Способ для определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с рельсом и устройство для его осуществления

Сов э СоветсиикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 9780,22(22) Заявлено 20,05,81(21) 3292389/25-28 с присоелинением заявки ЭВ 3 ЬеударетеенныИ квинтет СССР,в дедам нзебретеннй н етнрцтнйДата опубликования описания 30.11.82(72) Авторы изобретения В. П, Сисев, А. Н. Маркепов и И. Н. 3 Ворошиловградски конструкторского ту 9:., .,филиал Государственного прнаучно-исследовательскогооуглеавтолатизацияф) Заявител(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С РЕЛЬСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования и контроля состояния подземных откаточных путей по условиям сцепления, а также в системе автоматического управления скоростью движения 5 рудничных электрозодов.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффициента сцепления транспортного средства с рельсом, заключающимся в том, что верти О кальяо нагружают вспомогательное тяговое колесо с приводом транспортного средства, измеряют скорость движения транспортного средства с помощью его колеса качения, а коэффциент сцепления оценивают по скоростям вращения обоих колес. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего вспомогатель. ное тяговое колесо и колесо качения,1 О связанное с транспортным средством, датчики скоростей вращения колес, элемент сравнения скоростей, узел вертикаль- . ного нагружения тягового колеса с датчиком усилий, привод тягового колеса ирегистрирующую аппаратуру1 1,Однако данный способ характеризуется недостаточной точностью определениякоэффициента сцепления в зависимостиот скоростей проскальзывания и поступательного движения транспортного средства, что обусловлено нереальностью воспроизведения взаимодействия колеса ирельса в условиях, близких к предельнымкоэффициентам сцепления и боксования(проскальзывания),Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента сцепленияв зависимости от скоростей проскальзывания и поступательного движения транспортного средства.Указащщя цель достигается тел, чтосогласно способу определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с рельсом, заключающемуся в том,что вертикально )щгружают вспомогательное тяговое колесо с приводом транспортного средства, измеряют скорость движения транспортного средства с помошью его колеса качения, а коэффициент сцеп-, ления оценивают по скоростям вращения обоих колес, на привод тягового колеса постоянно подают напряжение, пропорциональное сумме скорости вращения колеса качения и скорости проскальзывания, ли- нейно повьццают напряжение до совпадения скорости вращения тягового колеса с упомянутой суммой скоростей, при 10 рассогласовании скоростей напряжение линейно повьццают или понижают согласно знаку рассогласования, скорость изменения напряжения формируют пропорционально нагрузке на тяговое колесо, а 15 коэффициент сцепления определяют по величине линейно изменяемого напряжения в моменты совпадения скоростей.Устройство для определения коэффициента сцепления колеса транспортного 20 средства с рельсом, содержащее вспомогательное тяговое колесо и колесо качения, связанное с транспортным средством, датчики скоростей вращения колес, элемент сравнения скоростей, узел верти кального нагружения тягового колеса с датчиком усилий, привод тягового колеса и регистрируюшую аппаратуру, снабжено сдатчиком скорости скольжения, электрически соединенным с задатчиком сум- ЗО матором, второй вход которого соединен е датчиком скорости качения колеса, а выходы сумматора и датчика скорости тягового колеса соединены с входом элемента сравнения, электрически соединекными задатчиком напряжения, релейным элементом, управляющий вход которого соединен о выходом элемента сравнения, и интегратором, выход которого подключен к регистрирующей аппаратуре блоком перемножения, входы которого усоединены с выходами интегратора и датчика усилий, а выход первого сумматора и выход блока перемножения через второй сумматор подключены к приводу тягового колеса.На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, на фиг. 2 - семейство механических характеристик привода в зависимости от напряжения питания и коэф 50 фициенты сцепления в зависимости от скорости Ч= Е (юЦУстройство содержит вспомо гательное тяговое колесо 1, колесо 2 качения, датчики 3 и 4 скоростей колес 1 и 2, элемент 5 сравнения скоростей, узел 6 нагружения колеса 1 сдатчиком 7 усилий, привод 8 колеса 1, регистрирующую 978022 4аппаратуру 9, задатчик 10 скоростискольжения, сумматор 11, задатчик 12напряжения, релейный элемент 13, интегратор 14, блок 15 перемножения и второй сумматор 16.Способ осуществляется следующимобразом.Вертикально нагружают с помощьюузла 6 тяговое колесо 1, измеряют скорости колес 1 и 2 датчиками 3 и 4соответственно. Сигнал с датчика 4 подают на один из входов сумматора 11,а на другой его вход - с задатчика 10скорости скольжения. Результирующийсигнал в элементе 5 сравнения сравнивается с сигналом датчика 3 скоростиколеса 1. Напряжение с выхода задатчи.ка 12 через релейный элемент 13, кото рый изменяет полярность, интегрируетсяво времени интегратором 14. Переключение элемента 13 осуществляется сигналом рассогласования между скоростьютягового колеса 1 и суммой скорости колеса 2 и скорости проскальзывания, пода- ваемого с выхода элемента, 5 сравнения.Результат интегрирования в блоке 15умножается на сигнал с датчика 7 усилий, который пропорционален нагрузке натяговое колесо 1. Привод 8 питается отпервого сумматора 11 и блока 15 перемножения через второй сумматор 16.Таким образом, на привод тягового колеса 1 подают напряжение, пропорциональное сумме скорости вращения колеса 2качения и скорости проскальзывания. Вмоменты, когда скорость тягового колеса 1 превосходит сумму скорости колесакачения и скорости проскальзывания, напряжение изменяется с линейновозрастающего на линейноподающее. Когда скоростьколеса 1 меньше упомянутой суммы скоростей, напряжение с линейноподающегоменяется на линейновозрастающее. Вовсех случаях совпадения сравниваемыхскоростей выходной сигнал с интегратора 14 пропорционален соответствующемукоэффициенту сцепления ч колеса 1 срельсом в соответствии с формулойКСф- ЬО, (1)где К - коэффициент пропорциональйости;С - конструктивная постояннаяпривода;Ф - магнитный потокрР - радиус колеса;ьО - выходное напряжение интегратора 14, пропорциональное5 9780сумме скорости вращения колеса 2 качения и скорости проскальзывания.Для фиксации информации о скоростях ;вращения колес 1 и 2, скорости проскаль-,зывания, усилий используютапйаратуру 9, к которой подключен выход интегратора 14.П р и м е р. Соотношение (1) на фиг. 2 изображено для скорости движе ния транспортного средства, равной нулю,При подаче на привод 8 напряжения О + О ( О - напряжение, пропорциональное скорости колеса 2, О напряжение, пропорциональное скорости 3 проскальзывания), пропорционального сумме скорости колеса качения (в данном случае она равна нулю) и заданной скорости проскальзывания ыс, привод 8 работает на характеристике А-А, на ко торой в зависимости от реальной характеристики сцепления рабочими точками будут о, о или с 1, где скорость вращения тягового колеса 1 меньше суммы скорости колеса 2 качения и зацанной 23 скорости проскальзывания (в данном случае 0 + ы ), Для обеспечения совпадения скоростей на привод 8 дополнительно подается напряжение Д О д О или дО и рабочие точки переместятся в ЗО Ъ, Ь или Ь в которых реализуемый коэффициент сцепления имеет значение 1601 ЬО аИ 3 М , Ю или Ч. , причемУ3 Таким образом, величина выходного на- пряжения интегратора 14, пропорционально которому на привод 8 подают вторую составляющую напряжения, пропорциональ на реализуемому при заданных условиях коэффициенту сцепления.Задавая различные значения скорости проскальзывания, по величине выходного сигнала интегратора 14 определяется коэффициент сцепления в зависимости от 4 скорости проскальзывания.Для определения зависимости коэффициента сцепления от скорости движения транспортного средства ему задают различные скорости поступательного движеЯ ния, а скорость проскальзывания задают равной нулю. Как и в предыдущем про цессе измерений для определения коэффициента сцепления в зависимости .от скорости проскальзывания, о коэффици- . енте сцепления колеса 1 с рельсом при соответствующей скорости движения транспортного средства судят по выходному сигналу интегратора 14 однако в 22 бэтом случае привод 8 тягового колеса 1питают суммой напряжений, одно из которых пропорционально только скоростиколеса качения, а другое остается спрежним качеством и пропорциональнопроизведению вертикальной нагрузки навыходной сигнал интегратора 14.Измеренный при таких условиях коэффициент сцепления колеса 1 с рельсомимеет допустимое (по условиям сцепления без боксования) значение.Кроме того, коэффициент сцепленияможет быть определен ф ункции двухпараметров: скорости движенИя транспорт.ного средства и скорости проскальзывания, .что является более полной характеристикой сцепления колеса с рельсомпри различных режимах движения,Положительный. эффект обусловлен повышением точности определения коэффициента сцепления колеса транспортногосредства с рельсом,формула изобретения1. Способ определения коэффициента сцепления колеса транспортного средства с рельсом, заключающийся в том, что вертикально нагружают вспомогательное тяговое колесо с приводом транспортного средства, измеряют скорость движения транспортного средства с помощью его колеса качения, а коэффициент сцепления оценивают по скоростям вращения обоих колес о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента сцепления в зависимости от скоростей проскальзывания и поступательного движения транспортного средства, на привод тягового колеса . постоянно подают напряжение, пропорциональное сумме скорости вращения колеса качения и скорости проскальзывания, линейно повышают напряжение до совпадения скорости вращения тягового колеса с упомянутой суммой скоростей, при рассогласовании скоростей напряжение линейно повышают или понижают согласно знаку рассогласования, скорость изменения напряжения формируют пропорционально нагрузке на тяговое колесо, а коэффицвент сцепления определяют по величине линейно изменяемого напряжения в моменты. совпадения скоростей.2. Устройство для определения коэффициента сцеплейия колеса транспортНого средства с рельсом, содержащее вспомо гательное тяговое колесо и колесо каче 7 978022 8 ния, связанное с транспортным средством, элементом, управляющий вход которого датчики скоростей вращения колес, эле- соединен с выходом элемента сравнения, мент сравнения скоростей, узел верти- и интегратором, выход которого подключен кального нагружения тягового колеса с к регистрирующей аппаратуре, блоком датчиком усилий, привод тягового .коль-перемножения, входы которого соедине са и регистрирующую аппаратуру, о т - ны с выходами интегратора и датчика л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снаб- усилий, а выход первого сумматора и жено задатчиком скорости скольжения, выход блока перемножения через второйэлектрически соединенным с задатчиком сумматор подключены к приводу,тяговосумматором, второй вход которого соеди о го колеса.нен с датчиком скорости колеса качения, Источники информации, а выходы сумматора и датчика скорости принятые во внимание при экспертизе тягового колеса соединены с входом эле, Авторское свидетельство СССР мента сравнения, электрически соединен- % 491877, кл. 6 01 й .19/02, 1973 ными задатчиком напряжения, релейным 1 З (прототип).