ПРИВОД ДВИГАТЕЛЬНЫЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ
MINIATURE DRIVE MOTOR

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для приведения в действие различных исполнительных элементов, чья работа основана на перемещении, и может быть использовано, главным образом, для управления разъединителями контактной сети электрифицированных железных дорог.
Известны винтовые приводы, использующиеся для управления подобными исполнительными элементами, например винтореечный редуктор, в корпусе которого расположен зубчатый сектор, установленный на приводном валу, взаимодействующий с зубчатой рейкой и соединенный подвижно через гайку с ходовым винтом, причем ось ходового винта совмещена с делительной линией зубьев рейки, а в зубчатом секторе выполнена выемка, разделяющая зубчатый венец на два ряда (авторское свидетельство СССР № 400765, F16K 31/50, публикация 1973).
Известен винтореечный редуктор, содержащий расположенные в корпусе зубчатый сектор, закрепленный на валу, двухрядную рейку, взаимодействующую с сектором, ходовой винт, соединенный подвижно с рейкой посредством гайки, причем ось ходового винта совмещена с делительной линией зубьев рейки. Кроме того, имеются дополнительный вал, расположенный в полости первого вала, и зубчатый сектор, закрепленный на этом валу, а рейка выполнена с прямолинейными участками в каждом ряду, расположенными так, что при выходе из зацепления одного зубчатого сектора другой входит в зацепление (авторское свидетельство СССР № 1610176, F16K 31/50, публикация 1990).
Эти устройства имеют сложную конструкцию, использование зубчатых реек затрудняет уход за ними, снижает надежность и затрудняет использование для приведения в действие поворотных исполнительных механизмов.
Известен ряд приводов, использующих кулисные механизмы для связи винтовой пары и элемента, непосредственно воздействующего на исполнительный механизм, например винтовой двигательный привод, содержащий установленный в корпусе вал, одним концом воздействующий на исполнительные механизмы и посредством закрепленного на нем кулисного механизма, взаимодействующего с гайкой винтовой пары, винт которой установлен в упомянутом корпусе на опорах, один конец винта связан с воздействующим на привод двигателем, а на другом закреплена рукоятка ручного управления (патент Великобритании № 953824, F16K 31/50, публикация 1964).
Конфигурация кулисного механизма в указанном известном устройстве вызывает сложности при его изготовлении и приводит к снижению надежности устройства в целом.
Известен привод поворотных запорных органов трубопроводной арматуры, содержащий корпус, электродвигатель, редуктор, винтовую пару, кулису, закрепленную на приводном звене запорного элемента, причем электродвигатель через редуктор связан с винтом пары, а гайка снабжена пальцем, размещенным в пазу вилки кулисы (Авторское свидетельство СССР № 1583693, F16K 31/00, публикация 1988).
Известен винтовой двигательный привод, который содержит корпус, двигатель вращения, связанный через редуктор с винтом винтовой пары, кулису, ползун и средства торможения вращения винта при крайних положениях ползуна. В корпусе выполнены два направляющих паза. Цапфы ползуна выполнены с возможностью взаимодействия с пазами вилок кулисы и пазами корпуса. В ползуне выполнена цилиндрическая полость, ось которой перпендикулярна оси расположения цапф и оси винта. Гайка винтовой пары выполнена в виде цилиндра с осью, перпендикулярной оси ее резьбового отверстия. Гайка размещена в полости ползуна с возможностью относительного поворота и образования осевого люфта (патент России № 2113646, F16 31/00, публикация 1998).
Конструкция кулисы в виде вилки может вызвать сход ее с ползуна, что снижает надежность устройства. Сборка привода, замена деталей и его испытания также оказываются затруднительными.
Наиболее близким техническим решением, предназначенным для приведения в действие разъединителей контактных сетей, является винтовой двигательный привод, содержащий корпус, двигатель, связанный с винтом винтовой пары, гайка которой размещена в ползуне, имеющем с противоположных сторон цапфы, одни части которых расположены в направляющих корпуса, а другие в пазах соответствующих кулис, соединенных с приводным элементом. Он снабжен втулками, расположенными на частях цапф, причем втулки, взаимодействующие с кулисами, выполнены с буртами со стороны ползуна и их наружный диаметр меньше наружного диаметра втулок, взаимодействующих с направляющими корпуса, а пазы кулис выполнены замкнутыми (патент России № 2172690, B61L 5/00, F16K 31/50, публикация 2001).
Недостатками указанного винтового двигательного привода являются:
- движение с двумя параллельно работающими кулисами подразумевает очень точное с высоким классом частоты изготовление деталей;
- при возвратно-поступательном движении кулисы есть два критических положения (так называемые мертвые точки), при которых угол наклона к резьбовому приводящему в движении кулис винту мал, что приводит к необходимости увеличить крутящийся момент для начала обратного движения кулис;
- движение кронштейна внутри кулис, а гайки резьбовой по приводному винту в силу большой площади соприкосновения также приводит к большим потерям мощности на выходном валу;
- необходимо применение мощного (3,2 кВ) и тяжелого (20 кг) электродвигателя;
- большая масса привода (ПДВ - 44 кг);
- большая площадь трущейся поверхности приводит к значительному конденсату внутри привода, который в холодное время года замерзает, что затрудняет работу привода;
- необходимость конструктивной доработки для разных вариантов разъединителей контактной сети электрифицированных железных дорог.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является устранение или существенное снижение указанных выше недостатков, а также расширение функциональных возможностей с одновременным упрощением конструкции, уменьшением веса и габаритов и повышением надежности работы, в том числе в зимнее время и в условиях резкого перепада климатических температур. Конструктивное исполнение должно обеспечивать значительное расширение диапазона создания максимального усилия на конце рычага выходного вала привода в момент касания контактов разъединителя при его включении.
Указанный технический результат достигается тем, что в приводе двигательном, содержащем корпус, двигатель, связанный через механический преобразователь с выходным валом привода, предназначенным для подключения приводного элемента разъединителя контактных сетей, двигатель и механический преобразователь размещены в корпусе, а сам механический преобразователь выполнен в виде мотор-редуктора, подключенного к выходному валу двигателя своим входным валом, и узла связи выходного вала мотор-редуктора с выходным валом привода.
Кроме того, узел связи выходного вала мотор-редуктора может быть выполнен в виде поворотного рычага выходного вала мотор-редуктора, связанного тягой с промежуточным рычагом выходного вала привода.
Кроме того, мотор-редуктор может быть выполнен в виде четырехступенчатого редуктора с параллельным расположением осей зубчатых колес.
Кроме того, приводной элемент разъединителя контактных сетей может быть выполнен в виде приводного поворотного рычага или полумуфты.
Кроме того, в качестве двигателя может быть использован трехфазный асинхронный электродвигатель с конденсаторным пуском от однофазной цепи.
Кроме того, в него могут быть введены размещенные в корпусе электронный переключатель направления вращения привода, нормально замкнутый предохранительный выключатель от несанкционированного вскрытия корпуса и клеммник для подключения к электрическим цепям управления приводом.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 - схема компоновки привода двигательного малогабаритного;
на фиг.2 - вид на узел связи выходного вала мотор-редуктора с выходным валом привода;
на фиг.3 - схема установки привода для разъединителя контактных сетей с горизонтальным выходным валом;
на фиг.4 - схема установки привода для разъединителя контактных сетей с вертикальным выходным валом.
Привод двигательный малогабаритный содержит корпус 1, в котором размещены двигатель 2, связанный через механический преобразователь, выполненный в виде мотор-редуктора 3, подключенного к выходному валу двигателя 4 своим входным валом 5. Выходной вал 6 привода предназначен для подключения приводного элемента разъединителя контактных сетей. Узел связи выходного вала мотор-редуктора с выходным валом привода выполнен в виде поворотного рычага 7 выходного вала мотор-редуктора, связанного тягой 8 с промежуточным рычагом 9 выходного вала привода.
Мотор-редуктор выполнен в виде четырехступенчатого редуктора с параллельным расположением осей зубчатых колес 10, приводной элемент разъединителя контактных сетей выполнен в виде приводного поворотного рычага 11 (или полумуфты 11а). В корпусе размещены электронный переключатель 12 направления вращения привода, нормально замкнутый предохранительный выключатель 13 от несанкционированного вскрытия корпуса и клеммник 14 для подключения к электрическим цепям (не показаны) управления приводом. В качестве двигателя использован трехфазный асинхронный электродвигатель с конденсаторным пуском от однофазной цепи. Корпус закрыт крышкой 15, которая может быть снята, например, для присоединения рукоятки 16 ручного управления.
Монтаж разъединителя типа РКЖ - 3,3/4000 с горизонтальным валом и привода двигательного малогабаритного и проверка их работы производится в соответствии с фиг.3, а разъединителя типа РД-35/1000 с вертикальным валом и привода двигательного малогабаритного - в соответствии с фиг.4.
Рекомендуемая последовательность монтажа разъединителя с приводом по фиг.3 следующая:
устанавливают разъединитель 26 во включенное положение и закрепляют его к кронштейну 18, установленному на опоре 17 через изолирующие прокладки 24, закрепляют через изолирующие втулки 29 корпус 1 к кронштейну 19, прикрепленному к опоре 17 хомутами 27, устанавливают вилку 22 на приводном поворотном рычаге 11 (фиг.2) выходного вала. При помощи рукоятки 16 ручного управления приводом устанавливают двигательный привод в положение "Вкл" в соответствии с фиг.3. Производят замер необходимой длины тяги разъединителя 21 и по замеренной длине изготавливают тягу с изолирующей вставкой 25 и с приваренной вилкой 22 на противоположном конце для подключения к рычагу разъединителя, после чего устанавливают тягу 21 между приводом и разъединителем. Соединяют клемму заземления привода заземляющим проводником 20 с внешним контуром заземления, подключают кабель управления к клеммнику 14 и закрывают крышку 15.
Рекомендуемая последовательность монтажа разъединителя с приводом по фиг.4 следующая:
устанавливают разъединитель 26 во включенное положение и закрепляют его к кронштейну 18, закрепляют корпус 1 к кронштейну 19, прикрепленному к опоре 17 хомутом 27. При помощи рукоятки 16 ручного управления устанавливают двигательный привод в положение "Вкл" в соответствии с фиг.4, устанавливают в щель полумуфты 11а регулировочную вставку 28, производят замер необходимой длины вала разъединителя 21, изготавливают указанный вал из трубы с внутренним диаметром 30 мм, устанавливают его между приводом двигательным малогабаритным и разъединителем 26, при этом верхний конец вала должен привариваться к валу поворотной колонки разъединителя, а нижний конец вала - к фланцу регулировочной вставки 28. Соединяют клемму заземления привода заземляющим проводником 20 с внешним контуром заземления, подключают кабель управления к клеммнику 14 и закрывают крышку 15.
Для упрощения установки приводов ПДМ на действующих участках при замене приводов старой конструкции (УМП, ПДЖ, ПДВ) в комплекте с приводом ПДМ, по отдельному заказу, поставляется переходной кронштейн без изменения конструкции ПДМ.
Устройство работает следующим образом.
Для приведения в действие привода включается двигатель 2, который своим выходным валом приводит в действие мотор-редуктор 3, выходной вал которого, через поворотный рычаг 7, связанный тягой 8 с промежуточным рычагом 9, передает увеличенное усилие на выходной вал привода, который затем преобразуется в поступательное перемещение тяги разъединителя с горизонтальным выходным валом или поворотное перемещение вала разъединителя с вертикальным выходным валом. При этом сводятся к минимуму площади трущихся поверхностей и площади соприкосновения движущихся деталей. Вращение выходного вала привода осуществляется в двух подшипниках скольжения (бронзовые втулки), вращение осей редуктора осуществляется в подшипниках качения (шарикоподшипники).
Для предотвращения запуска двигателя привода при снятой крышке 15 в схему управления приводом включен выключатель 13, контакты которого при снятия кожуха размыкаются.
Предлагаемое техническое решение обеспечило следующие преимущества привода по сравнению с аналогами:
- отсутствие кулисного механизма;
- снижение площади трущихся деталей за счет шестереночного 4-ступенчатого редуктора с малым модулем;
- отсутствие критических положений (мертвых точек) приводного механизма;
- одинаковый крутящийся момент в любом положении редуктора и поворотного рычага;
- применение маломощного малогабаритного двигателя приводит к значительному уменьшению веса и габаритов привода (масса ПДМ - 19 кг);
- небольшая поверхность соприкасающихся в движении деталей привода, уменьшает количество конденсата внутри привода, что исключает его замерзание в холодное время года и гарантирует стабильную работу привода в любое время года.
Таким образом, обеспечен технический результат, который представляет собой устранение или существенное снижение указанных выше недостатков аналогов и прототипа, а также расширение функциональных возможностей с одновременным упрощением конструкции, уменьшением веса и габаритов и повышением надежности работы, в том числе в зимнее время и в условиях резкого перепада климатических температур. Конструктивное исполнение обеспечивает значительное расширение диапазона создания максимального усилия на конце рычага выходного вала привода в момент касания контактов разъединителя при его включении.