КАК ВЫБРАТЬ ВЕСЫ
История создания вагонных весов насчитывает более 100 лет.
Специфика взвешивания вагона, перемещаемого по рельсам, оказалась весьма "плодородной" для конструкторов, которые создали целый ряд разнообразных, и весьма хитроумных технических решений взвешивающих устройств. Такого обилия предложенных принципов действия для другого типа весов вы не найдете: механические (рычажные), пневматические, гидравлические, электромеханические (гибридные), оптические и тензометрические вагонные весы.
На современном мировом рынке весов наибольшее распространение получили три основных типа тензометрических весов ― весы платформенные, "весы-шпала", "весы-рельс" . Как выбрать нужные? Прежде чем ответить на поставленный вопрос, рассмотрим конструктивные особенности.
I) Платформенные весы Платформенные или мостовые тензометрические весы являются прямыми "наследниками" рычажных механических весов. В этих весах грузоприемная платформа ― "мост" устанавливается на тензометрические датчики (Рис.1). Для обеспечения точности в широком температурном диапазоне применяют датчики со сферическими опорными поверхностями, обеспечивающих "самоцентрирование" грузоприемной платформы.
Платформенные весы применяют для статического взвешивания вагонов, для взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 15 км/час, а также для построения универсальных весов, которые позволяют взвешивать как в режиме статического взвешивания, так и в режиме взвешивания в движении. II) Весы "датчик-шпала" Первые конструкторские разработки были сделаны в 60-х годах XX столетия, но удачные промышленные образцы появились сравнительно недавно ― в начале XXI столетия (Рис.2) Весы "датчик-шпала" это устройство взвешивания без грузоприемной платформы. Рельсы устанавливаются на специальные весовые опоры. Весы применяют в основном для взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 60 км/час, но эта конструкция может быть с успехом применена и для статического взвешивания вагонов.
III) Весы "датчик-рельс" Весы "датчик-рельс" это преобразование участка железнодорожного рельса в двухопорный датчик силы. Первоначально эти весы была сконструированы Джеком Калдикоттом (Jack Caldicott) сотрудника компании Weightronix и установлены на медных рудниках Чили (Рис.3).
Весы "датчик-рельс" применяют в основном для взвешивания в движении в диапазоне скоростей до 60 км/час. Использование этих весов для статического взвешивания весьма проблематично, т.к. "весовые участки" рельса очень короткие и установить колеса вагонов над ним сложно, а при взвешивании вагонов с разной базой и практически невозможно.
Мы кратко рассмотрели наиболее часто применяемые конструкции весов, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки, и имеет свою нишу применения. Ниже приведены рекомендации использования этих конструкций в разных приложениях.
Часто в рекламной продукции встречается термин ― "бесфундаментные весы". Весы без фундамента не смогут долго сохранять свои метрологические характеристики и требуют дополнительных затрат на ремонт и внеочередную поверку. Это обусловлено проседанием шпал при интенсивном движении и пучением грунта в осеннее-весенние периоды.
Многие авторы подобной "рекламы" говоря об отсутствии бетонного фундамента умалчивают о необходимости устройства, как минимум, гравийного основания с послойным уплотнением. Строго говоря, отсутствие фундамента допустимо только в случае, если в месте установки ― скальный грунт, либо иной, эквивалентный. В условиях России основная масса железнодорожных путей проходит по заболоченным участкам. Поэтому строительство фундамента абсолютно необходимо для надежной и точной работы весов. Определение массы вагонов в режиме статического взвешивания Наиболее точными являются платформенные весы для статического взвешивания. Например, на весах с НИВ ― 100 т, 150 т и 200 т, цепа поверочного деления может быть равна 20 кг, 50 кг, 100 кг и 200кг. Таким образом, наиболее точные вагонные весы могут иметь до 5000 поверочиых делений. Высокие метрологические характеристики таких весов реализуются в эксплуатации только при взвешивании расцепленных вагонов. Точность весов "датчик-шпала" при определении массы в режиме статического взвешивания на сегодняшний день несколько хуже, чем у платформенных весов и не превышает 3000 поверочных делений.
Расцепка вагонов сопряжена с большими временными затратами и многие предприятия предпочитают взвешивать вагоны в сцепленном состоянии. В этом случае, из-за влияния сцепок, снижается точность взвешивания. Для определения массы вагонов без расцепки на весах для статического взвешивания требуется аттестация методики выполнения измерений массы вагонов.
При взвешивании сцепленных/расцепленных вагонов часто применяют 2-х платформенные весы. В этом случае каждая тележка вагона устанавливается на "свою" платформу. Такие весы можно использовать для взвешивания вагонов с небольшим разбросом геометрических размеров. При большом разбросе нужны весы с двумя или тремя независимыми весовыми платформами. Это может быть необходимо для обеспечения повагонного взвешивания, а также для исключения заезда осей "соседних" вагонов при взвешивании сцепленных вагонов (Рис.4).
Определение массы вагонов в режиме взвешивания в движении При большом грузопотоке и невысокой стоимости взвешиваемых материалов целесообразно использование вагонных весов, предназначенных для взвешивания вагонов в движении. В движении вагон можно взвесить поосно, потеле-жечно или повагонно (на полной длине). С каждым годом поосное взвешивание применяется все реже, как не имеющее преимуществ. Потележечное взвешивание, в основном применяется для взвешивания сыпучих и жидких грузов с вязкостью не менее 60 мм2/с (Рис.5).
Повагонное взвешивание является наиболее точным и удобным в эксплуатации. Весы, обеспечивающие повагонное взвешивание также могут быть использованы и для определения массы вагонов с жидкими грузами с вязкостью менее 60 мм2/с в движении. Рисунок 4 служит хорошей иллюстрацией повагонного взвешивания в движении.
Кроме перечисленных выше, может применяться "смешанное" взвешивание на универсальных весах. То есть, на одних и тех же весах осуществляется и статическое взвешивание и взвешивание в движении, потележечное для одних моделей вагонов и повагонное для других.
Выводы:
• При необходимости взвешивания разнородных грузов как по вязкости (менее 60 мм2/с), стоимости и т.д. целесообразно использование универсальных платформенных весов, у которых имеются режим статического взвешивания вагона в целом, и режим повагонного взвешивания в движении.
• При взвешивании в движении со скоростью до 10-15 км/ч малоценных грузов и грузов с вязкостью не менее 60 мм2/с можно использовать весы для потележечного взвешивания. В качестве таких весов можно использовать любые из вышеуказанных конструкций.
• Если необходимо взвешивать вагоны на более высоких скоростях, то для этого можно использовать весы датчик-рельс или датчик-шпала" с установкой бесстыкового рельса. При увеличении скорости движения по весам класс точности весов может быть хуже 2,0 по ГОСТ 30414-96.
• При необходимости определения осевых нагрузок вагона могут использоваться все три конструкции весов, при наличии соответствующего программного обеспечения.
• Одной из задач безопасности эксплуатации железных дорог является определение положения проекции центра масс вагона на горизонтальную плоскость. Для этого можно использовать весы "датчик-рельс" или "датчик-шпала", оснащенные соответствующим программным обеспечением. Одновременно с этим также решается задача, приведенная в п.З.
