to determine the bending moment (compressive force) depending on the type of sensor used, stretching the upper fibers, and compressing the lower (figure 3). A unit of change in strain gauge strain is calibrated to the unit of the load acting on the rail from the wheel. The proposed scheme of four strain gages has a small measurement error because all 4 strain gages of this complex operate synchronously.

Предлагаемое весовое устройство позволяет улучшить тягово-сцепные свойства подвижной единицы, сократить время нахождения подвижной единицы в ремонте, снизить затраты на содержание колесных пар. обеспечивая равномерность износа бандажа по кругу катания, снижение трудоемкости процесса развески в 2-2,5 раза, снижение эксплуатационных расходов. The proposed weighting device allows to improve the traction and coupling properties of the mobile unit, reduce the time spent by the mobile unit in repair, and reduce the cost of maintaining the wheelsets. ensuring uniform wear of the bandage around the wheel, reducing the complexity of the weighing process by 2-2.5 times, reducing operating costs.

Claims (1)

Весовое устройство, содержащее измерительный участок рельса, тензорезисторы, включенные в мостовую схему, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены контррельс, который установлен под каждым рельсом измерительного участка, блок преобразования и регистратор, тензорезисторы прямоугольной формы закреплены со стороны измерительного участка и консольно внешнему рельсу, в одном из плеч мостовой схемы тензорезисторов установлен термистр, выход мостовой схемы соединен через блок преобразования с блоком регистратора.

A weighing device containing a measuring section of the rail, strain gauges included in the bridge circuit, characterized in that a counter rail is installed in the device, which is installed under each rail of the measuring section, a conversion unit and a recorder, rectangular strain gauges are fixed on the side of the measuring section and cantilever to the outer rail , a thermistor is installed in one of the arms of the bridge circuit of the strain gages, the output of the bridge circuit is connected through the conversion unit to the recorder unit.