ПРИВОД СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
POINTWORK DRIVE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно, к стрелочным переводам.
Известно устройство для управления стрелочным электроприводом, содержащее пульт управления со стрелочным коммутатором и стрелочно-пусковой блок, напряжение рабочей цепи из которого поступает на стрелочный привод через ограничитель среднего тока перевода [Пат. РФ 2333123, МПК B61L 7/06, 2008].
Недостатками этого устройства являются:
- недостаточная надежность, связанная с тем, что в случае возрастания сопротивления перемещению остряка, например при установлении очень низкой температуры воздуха, перевод стрелки окажется невозможным из-за стабильной величины усилия привода;
- повышенная нагрузка на остряк, обусловленная отсутствием устройства для гашения энергии двигателя после его выключения (выбег двигателя). Энергия двигателя будет гаситься за счет повышения контактных давлений между зубьями колес редуктора и увеличения усилия прижима остряка к рамному рельсу, т.е. по существу после выключения двигателя элементы стрелочного перевода будут испытывать ударную нагрузку.
Прототипом является привод стрелочного перевода, содержащий электродвигатель, соединенный с редуктором, который связан с фрикционной муфтой, переключатель, устройство обогрева и освещения [Резников Ю.М. Электроприводы железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1985, с.126-128].
Недостатками прототипа являются:
- относительно низкая надежность, связанная с наличием механической фрикционной муфты, величина момента которой изменяется в процессе работы;
- трудоемкость в эксплуатации, вызванная необходимостью проведения профилактических работ по чистке, смазке и регулированию фрикционной муфты в процессе эксплуатации.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, улучшение условий эксплуатации и повышение надежности.
Задача решается тем, что в приводе стрелочного перевода, содержащем, по крайней мере, один выключатель электродвигателя, соединенного с редуктором, редуктор содержит червячную пару, червяк которой имеет возможность перемещения вдоль оси и взаимодействия своими концами соответственно с упругими элементами, неподвижно закрепленными относительно оси.
При перемещении вдоль оси червяк имеет возможность взаимодействия со вторым выключателем. При перемещении вдоль оси червяк имеет возможность взаимодействия и с третьим выключателем. Упругий элемент закреплен относительно конца червяка с зазором. Ось и червяк сопряжены посредством шлицевого соединения. Червяк имеет возможность выхода из зацепления с червячным колесом. Червячное колесо имеет выступ для взаимодействия с четвертым выключателем. Второй и третий выключатели имеют возможность соединения с сигнальными лампами светофора стрелочного перевода. Четвертый выключатель имеет возможность соединения с сигнальными лампами светофора стрелочного перевода. Ось имеет возможность взаимодействия с курбелем.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Наличие в редукторе червячной пары, червяк которой имеет возможность перемещения вдоль оси и взаимодействия своими концами соответственно с упругими элементами, неподвижно закрепленными относительно оси, позволяет гасить энергию двигателя после его выключения за счет деформации упругого элемента, т.е. без использования в редукторе фрикционной муфты. Это повышает надежность привода и улучшает условия эксплуатации.
Возможность взаимодействия червяка со вторым выключателем при перемещении вдоль оси позволяет формировать информацию о техническом состоянии стрелочного перевода, а именно, об усилии, с которым осуществляется перевод остряка из одного крайнего положения в другое, что позволяет заблаговременно принимать меры для поддержания перевода в надлежащем состоянии.
Возможность взаимодействия червяка и с третьим выключателем при перемещении вдоль оси повышает информативность о техническом состоянии стрелочного перевода. Все это повышает надежность и улучшает условия эксплуатации.
Закрепление упругого элемента относительно конца червяка с зазором позволяет применять при необходимости режим холостого хода привода, требуемый для разгона электродвигателя и переключения контактов. Кроме того, обеспечивается плавное нарастание момента привода. Это улучшает условия эксплуатации.
Сопряжение оси и червяка посредством шлицевого соединения упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Возможность выхода червяка из зацепления с червячным колесом позволяет, во-первых, разъединять привод для безопасности при проведении ремонтных работ на стрелочном переводе. Во-вторых, использовать такое разъединение в качестве замка стрелочного перевода, который не позволит производить перевод остряка без специального разрешения и последующего восстановления зацепления. Все это улучшает условия эксплуатации.
Наличие выступа у червячного колеса для взаимодействия с четвертым выключателем позволяет более точно контролировать величину зазора между остряком и рельсом. Это повышает информативность, надежность и улучшает условия эксплуатации.
Возможность соединения второго и третьего выключателей с сигнальными лампами светофора стрелочного перевода позволяет индицировать оценку усилия, с которым осуществляется перевод остряка. Например, если непосредственно у стрелочного перевода установить специальный небольшой светофор, зеленый сигнал может означать, что остряк переводится с небольшим усилием. Зеленый и желтый огни будут свидетельствовать о повышенном значении силы, прикладываемой к остряку, а желтый - о предельно допустимом усилии перемещения, требующем осмотра стрелочного перевода и проведения соответствующих технологических операций для нормализации величины этого усилия, что улучшает условия эксплуатации и повышает надежность.
Возможность соединения с сигнальными лампами светофора стрелочного перевода четвертого выключателя позволяет формировать информацию о положении остряка относительно рамного рельса. Например лунно-белый огонь может свидетельствовать о плотном прилегании остряка к рамному рельсу. Заметим, что кроме использования для светофорной сигнализации информация о техническом состоянии стрелочного перевода может подаваться на диспетчерский пункт.
Возможность взаимодействия оси, выполненной, например в виде шлицевого вала, с курбелем упрощает конструкцию, так как в этом случае не требуется выполнения на оси участка квадратного сечения, что упрощает конструкцию.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема червячной пары привода стрелочного перевода. На фиг.2 изображено сечение А-А червячной пары. На фиг.3 изображена схема червячной пары в положении выхода червяка из зацепления.
Устройство содержит установленную с возможностью поворота вокруг оси 1 платформу 2, с неподвижно закрепленными соответственно вторым, третьим и четвертым выключателями 3-5 и опорами 6, 7, в которых с возможностью вращения установлен шлицевой вал 8, сопряженный с червяком 9, имеющим возможность зацепления с червячным колесом 10, закрепленным на оси 11 привода. Между опорой и торцом червяка на вал свободно посажена пружина 12, крайний виток которой может иметь зазор с торцом, имеющим возможность взаимодействия со вторым и третьим выключателями. При этом червячное колесо может иметь выступ 13 для взаимодействия с четвертым выключателем.
Работает устройство следующим образом.
Для перевода остряка из одного крайнего положения в другое включают двигатель (на чертеже не показан), в результате чего шлицевой вал 8 начинает вращаться. Заметим, что вал 8 может быть соединен с двигателем как непосредственно, так и через зубчатую пару, т.е. в любом месте редуктора. Для вращения червячного колеса, кинематически связанного с шибером стрелочного перевода, требуется определенное усилие, а пружина 12, конец который не касается торца червяка 9, не оказывает давления на последний, поэтому червяк начнет передвигаться вдоль шлицов вала 8, одновременно вращаясь (фиг.1, 2). При этом червячное колесо 10 остается неподвижным, т.е. работа двигателя осуществляется вхолостую.
Предположим, что червяк 9 смещается по валу 8 влево. После касания его торцом конца пружины 12, она начнет сжиматься, при этом усилие воздействия зуба червяка на зуб червячного колеса 10, будет плавно возрастать. В конце концов, оно достигнет величины, достаточной для вращения червячного колеса 10 с осью 11 и всего редуктора в целом, что вызовет перемещение остряка из одного крайнего положения в другое. После подхода его к рамному рельсу сработает выключатель, управляемый контрольной линейкой стрелочного перевода, при этом могут возникнуть следующие возможные варианты срабатывания выключателей 3-5.
Первый вариант заключается в том, что при срабатывании выключателя контрольной рейки двигатель выключается, продолжая вращаться по инерции. При этом пружина 12 продолжает сжиматься, гася за счет своей деформации энергию инерции вращающихся масс, в результате чего вращение прекращается, а остряк прижимается к рамному рельсу с определенным усилием. Если к моменту полного останова привода червяк 9 не взаимодействует своим торцом с выключателем 3, то это свидетельствует о том, что перевод остряка осуществлялся с минимальным усилием. Если такую очередность срабатывания выключателей отразить на светофоре у стрелочного перевода, например зеленым огнем, то это будет указывать на хорошее состояние и взаимодействие элементов стрелочного перевода, которые не нуждаются в обслуживании.
Во втором варианте до момента срабатывания выключателя контрольной рейки произойдет взаимодействие торца червяка 9 с выключателем 3. Это будет указывать на значительный момент, требуемый для перевода остряка, что может быть отражено, например зеленым и желтым огнями светофора. В этом случае локомотивная бригада проходящего поезда может передать соответствующим службам сообщение о необходимости проведения профилактических работ на данном стрелочном переводе для снижения усилия сопротивления перемещению остряка.
В третьем варианте выключатель контрольной рейки срабатывает уже после взаимодействия торца червяка с выключателем 4, что показывает на предельно допустимое усилие перевода остряка. Это может быть отражено, например желтым огнем светофора, и указывать на необходимость немедленного осмотра стрелочного перевода.
Заметим, что во всех трех вариантах происходит периодическое замыкание выключателя 5, что подтверждает вращение червячного колеса 10 и перемещение остряка.
Четвертый вариант заключается в том, что после взаимодействия торца червяка с выключателем 4 срабатывание выключателя контрольной рейки не происходит, и при этом отсутствует периодическое замыкание выключателя 5. В этом случае можно констатировать факт отсутствия перемещения остряка, и при такой комбинации работы выключателей необходимо двигатель переключить на реверс, чтобы вернуть остряк в исходное состояние.
Поскольку червячное колесо 10 кинематически жестко связано с приводным элементом остряка, например шибером, то взаимодействие выступа 13 с выключателем 5 можно использовать для более точного определения положения остряка. Предположим, что при переводе остряка из одного крайнего положения до точки, в которой его конец не доходит до рамного рельса 2 мм, требуется 48 оборотов червячного колеса 10. Тогда, если на момент замыкания выключателя контрольной рейки червячное колесо сделало, по крайней мере, 48 оборотов, то можно считать, что остряк находится от рамного рельса на расстоянии не более 2 мм и может быть зафиксирован в этом положении. При меньшем количестве оборотов колеса 10 остряк не фиксируется и переводится в прежнее положение. По числу оборотов (или для большей точности - полуоборотов) можно определить положение остряка относительно рамного рельса и в других точках. Например, если для перевода остряка из одного крайнего положения в другое требуется 50 оборотов, то при пятидесятикратном замыкании выключателя 5 можно считать, что остряк касается рамного рельса. При 49 замыканиях - не доходит до него на 1 мм, а при 48 (как указывалось) - на 2 мм. Обработав информацию о плотности прилегания остряка к рельсу, можно передавать ее на светофоре в виде сигнального огня.
Если необходимо вывести червяк 9 из зацепления с колесом 10, например для запирания остряка, то поворачивают платформу 2 вокруг оси 1. В этом положении платформы кинематическая связь с двигателем отсутствует, и перевод остряка невозможен.
Для осуществления ручного перевода остряка на шлицевой вал может быть надет курбель, имеющий соответствующие пазы под шлицы.
Внедрение изобретения позволит создать простой, надежный и информативный привод стрелочного перевода, имеющий низкие затраты эксплуатационного цикла.