КОМПЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ХРАПОВОГО КОЛЕСА
COMPENSATION DEVICE FOR RATCHET WHEEL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается компенсационного устройства храпового колеса в области изготовления деталей для подвесной системы контактных проводов высокоскоростной электрифицированной железной дороги.
Уровень техники
Компенсационное устройство храпового колеса главным образом используется для компенсационной регулировки силы натяжения проводов/кабелей применительно к контактному проводу или нагруженному проводу подвесной системы контактных проводов высокоскоростной электрифицированной железной дороги, а также в точках фиксации гибкой подвески, предназначенной для городских железнодорожных перевозок. С развитием высокоскоростной электрифицированной железной дороги скорость на пассажирских транспортных линиях непрерывно возрастает, при этом сила натяжения подвесной системы контактных проводов должна быть более высокой (компенсационная сила натяжения подвесной системы контактных проводов, в общем, должна составлять по меньшей мере 30 кН), а значит общие характеристики компенсационного устройства храпового колеса должны удовлетворять требованиям компенсации высоких натяжных усилий.
Однако в существующих компенсационных устройствах храпового колеса существует ряд проблем, которые сводятся к следующему: при сдвиге корпуса храпового колеса создается прямое трение между торцевыми поверхностями малых колес с двух сторон корпуса храпового колеса и внутренними сторонами соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы, при этом в результате прямого трения возникает явление заклинивания и тугого вращения храпового колеса; кроме того, существует также проблема недостаточности компенсационного расстояния, так что сила натяжения контактных проводов между точками фиксации при больших пролетах не может быть компенсирована; номинальная рабочая прочность при растяжении относительно мала, т.е. компенсационное натяжное усилие имеет меньшую величину (максимальная компенсационная сила натяжения подвесной системы контактных проводов составляет 15 кН); допуск на растяжение троса в компенсационном устройстве мал; жесткость скобы недостаточна; нарушение пути следования, трение и пр. тросов в компенсационном устройстве в процессе эксплуатации влияет на срок службы и «передаточный эффект» храповика; скоба храпового колеса принимает форму открытого зева крюка и является сварной, что не удовлетворяет требованиям обеспечения параллельности и перпендикулярности компенсационного устройства, а это легко приводит к прогибу храпового колеса и относительно низким характеристиками компенсационного устройства как изделия, что делает сложным замену компенсационных устройств; зазор между крышкой подшипника храповика и боковой панелью рамы слишком мал, что легко приводит к явлению зажатия, вызывающему тугое вращение храпового колеса, а значит снижает компенсационный эффект. Следовательно, существующим компенсационным устройствам храпового колеса сложно удовлетворить требованиям обеспечения компенсации больших натяжных усилий, необходимой в подвесной системе контактных проводов высокоскоростной электрифицированной железной дороги.
Раскрытие изобретения
Одна из технических задач, которая должна быть решена в настоящем изобретении, заключается в создании компенсационного устройства храпового колеса, которое не только позволит избежать прямого трения между торцевыми поверхностями малых колес с двух сторон корпуса храпового колеса и внутренними сторонами соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы, но также позволит избежать явления заклинивания и тугого вращения храпового колеса и при этом повысит эффективность передачи при сдвиге корпуса храпового колеса.
Для решения указанной задачи в настоящем изобретении предложено компенсационное устройство храпового колеса, при этом компенсационное устройство храпового колеса содержит: корпус храпового колеса, тормозную скобу для храпового колеса, длинный болтовой палец, соединительные панели храпового колеса и тормозной скобы, стопорную панель, балансировочное колесо, стальной провод I, стальной провод II, а также зажим для провода; при этом корпус храпового колеса установлен на передних концах соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы, причем корпус храпового колеса содержит большое колесо с храповыми зубьями, малое колесо I и малое колесо II, при этом малое колесо I и малое колесо II расположены симметрично по обеим сторонам большого колеса; один конец стального провода I соединен с зажимом для провода, а другой его конец последовательно намотан на большое колесо, а затем зафиксирован на одной стороне наружной периферийной поверхности большого колеса; один конец стального провода II зафиксирован между двумя малыми колесами, а его другой конец последовательно намотан на малое колесо I, проходит по периферии балансировочного колеса, а затем последовательно намотан на малое колесо II с другой стороны большого колеса, после чего указанный другой конец стального провода II также зафиксирован между двумя малыми колесами; задние концы соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы шарнирно закреплены на верхнем конце тормозной скобы посредством шарнирного устройства; стопорная панель зафиксирована посередине тормозной скобы под определенным углом подъема к горизонту, так что когда храповое колесо совершает поворот вниз на заданный угол вокруг шарнирного устройства, стопорная панель тормозит храповые зубья совершающего вращение храпового колеса по окружности храповика, сближающейся со стороной стопорной панели, при этом тормозная скоба фиксируется посредством крепежного механизма к крепежному основанию для неподвижной установки компенсационного устройства храпового колеса; при этом корпус храпового колеса установлен на оси храпового колеса посредством пары самосмазывающихся подшипников скольжения, причем два конца оси храпового колеса зафиксированы на передних концах соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы и снабжены торцевыми самосмазывающимися подшипниками, расположенными между соединительными панелями рамы храпового колеса и тормозной скобы и самосмазывающимися подшипниками скольжения.
Кроме того, предпочтительно,: на окружной поверхности указанного большого колеса выполнена направляющая канавка I для троса, при этом часть стального провода I располагается в направляющей канавке I для троса; на окружной поверхности малого колеса I и малого колеса II выполнены направляющие канавки II для троса, при этом на наружных торцевых поверхностях малого колеса I и малого колеса II созданы фланцы, причем часть стального провода II располагается в направляющих канавках II для троса.
Кроме того, предпочтительно, указанный самосмазывающийся подшипник скольжения представляет собой фланцевый самосмазывающийся подшипник скольжения на медной основе, при этом фланец располагается на его наружной стороне.
Предпочтительно на задних концах указанных соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы выполнена боковая опора для усиления соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы.
Согласно дополнительному решению в настоящем изобретении указанная тормозная скоба для храпового колеса содержит вертикальную трубку, стойку и V-образную соединительную пластину. Стойка приварена к внутренней стороне вертикальной трубки, а V-образная соединительная пластина закреплена на верхнем конце вертикальной трубки; к V-образной соединительной пластине приварена стальная труба; к середине вертикальной трубки и стойки приварена опорная пластина; к верхнему концу опорной пластины крепится стопорная панель, расположенная совместно с опорной пластиной под определенным углом к горизонту; задние концы соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы шарнирно прикреплены к V-образной соединительной пластине посредством болта, проходящего через стальную трубу, при этом стальная труба установлена между соединительными панелями храпового колеса и тормозной скобы.
Предпочтительно в компонентах по настоящему изобретению используются специальные материалы, в частности корпус храпового колеса выполнен посредством литья в металлическую форму при низком давлении, ось храпового колеса выполнена в виде оси из нержавеющей стали, а стальной провод I и стальной провод II выполнены из просмоленной гальванизированной стальной проволоки.
Еще одно предпочтительное решение по настоящему изобретению заключается в том, что указанная стопорная панель содержит прямолинейную тормозную поверхность, используемую для торможения в сочетании с храповыми зубьями, при этом указанные храповые зубья выполнены в виде двухрядных прямых зубьев.
Преимущества и положительные эффекты вышеуказанных решений по настоящему изобретению в сравнении с решениями предшествующего уровня техники заключаются в следующем.
1. В настоящем изобретении принята поворотная схема зацепления самосмазывающихся подшипников скольжения с торцевыми самосмазывающимися подшипниками, что позволяет избежать прямого трения между торцевыми поверхностями малых колес с двух сторон корпуса храпового колеса и внутренними поверхностями соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы при сдвиге корпуса храпового колеса, что позволяет также избежать явления заклинивания и тугого вращения храпового колеса, повышая при этом эффективность передачи. Более конкретно, в настоящем изобретении использованы фланцевые самосмазывающиеся подшипники скольжения на медной основе, а также торцевые самосмазывающиеся подшипники, так что нет необходимости в проводимом на большой высоте смазывании на месте.
2. В настоящем изобретении, поскольку большое и все малые колеса выполнены с направляющими канавками для тросов, а торцевые поверхности малых колес выполнены с фланцами, явления нарушения пути следования, трения и наложения компенсирующих натяжных стальных проводов можно избежать. Благодаря направляющему действию и ограничению со стороны направляющей канавки для троса трение или нарушение пути следования компенсирующих натяжных стальных проводов в условиях эксплуатации не происходит, а значит срок службы компенсирующего натяжного стального провода существенно увеличивается, при этом коэффициент безопасности храпового колеса повышается. Поскольку малые храповые колеса выполнены с фланцами на их торцевых поверхностях, то даже если они полностью обмотаны компенсирующими стальными проводами, компенсирующий стальной провод не соскользнет с колес и не вызовет заклинивание.
3. В тормозной скобе для храпового колеса по настоящему изобретению использована конструкция вертикальной трубки и вертикальной стойки, обладающая высокой общей жесткостью и высокой прочностью, при этом данная конструкция не будет легко деформироваться в условиях эксплуатации, так что могут быть обеспечены требования параллельности и перпендикулярности, при этом прогиб храпового колеса в условиях работы не будет частым явлением. Более того, изделие сохраняет высокое единообразие, а значит высокую взаимозаменяемость.
4. Стопорная панель в настоящем изобретении имеет прямолинейную торцевую поверхность, при этом тормоз принимает вид тормоза прямозубой конструкции, обладающей расширенной зоной торможения и более высокой надежностью торможения. Даже если в процессе торможения происходит сдвиг корпуса храпового колеса, стопорная панель все же может захватывать храповые зубья, чтобы выполнить функцию торможения при вышедшем из строя проводе. Кроме того, поскольку стопорная панель установлена с определенным зазором по отношению к храповому колесу, риск заклинивания может быть исключен, что повышает уровень безопасности.
5. Задние концы соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы согласно настоящему изобретению дополнительно выполнены с боковой опорой, что повышает устойчивость рамы храповика, должным образом увеличивая зазор между двумя соединительными панелями храпового колеса и тормозной скобы, увеличивая компенсационное расстояние. Соединительные панели храпового колеса и тормозной скобы соединены с тормозной скобой, предназначенной для храпового колеса, с использованием болта, находящегося в телескопическом соединении со стальной втулкой, так что соединение является прочным и надежным, что не только позволяет избежать «выскакивания» рамы храпового колеса, но также обеспечивает точность изготовления.
6. Настоящее изобретение обладает новизной в отношении конструкции и простотой в плане установки и технического обслуживания, также обеспечивая безопасность и надежность, при этом компенсирующий стальной провод представляет собой просмоленный гальванизированный стальной провод (разрывная нагрузка просмоленного гальванизированного стального провода составляет ≥75,4 кН), что позволяет достичь рабочей прочности 32 кН при компенсационном расстоянии до 950 м, тем самым удовлетворяя требованиям компенсационной регулировки силы натяжения в точке фиксации подвесной системы контактных проводов высокоскоростной электрифицированной железной дороги и гибкой подвески, предназначенной для городских железнодорожных перевозок.
Компенсационное устройство храпового колеса по настоящему изобретению оптимизирует конструкцию, упрощает процесс изготовления, а также повышает безопасность работы, при этом не только удовлетворяет потребности в высоких натяжных усилиях и компенсационных расстояниях, которые требуются в подвесной системе контактных проводов высокоскоростной электрифицированной железной дороги, но также является простым в установке и техническом обслуживании.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид спереди конструкции компенсационного устройства храпового колеса по настоящему изобретению;
на фиг.2 показан вид в разрезе конструкции корпуса храпового колеса по настоящему изобретению;
на фиг.3 показан вид в перспективе конструкции компенсационного устройства храпового колеса по настоящему изобретению;
на фиг.4 показан вид в перспективе стопорной панели по настоящему изобретению;
на фиг.5 показана принципиальная схема установки компенсационного устройства храпового колеса по настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Вариант осуществления настоящего изобретения представлен в настоящем описании в сочетании с фиг.1, 2, 3, 4 и 5.
Компенсационное устройство храпового колеса содержит: корпус 1 храпового колеса, тормозную скобу 2 для храпового колеса, длинный болтовой палец 3, соединительные панели 4 храпового колеса и тормозной скобы, стопорную панель 5, балансировочное колесо 6, стальной провод I 7, стальной провод II 7', а также клиновидный вилкообразный зажим 8 для провода. Корпус 1 храпового колеса установлен на оси 11 храпового колеса посредством самосмазывающихся подшипников 10 скольжения, в частности пары фланцевых самосмазывающихся подшипников 10 скольжения на медной основе, имеющих фланцы на своей наружной стороне. Оба конца оси 11 храпового колеса зафиксированы на передних концах соединительных панелей 4 храпового колеса и тормозной скобы и снабжены торцевыми самосмазывающимися подшипниками 14, расположенными между соединительными панелями 4 храпового колеса и тормозной скобы и самосмазывающимися подшипниками 10 скольжения. Когда сдвиг корпуса храпового колеса приводит к соприкосновению фланца самосмазывающегося подшипника скольжения с соответствующим торцевым самосмазывающимся подшипником, два подшипника совершают вращение относительно друг друга, что позволяет избежать прямого трения между корпусом храпового колеса и соединительными панелями храпового колеса и тормозной скобы, а значит позволяет избежать явления заклинивания и тугого вращения храпового колеса. Корпус 1 храпового колеса содержит большое колесо 12 с храповыми зубьями, малое колесо I 13, а также малое колесо II 13', при этом малое колесо I 13 и малое колесо II 13' симметрично расположены с двух сторон большого колеса 12; на окружной поверхности указанного большого колеса 12 выполнена направляющая канавка I 9 для троса, причем часть стального провода I 7 располагается в направляющей канавке I 9 для троса; на окружных поверхностях малого колеса I 13 и малого колеса II 13' выполнены направляющие канавки II 17 для троса, причем на наружных торцевых поверхностях обоих малых колес I 13 и II 13' выполнены фланцы 15, при этом часть стального провода II 7' располагается в направляющих канавках II 17 для троса. Один конец стального провода I 7 соединен с зажимом 8 для провода, а другой его конец последовательно намотан на большое колесо 12 посредством направляющей канавки I 9 для трос, а затем зафиксирован на большом колесе 12; один конец стального провода II 7' зафиксирован между двумя малыми колесами, а его другой конец последовательно намотан на малое колесо I 13 посредством направляющих канавок II 17, затем проходит по периферии балансировочного колеса 6, а затем последовательно намотан на малое колесо II 13' с другой стороны большого колеса 12, после чего указанный другой конец стального провода II также зафиксирован между двумя малыми колесами.
Как показано на фиг.1 и на фиг.3, корпус 1 храпового колеса по настоящему изобретению расположен в своем нормальном рабочем положении благодаря равновесию между натяжным усилием, создаваемым горизонтальным тросом 7' в горизонтальном направлении, и натяжным усилием, создаваемым вертикальным тросом 7 в вертикальном направлении вниз, при этом в данном положении корпус 1 храпового колеса не соприкасается со стопорной панелью 5. Когда натяжение троса 7' ослабевает, корпус 1 храпового колеса, с одной стороны, совершает качательное движение вниз вместе с соединительными панелями 4 храпового колеса и тормозной скобы вокруг шарнирного устройства 22, а с другой стороны, совершает поворот вокруг оси 11 храпового колеса за счет тянущего вниз усилия (от противовеса), создаваемого вертикальным тросом 7, заставляющий храповые зубья корпуса 1 храпового колеса прижаться к стопорной панели, так что храповое колесо 1 тормозится стопорной панелью 5.
На задних концах соединительных панелей 4 храпового колеса и тормозной скобы закреплена боковая опора 16, при этом боковая опора выполнена в виде стальной оси, имеющей ступени на обоих своих концах, причем ступень используется для ограничения зазора между двумя соединительными панелями 4 храпового колеса и тормозной скобы на внутренних поверхностях соединительных панелей храпового колеса и тормозной скобы, чтобы оказывать поддержку соединительным панелям 4 храпового колеса и тормозной скобы. Боковая опора 16 выполнена так, что ее оба конца зафиксированы и располагаются между соединительными панелями 4 храпового колеса и тормозной скобы.
Тормозная скоба 2 для храпового колеса содержит вертикальную трубку 18, стойку 19 и V-образную соединительную пластину 20. Стойка 19 приварена на внутренней стороне вертикальной трубки 18, а V-образная соединительная пластина 20 закреплена на верхнем конце вертикальной трубки 18; к V-образной соединительной пластине 20 приварена стальная труба 23; к середине вертикальной трубки 18 и стойки 19 приварена опорная пластина 21; к верхнему концу опорной пластины 21 крепится стопорная панель 5, расположенная совместно с опорной пластиной под определенным углом к горизонту; задние концы соединительных панелей 4 храпового колеса и тормозной скобы шарнирно подвешены на V-образной соединительной пластине 20 посредством болта 22, проходящего через стальную трубу 23, при этом стальная труба 23 установлена между соединительными панелями 4 храпового колеса и тормозной скобы. Длинный болтовой палец 3 соединен с крепежным основанием через вертикальную трубку 18.
Корпус 1 храпового колеса изготавливают посредством литья в металлическую форму при низком давлении, при этом его поверхность проходит пескоструйную обработку. Ось 11 храпового колеса предпочтительно представляет собой ось из нержавеющей стали, что повышает стойкость к коррозии. Стальной провод I 7 и стальной провод II 7' выполнены из просмоленной гальванизированной стальной проволоки (разрывная нагрузка просмоленного гальванизированного стального провода составляет ≥75,4 кН).
С увеличением диаметра балансировочного колеса 6 пространство между проводами/тросами по обеим сторонам малого колеса увеличивается, что предотвращает соприкосновение храпового колеса с проводом/тросом при значительном сдвиге храпового колеса.
Как показано на фиг.5, тормозная скоба 2 зафиксирована на крепежном основании 27 посредством длинного болтового пальца 3 с использованием подкладной шайбы, гайки и шплинта, при этом крепежное основание 27 закреплено на опоре 28, сама же опора 28 вертикально закреплена на земле 29. Отрегулировав положения соединительных панелей 4 храпового колеса и тормозной скобы посредством болта 22, корпус 1 храпового колеса располагают в требуемом установочном положении, после чего гайку на конце болта 22 плотно завинчивают (см. фиг.3). Расстояние между передней торцевой поверхностью стопорной панели 5 и храповыми зубьями на большом колесе 12 корпуса 1 храпового колеса регулируется так, чтобы корпус 1 храпового колеса занимал свое рабочее положение. Посредством соединения балансировочного колеса 6 с шарнирной вилкой или кольцом со сферической головкой на конце нагруженного провода или контактного провода в соответствии с используемыми линиями обеспечивается приложение к нагруженному проводу или контактному проводу должного непрерывно действующего компенсационного усилия. Как показано на фиг.5, компенсационное устройство храпового колеса на относительно большей высоте соединено с нагруженным проводом (не показан), расположенным справа от балансировочного колеса 6, посредством балансировочного колеса 6, а на относительно меньшей высоте компенсационное устройство храпового колеса соединено с контактным проводом (не показан), расположенным справа от балансировочного колеса 6, посредством другого балансировочного колеса 6. Противовесы 30 создают нагрузку на большое колесо 12 корпуса 1 храпового колеса посредством клиновидного вилкообразного зажима 8 и стального провода I 7 соответственно. Таким образом, к нагруженному проводу или контактному проводу прикладывается должное непрерывно действующее компенсационное усилие.
Как показано на фиг.5, 1, 3 и 4, при торможении, если произошел обрыв провода, противовесы 30 оттягивают корпус 1 храпового колеса вниз, что заставляет соединительные панели 4 храпового колеса и тормозной скобы совершить качательное движение вниз вокруг шарнирного устройства 22, а корпус 1 храпового колеса совершает поворот назад вокруг оси 11 храпового колеса, а значит храповые зубья 32 на большом колесе 12 корпуса 1 храпового колеса прижимаются к прямолинейной торцевой поверхности 31 стопорной панели 5, благодаря чему храповое колесо тормозится стопорной панелью 5.
Как показано на фиг.2 и 3, поскольку стопорная панель в настоящем изобретении имеет прямолинейную торцевую поверхность 31, при этом стопорная панель тормозит двухрядные прямые зубья 32, достигается расширенная зона торможения и более высокая надежность торможения. Даже если корпус храпового колеса совершает сдвиг или плавающее движение в процессе торможения, стопорная панель все же способна захватить храповые зубья, чтобы осуществить функцию торможения при разрушенном проводе. Кроме того, поскольку стопорная панель установлена с определенным зазором по отношению к храповому колесу, можно исключить риск заклинивания, что повышает уровень безопасности.