Скоростемер локомотивный
Общие сведения
Скоростемер локомотивный - прибор, служащий для измерения, регистрации и сигнализации параметров движения локомотивов и моторвавгонного подвижного состава. Скоростемер не только показывает машинисту скорость движения паровоза, но и записывает ее на специальной (диаграммной) ленте. Одновременно с этим скоростемер непрерывно по записи на ленте контролирует выполнение машинистом графика движения и на основе этого даёт возможность проанализировать работу машиниста, проверить соблюдение им установленных скоростей движения.
В движение скоростемер приводится от ближайшей колесной пары локомотива.
Скоростемер СЛ-2 показывает машинисту: скорость движения, суточное время в часах и минутах и количество километров, пройденное паровозом (суммарное и за сутки, смену или рейс). Одновременно на диаграммной ленте скоростемера записывается: скорость движения паровоза, суточное время в часах и минутах, продолжительность пробега и остановок паровоза, пробег в километрах, направление движения паровоза и режим торможения поезда. Скоростемер имеет звонок, извещающий машиниста о достижении локомотивом установленной предельной скорости.
Скоростемер имеет чугунный корпус 5, в котором помещены все его механизмы. Лицевая стенка 4 имеет застекленное окно, через которое виден циферблат указателя скорости со шкалой на 150 км, циферблат часов и счетчик километров. В откидной крышке 2 также имеется застекленное окно, через которое видны диаграммная лента и механизм для записи на ней показаний скоростемера. Крышку запирают замком 1 и пломбируют.
К нижней части корпуса прикреплен индикатор тормозного давления 7, а слева от него из корпуса выходит приводной вал 8, имеющий на конце отверстие под чек для соединения с приводом. Справа на лицевой стенке расположен ключ 3 для завода и перевода стрелок часов, на правой боковой стенке корпуса — ключ 6 для сброса на нуль показаний рейсового счетчика, а на левой — сигнальный звонок 10. Для смазывания
приводного вала поставлена масленка 9. Крышку корпуса и индикатора тормозного давления пломбируют.
С 1991 г. механические локомотивные скоростемеры заменяются комплексами средств сбора и регистрации данных КПД-3, а с 1999 г. эти комплексы устанавливаются и на моторвагонном подвижном составе (МВПС). Комплекс средств сбора и регистрации данных о параметрах ведения поезда КПД-3 имеет много преимуществ перед механическими скоростемерами (увеличение количества регистрируемых данных о параметрах движения поезда, возможность автоматизированной расшифровки диаграммных лент, сохранение данных в модуле памяти, большая точность регистрируемых данных). Описанию данного комплекса посвяшена глава 5. Здесь же следует отметить, что на базе КПД-3 возможно создать неразрушаемое устройство, способное сохранять модуль памяти КПД-3 при возникновении чрезвычайных си¬туаций (пожар, крушение и т.п.), т.е. так называемый «черный ящик», который пока не был создан для механических скоростемеров. В действующих инструкциях по эксплуатации локомотивных скоростемеров ЗСЛ-2М и комплекса средств сбора и регистрации данных КПД-3, утвержденных МПС РФ, ленты скоростемеров ЗСЛ-2М называются скоростемерными лентами, а ленты КПД-3 называются диаграммными.
Механизм скоростемера
Механизм скоростемера СЛ-2 состоит из следующих основных узлов:
- приводного вала с реверсивным устройством,
- измерителя скорости,
- счетчика километров,
- регистратора направления движения,
- часового механизма,
- индикатора тормозного давления,
- звонка предельной скорости.
Реверсивное устройство
Так как локомотив движется передним и задним ходом и приводной вал скоростемера вращается в обе стороны, для преобразования двустороннего вращения вала в одностороннее вращение механизмов служит реверсивное устройство. Одностороннее движение механизмов (кроме регистратора направления движения) необходимо потому, что измеритель скорости и диаграммная лента должны двигаться в одну сторону, счетчик километров должен только суммировать пройденный путь и т. д.
Реверсивное устройство состоит из двух свободно сидящих на приводном валу 23 конических шестерен 4 и 6, имеющих на ступицах храповые вырезы. На этом же валу жестко посажены дисковые втулки 3, к торцам которых закреплены собачки 2, прижатые пружинками к ступицам шестерен 4 и 6.
При вращении приводного вала по часовой стрелке, соответствующем переднему ходу паровоза, нижняя коническая шестерня 4 зацепляется собачкой 2 нижней втулки 3, вращается вместе с приводным валом и сообщает вращение горизонтальной оси 21 скоростемера против часовой стрелки. Собачка 2 верхней втулки 3 в это время скользит по храповому вырезу Верхней конической шестерни 6. При вращении приводного вала против часовой стрелки, соответствующем заднему ходу паровоза, верхняя коническая шестерня 6 зацепляется собачкой 2 верхней втулки 3, вращается вместе с валом и сообщает вращение горизонтальной оси 21 также против часовой стрелки.
Измеритель скорости
Измеритель скорости измеряет и дает показание средней скорости движения локомотива за каждую прошедшую секунду. Измеритель скорости является основным узлом скоростемера и состоит из:
- сегментного устройства,
- часового хода измерителя скорости;
- механизма подзавода.
Сегментное устройство
Предназначено для измерения пройденного пути, а часовой механизм — для измерения времени. Совместная работа сегментного устройства и часового механизма обеспечивает измерение пройденного пути за секунду, т.е. измерение скорости движения локомотива. Механизм подзавода предназначен для передачи часовому ходу необходимого вращающего момента и при движении локомотива обеспечивает постоянную работу хода. Сегментное устройство состоит из вертикально расположенного шлицевого валика 2 с сегментами 3. Шлицевой валик выполнен с тремя продольными канавками — шлицами. По шлицевому валику, в обхват кромок шлицев, независимо один от другого перемешаются три сегмента, имеющие на наружной поверхности специальную нарезку. На горизонтальной оси расположен ведущий ролик 4, который также имеет специальную нарезку и постоянно находится в зацеплении с одним из сегментов. Ведущий ролик получает вращение от основной оси скоростемера, причем скорость его вращения пропорциональна скорости движения локомотива.
При вращении ведущего ролика сегмент, находящийся с ним в зацеплении, поднимается по вертикали. Максимальный подъем сегмента за одну секунду равен 40 мм, что соответствует 75 об/мин приводного вала скоростемера или скорости движения локомотива 150 км/ч. На верхнем конце шлицевого валика жестко посажена коническая шестерня, сцепляющаяся с шестерней часового хода 12. который обеспечивает постоянную скорость вращения шлицевого валика (1 оборот за 3 секунды). Под углом 120° к ведущему ролику расположен фиксирующий ролик 5, постоянно находящийся в зацеплении с одним из сегментов. В состоянии покоя сегменты находятся в крайнем нижнем положении и поддерживаются опорной шайбой. При вращении шлицевого валика вместе с ним вращаются сидящие на нем сегменты. За один оборот шлицевого валика сегменты будут занимать следующие положения. В первую секунду один из сегментов, находящийся в этот момент в зацеплении с ведущим роликом, поднимается на высоту, соответствующую средней скорости движения локомотива. За вторую секунду первый сегмент сцепляется с фиксирующим роликом и удерживается последним в поднятом положении, а ведущий ролик поднимает второй сегмент. В третью секунду первый сегмент выходит из зацепления с фиксирующим роликом и под действием собственного веса падает вниз, второй сегмент сцепляется с фиксирующим роликом, а третий сегмент поднимается ведущим роликом. В четвертую секунду начинается повторение цикла, т.е. в зацепление с ведущим роликом вступает первый сегмент, третий сегмент удерживается фиксирующим роликом в поднятом положении и т.д. Для указания скорости движения локомотива на циферблате скоростемера имеется следующее устройство. На шлицевой валик надет специальный шарикоподшипник, при¬легающий к верхним торцам сегментов. К поводку шарикоподшипника прикреплена зубчатая рейка 6, связанная с осью указателя скорости зубчатым колесам 7. На конце оси посажена стрелка указателя скорости. При подъеме сегмента последний поднимает шарикоподшипник с рейкой и, вращая колесо, сидящее на оси указателя скорости, поворачивает ось на угловую величину, соответствующую значению скорости в километрах в час. Рейка записи скорости получает движение от оси указателя скорости через систему зубчатых передач, что гарантирует соответствие регистрации налейте показаниям скорости по шкале циферблата скоростемера Часовой ход измерителя скорости (рис. 4) предназначен для вра¬щения шлицевого валика с постоянной скоростью и для обеспечения мгновенных переходов сегментов с ведущего на фиксирующий ролик Для регулирования скорости вращения валика служит часовой ход, баланс которого !3 имеет период колебании 0,333 с, что обеспечива¬ет строго постоянную скорость вращения шлицевого валика с сегментами со скоростью 1 оборот за 3 секунды. Часовой ход состоит из импульсного колеса 10, анкерной вилки // и баланса 13, на оси которого имеются импульсная и предохрани¬тельная рольки, а также спираль 14. Работа хода происходит следующим образом Импульсное колесо под воздействием заводной пружины, стремясь повернуться, толкает анкерную вилку, которая своей хвостовой частью передает толчок (импульс) штифту, укрепленному на импульсной рольке баланса. Баланс, получив толчок, вращается и закручивает спираль При раскручивании спирали сила ее упругости заставляет баланс вращаться в обратном направлении и своим импульсным штифтом поворачивать анкерную вилку Последняя получает очередной толчок импульсного колеса и передает его балансу. Эти движения закономерно повторяются. Полное закручивание и раскручивание баланса во времени определяет период колебания последнего и, будучи величиной постоянной, характеризует данный ход Для предохранения от произвольного поворота анкерной вилки служит предохранительная ролька. Вырез на предохранительной рольке строго сцентрирован с импульсным штифтом Для ограничения величины западания палет анкерной вилки за зубья импульсного колеса служат ограничительные штифты, установленные на плате. От обычных часовых механизмов часовой механизм измерителя скорости отличается следующим'
- цикл его работы равен 3 секундам;
- из 15 зубьев на импульсном колесе рабочими являются только 9 (еще три зуба вырезаны и три не участвуют в работе). Такая конструкция импульсного колеса необходима для получения больших проскоков в момент перехода сегментов с ведущего на фиксирующий ролик,
- отсутствует угол притяжки благодаря наличию специальных скосов на палетах анкерной вилки, что необходимо для обеспечения самоспуска, т. е. начала работы хода без воздействия извне,
- заводной механизм имеет постоянно заведенную пружину и периодически дополнительно подзаводится от основной оси скоростемера
Механизм подзавода
Работает следующим образом: ось с жестко насаженной на нее звездочкой 5 приводится во вращение от приводного вала скоростемера Вместе со звездочкой во вращение приводится крайняя «собачка» 9, прижимаемая к звездочке пружиной 12. Крайняя «собачка» закреплена на колонке, укрепленной на плоскости храпового колеса Храповое колесо 6, в свою очередь, свободно посажено на ось.
При вращении оси приводится во вращение звездочка, поворачивающая крайнюю «собачку», а вместе с ней и храповое колесо, запираемое от самоспуска пружины внешней «собачкой» 4. Пружина механизма подзавода внешним зацепом укреплена к телу барабана. Внутренний зацеп пружины входит в прорезь ступицы храпового колеса. Пружина имеет предварительный завод на 1—3 оборота. При вращении колеса пружина дополнительно подзаводится на один оборот (рабочий завод). Подзавод продолжается до полного оборота звездочки, после чего звездочка расцепляется с крайней «собачкой». Для этого барабан на торцевой стороне несет палец 10, взаимодействующий с пальцем крайней «собачки», а храповое колесо несет блокировочную "собачку". Блокировочная «собачка» имеет вырез, которым она заходит в вырез в пальце.
При расцеплении звездочки и крайней «собачки* палец крайней "собачки" западает в вырез блокировочной «собачки», чем осуществляется блокировка, т.е. предотвращается случайное сцепление «собачки» со звездочкой. С этого момента пружина, раскручиваясь, приведет барабан во вращение, и, когда барабан повернется на один оборот, палец отожмет блокиро-вочную «собачку» и освободит крайнюю «собачку», которая под действием пружины снова войдет в зацепление со звездочкой. Начинается новый цикл подзавода. Усилие пружины через барабан 2 передается на зубчатое колесо, приводящее во вращение пару конических зубчатых колес и шлицевой валик.
Счетчик километров
Счетчик километров имеет восемь барабанов 37, из которых пять левых служат для показания суммарного пробега паровоза, а три правых — для показания пробега за сутки, рейс или. смену. Барабаны приводятся во вращение от ведущего валика 36, связанного зубчатой и червячной передачами с главной осью измерителя скорости. На каждом барабане имеется по десяти цифр (от 0 до 9). Счетчик может показывать суммарный пробег до 99 999 км и рейсовый до 999 км. Когда показание счетчика суммарного пробега достигнет 99 999 км или рейсового счетчика— 999 км, счетчик автоматически перейдет на нуль и начнет новый отсчет. Показания рейсового счетчика можно в любой момент сбросить на нуль.
Регистратор направления движения
Регистратор направления движения на приводном валу имеет втулку 22 с фиксатором, которая при вращении вала по часовой стрелке неподвижна, а при вращении против часовой стрелки, что соответствует заднему ходу, вращается вместе с приводным валом. На торце втулки 22 расположен зуб, который при вращении втулки отводит палец коромысла 1 один раз при каждом обороте вала. Через систему рычагов колебание коромысла передается писцу 28, прочерчивающему в нижней части ленты зигзаги, которые сливаются в сплошную жирную линию (полосу).
Часовой механизм
Часовой механизм указывает время на циферблате скоростемера и регистрирует его на диаграммной ленте. Он действует независимо от остальных частей скоростемера и получает движение от пружины, которую заводят ключом 9.
Лентопротяжный механизм
Лентопротяжный механизм приводится в движение от главной оси измерителя скорости через зубчатую передачу и имеет лентопротяжный валик 25, ведущую катушку 24 и валик 27 ведущей катушки. Лентопротяжный валик имеет три ряда игл, при помощи которых протягивается диаграммная лента. Наколы игл показывают также пройденный путь в километрах.
Рулон ленты надет на валик 27, протягивается лентопротяжным валиком и наматывается на ведущую катушку. Ленту можно протягивать и от руки, что необходимо при заправке ее и при снятии для расшифровки; для этого под лентопротяжным валиком имеется храповое соединение.
Звонок предельной скорости
имеет червяк 10, позволяющий устанавливать гайку 11, посаженную на втулку червяка, в положение, соответствующее определенной скорости. При достижении скорости, установленной при регулировке звонка, по-водок 13 поднимает гайку 11 с втулкой и высвобождает рычаг 7, который верхним своим пальцем западает в вырезы трехзубого храповика 8, насаженного на приводной оси. Вследствие этого ось 5 с укрепленным на ней рычагом 7 и боек звонка получают вращательное угловое движение и боек ударяет по чашке звонка.
Индикатор тормозного давления
представляет собой цилиндрический корпус 32, внутри которого помещена гофрированная трубка 31 с дном. Под действием давления воздуха на дно гофрированная трубка сжимается, а при понижении давления распрямляется. При помощи зубчатой рейки 29 и сектора 33 изменения высоты гофрированной трубки, связанные с изменением тормозного давления, передаются рычагу, который посажен на одном валике с сектором. К рычагу присоединена тяга, на конце которой укреплен писец 26, записывающий на ленте тормозное давление.
Модернизированный скоростемер СЛ-2М
Модернизированный скоростемер СЛ-2М отличается от скоростемера СЛ-2 тем, что на нем дополнительно установлено контактно-регистрирующее устройство, которое позволяет осуществлять периодическую проверку бдительности машиниста и регистрировать положение автостопа с АЛСН. Контактно-регистрирующее устройство соединяется с АЛСН при помощи штепсельной вилки и разъема. При помощи контактного устройства осуществляется автоматический контроль скорости при проследовании поездом путевого светофора с желтым и красным огнями (в установленном порядке) и появлении желтого с красным и красного огней на локомотивном светофоре, периодически проверяется бдительность машиниста при желтом (после достижения установленной скорости), желтом с красным и красном огнях локомотивного светофора, а также выключается контроль скорости и периодически проверяется бдительность машиниста, когда поезд останавливается или следует со скоростью при помощи кожуха. Регистрирующее устройство скоростемера СЛ-2М записывает на ленте положения АЛСН с автостопом. При помощи устройства осуществляется запись периодического нажатия машинистом на рукоятку бдительности, показание сигнальных огней локомотивного светофора, а также сигнализируется лампочкой максимально допустимая скорость движения локомотива. Оно установлено на накладке лентопротяжного механизма. На скоростемере СЛ-2М поставлен счетчик километров улучшенной конструкции.
ДИАГРАММНАЯ ЛЕНТА
РАСШИФРОВКА, ОБСЛУЖИВАНИЕ СКОРОСТЕМЕРА
Диаграммная лента имеет ширину около 80 мм, длину 12 м. Наматывают ее на полый патрон в виде отдельной катушки, ко-торая рассчитана на запись 2400 км пути. На верхнем поле ленты (рис. 273) через каждые 5 мм нанесены горизонтальные линии, на которых имеются цифры: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 для записи минут и 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24 — для регистрации часов. На верхнем поле также регистрируется положение автостопа (включен или выключен) и показания красного, желто-красного и белого огней светофора автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН). Нижнее поле ленты имеет горизонтальные линии, обозначенные цифрами 0, 10, 20, 30, 50,... до 150, по которым определяется скорость движения паровоза, записанная на ленте. На нижнем поле производится запись скорости, давления воздуха в тормозной магистрали, регистрация заднего хода и пройденного пути. Ввиду того что при движении паровоза лента перемещается горизонтально, а писец — вертикально, запись минут на верхнем поле ленты происходит наклонными линиями. На стоянках, когда лента не движется, запись минут происходит вертикальными линиями, по длине которых определяют длительность стоянки. Через каждые 30 мин писец падает вниз, прочерчивая вертикальные линии. Скорость движения записывается кривыми линиями, что так¬же является результатом горизонтального перемещения ленты и вертикального перемещения писца. Чем больше скорость движения, тем выше располагается кривая по отношению к нулевой линии, лежащей на линии нижних проколов. Расстояние между смежными проколами равно 5 мм, что соответствует 1 км пройденного пути. При давлении в тормозной магистрали 6 кг/см2 писец на ленте прочерчивает горизонтальную линию на высоте 25 мм от линии скорости 50 км/ч. При торможении и, следовательно, падении давления в тормозной магистрали линия давления периодически опускается вниз и изображается в виде зигзагов. Запись торможения поезда на ленте сдвинута на 20 мм вправо относительно записи скорости и минут, при которых началось торможение. Точно так же сдвинута вправо на 20 мм запись заднего хода. Снятые с паровоза после поездки диаграммные ленты скоростемера подвергают расшифровке. Расшифровка лент позволяет определить режим ведения поезда машинистом и контролировать работу паровоза. Расшифровка и анализ скоростемерных лент дает возможность выявлять случаи превышения установленной скорости, проезда запрещенного путевого сигнала, проверять соблюдение установленных поперегонных времен хода и стоянок, правильность режима торможения и др. При расшифровке лент проверяют скорость движения поезда по перегонам, станциям, участкам с предупреждениями об ограничении скорости, правильность регистрации параметров АЛСН. На показания указателя скорости и счетчика пробега, а так-же на запись скорости и число километровых наколов на ленте оказывает влияние степень износа бандажа колеса паровоза, от которого осуществлен привод скоростемера. Колесо с изношенным бандажом, имеющее диаметр меньше альбомного, врaщается быстрее и делает на некотором участке пути больше оборотов, чем колесо с новым бандажом. Вследствие этого приводной вал скоростемера также будет вращаться быстрее, скоростемер будет показывать и записывать скорость больше фактической, а счетчик покажет больший пробег. Чтобы уменьшить погрешность показания скоростемера при изношенных бандажах, редуктор его рассчитывают не по новому, а по среднеизношенному бандажу. Диаметр колеса, на который рассчитывается передаточное число редуктора, называется расчетным диаметром колеса. Для паровозов Л, ЛВ и ФД, оборудованных скоростемером СЛ-2, расчетный диаметр колеса равен 1465 мм (альбомный 1500 мм), а паровоз С и СО — 1287 мм (альбомный 1320 мм). Однако при различной степени износа бандажей колес погрешность показания скоростемера все же остается, она колеблется в пределах ±3%. Чтобы учесть погрешность от износа бандажа, нужно расчетный диаметр колеса разделить на фактический диаметр. Полученное число и определит поправку на эту погрешность. Умножая поправку на пробег, записанный на ленте, устанавливают действительный пробег. Чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию скоростемера, локомотивная бригада должна внимательно наблюдать за его работой и соблюдать правила обслуживания. Перед выездом локомотива под поезд скоростемер необходимо заправить лентой и отрегулировать писцы. Заправку и съемку скоростемерных лент производит машинист паровоза, при этом заправку производят в случаях, когда оставшаяся часть ленты недостаточна для обслуживаемого паровозом тягового плеча. Снимают скоростемерную ленту после каждой поездки и при смене бригад. Машинист должен ежедневно заводить часы скоростемера в одно и то же время. При заводе часов и переводе стрелок ключ следует вращать только по часовой стрелке. Часы скоростемера нужно сверять и устанавливать на правильное время, проверять наличие пломбы на крышке контактных устройств и на индикаторе тормозного давления.
ОБСЛУЖИВАНИЕ СКОРОСТЕМЕРА
В пути следования машинист обязан следить по скоростемеру за скоростью движения поезда, не превышать установленной на данном участке скорости и конструкционной скорости паровоза. При заправке скоростемерных лент писцы следует вывернуть, а затем после заправки их закрепить. Писцы нужно периодически заправлять мелкой наждачной бумагой, снимать заусеницы и закруглять острые кромки. На снятой ленте машинист должен записать или сообщить дежурному по депо и расшифровщику номер паровоза, дату, но-мер поезда и свою фамилию. Необходимо наблюдать за исправностью привода, креплением его на кронштейне, не допуская ослабления болтов, перекосов в соединениях; регулярно смазывать валик прибора, подвинчивать масленку, установленную на скоростемере на четверть оборота в сутки и заправлять ее маслом. Нужно следить за исправностью редуктора: при попадании воды в редуктор — спускать ее оттуда, а в зимнее время защищать его от замораживания. Не допускать погнутости пальца и кулисы редуктора. Если в пути следования будет обнаружено наматывание лен-ты на лентопротяжный барабан, заброс стрелки за деление 150 км, поломка скоростемера или его привода, следует привод скоростемера отключить на первой остановке. Нельзя вскрывать скоростемер и снимать ленту при чистке топки паровоза и наборе топлива. О всех обнаруженных в пути следования неисправностях скоростемера машинист обязан записать в журнал технического со¬стояния локомотива или в книге ремонта.