Винтовой привод стрелочного перевода
TURNOUT SCREW DRIVE

Изобретение относится к стрелочным приводам железнодорожной автоматики и телемеханики и предназначено для перевода, замыкания и контроля остряков стрелки стрелочного перевода на рельсовом транспорте и может быть применено в транспортной промышленности.
Известен винтовой стрелочный электропривод с внутренним замыканием шибера, содержащий корпус, электродвигатель, узел преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера, узел замыкания шибера и элементы контроля положения шибера, включающие две контрольные линейки. [RU2181679C2, дата публикации: 27.04.2002 г., МПК: B61L 5/06].
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции винтового стрелочного электропривода, в частности элементов контроля положения шибера, содержащих пружины, ролики, толкатели, а также две контрольные линейки для контроля положения шибера, которые предоставляют данные о положении шибера опосредовано, подвержены износу и выходу из строя при взрезе стрелки, что в совокупности обуславливает низкие эксплуатационные характеристики известного технического решения.
Известен винтовой стрелочный электропривод, содержащий корпус, электродвигатель, узел преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера, узел замыкания шибера и элемент контроля положения шибера, включающий контрольную линейку. [RU110050U1, дата публикации: 10.11.2011 г., МПК: B61L 5/06].
Преимуществом известного технического решения является более простая конструкция элемента контроля положения шибера, содержащего одну контрольную линейку, и повышенная универсальность винтового стрелочного электропривода. Однако сохраняется недостаток, снижающий эксплуатационные характеристики электропривода вследствие того, что элементы контроля положения шибера содержат контрольную линейку, от которой зависит достоверность данных о положении шибера и которая подвержена риску деформации, например при чрезвычайных обстоятельствах на переводе, в частности при взрезе стрелки.
В качестве прототипа выбран электропривод стрелочный быстродействующий, содержащий корпус, электродвигатель, узел преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера, узел замыкания шибера и элементы контроля положения шибера, представленные бесконтактными датчиками. [RU2516844C2, дата публикации: 20.05.2014 г., МПК: B62L 5/06].
Преимуществом прототипа перед известными техническими решениями является то, что элементы контроля положения шибера представлены бесконтактными датчиками, что исключает необходимость использования контрольных линеек, позволяя получать данные о положении шибера независимо, непосредственно от узла замыкания шибера. Однако недостатком прототипа является подверженность электропривода внешнему воздействию и риск получения недостоверных данных о положении шибера, вследствие того, что при движении электропоезда образуется электромагнитное поле, которое способно негативно повлиять на работу бесконтактных датчиков, как индуктивных, так и оптических, например исказив сигнал или помешав его распространению, что существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики винтового электропривода стрелочного перевода.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик винтового привода стрелочного перевода.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении риска получения элементом контроля положения шибера недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Винтовой привод стрелочного перевода содержит корпус, узел преобразования вращательного движения движителя в поступательное движение шибера, узел замыкания шибера, содержащий толкатель, каретку и элемент контроля положения шибера, закрепленный на корпусе. В отличие от прототипа элемент контроля положения шибера представлен контактным датчиком.
Узел замыкания шибера предназначен для перемещения шибера и замыкания его в крайних положениях, расположен в корпусе винтового привода и содержит толкатель, связанный с винтовой парой, шибер, связанный с толкателем, каретку, в которой двигается толкатель, запорные элементы, запорные планки, находящиеся с двух сторон от каретки, и элементы контроля положения шибера.
Толкатель узла замыкания шибера служит для перемещения шибера посредством возвратно-поступательного движения гайки винтовой пары узла преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера. Толкатель представляет собой подвижный элемент, жестко связанный с гайкой винтовой пары узла преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера и с шибером узла замыкания шибера, способный двигаться в каретке узла замыкания шибера и перемещать ее вместе с собой. При этом толкатель в результате своего перемещения вдоль винта может принимать крайнее левое и крайнее правое положение.
Шибер узла замыкания представляет собой подвижный элемент, который обеспечивает перемещение остряков стрелочного перевода посредством рабочей тяги. Шибер может быть выполнен в виде рейки прямоугольного или круглого сечения, способен перемещаться вместе с толкателем посредством возвратно-поступательных движений и принимать крайние положения, соответствующие положению толкателя.
Каретка узла замыкания шибера удерживает шибер и в нижней части связана с запорными элементами узла замыкания шибера, при этом представляет собой корпус с отверстием в центре, в котором подвижно закреплен толкатель, обеспечивающий перемещение каретки.
Запорные элементы узла замыкания шибера фиксируют положение каретки с толкателем, запирая таким образом шибер в крайних положениях. Запорные элементы соединены с кареткой узла замыкания шибера и могут быть представлены как минимум одной парой кулачков, упоров, пружинистых элементов или иных запорных элементов, которые обеспечивают возможность фиксации каретки с толкателем и запирания шибера в крайних положениях, и могут быть расположены симметрично.
Запорные планки узла замыкания шибера расположены с двух боковых сторон от каретки узла замыкания шибера, закреплены в корпусе привода и представляют собой планки, упоры или ограничители, ограничивающие движение запорных элементов во время перемещения толкателя с шибером и обеспечивающие их фиксацию и запирание. Дополнительно запорные планки могут быть выполнены съемными для регулировки расстояния между крайними положениями шибера.
Контактный датчик контролирует положение шибера и получает данные о положении шибера путем регистрации перемещения каретки узла замыкания шибера в ее крайние положения за счет механического воздействия каретки на датчик и преобразования этого механического воздействия в электрический сигнал, что снижает риск получения недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода, поскольку контактный датчик обладает  помехоустойчивостью и не подвержен влиянию электромагнитного поля и паразитных наводок, создаваемых индуктивными устройствами локомотива. Контактный датчик может быть представлен в виде концевика, контактного блока, кнопки или иного варианта контактного датчика, способного преобразовывать механическую энергию в электрический сигнал.
Контактный датчик преимущественно может быть закреплен на корпусе таким образом, чтобы каретка в крайнем положении взаимодействовала с ним. При этом в случае, когда в конструкции привода, в частности в узле замыкания шибера, содержатся запорные элементы в виде кулачков, то элемент контроля положения шибера может содержать дополнительный контактный датчик. Этот контактный датчик преимущественно также может быть закреплен на корпусе, или он может быть закреплен на элементах узла замыкания шибера таким образом, чтобы в крайнем положении каретки обеспечивалось взаимодействие между дополнительным контактным датчиком и одним из кулачков. Такая конструкция дополнительно снижает риск получения элементом контроля положения шибера недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода.
Дополнительно закрепление контактного датчика или дополнительного контактного датчика может обеспечиваться посредством кронштейна. Кронштейн позволяет точно позиционировать контактный датчик напротив соответствующего элемента и снижает риск получения элементом контроля положения шибера недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода.
Узел преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера расположен в корпусе привода, связан с электродвигателем и служит для преобразования крутящего момента движителя в линейное перемещение, а также для регулирования характеристик вращательного движения.  Для этого узел может содержать редуктор, муфту и винтовую пару.
Редуктор узла преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера представляет собой типовой механический редуктор, который преобразовывает мощностные характеристики электродвигателя.
Муфта узла преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера передает механическую энергию редуктора к винтовой паре. Муфта узла преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера может быть выполнена фрикционной, кулачковой, кулачково-дисковой или иной другой муфтой, обеспечивающей соединение валов.
Винтовая пара соединена с муфтой узла передачи вращательного движения и содержит гайку и винт. Винт винтовой пары неподвижно закреплен, обладает возможностью совершать вращательные движения и обеспечивает поступательное движение гайки, которая связана с толкателем.
Движитель может быть представлен электродвигателем, пневмодвигателем, гидродвигателем или иным устройством преобразующем энергию от какого-либо источника в полезную работу.
Корпус винтового привода стрелочного перевода может представлять собой контейнер, который может содержать крышку, внутри которого расположены электродвигатель и узлы винтового привода стрелочного перевода. Корпус привода обеспечивает защиту электродвигателя и узлов от внешнего воздействия, а также обеспечивает их соединение. Для осуществления электрической связи электронных компонентов винтового привода стрелочного перевода, в частности элемента контроля положения шибера, с системой управления приводом в корпусе может быть выполнен гермоввод.
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Изобретение характеризуется ранее неизвестными из уровня техники существенными отличительными признаками, заключающимися в том, что элемент контроля положения шибера представлен контактным датчиком, что обеспечивает простоту конструкции элемента контроля положения шибера и его устойчивость к внешним воздействиям, в том числе воздействию электромагнитного поля, создаваемого индуктивными устройствами локомотива, что в свою очередь обеспечивает стабильность  получаемых данных о положении шибера системой управления приводом.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска получения элементом контроля положения шибера недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики винтового привода стрелочного перевода.
Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники известны элементы контроля положения шибера, содержащие контрольные линейки, а также известны контрольные элементы положения шибера, представленные бесконтактными датчиками. Однако из уровня техники не известно применение в качестве элемента контроля положения шибера контактного датчика, а также не известен эффект, заключающийся в повышении  помехоустойчивости и невосприимчивости элемента контроля положения шибера к эффектам, создаваемым электромагнитным полем индуктивных устройств локомотива и электрических систем железной дороги, что снижает риск получения недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода.
Вследствие этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - Винтовой привод стрелочного перевода с шибером в крайнем положении, изометрия.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Винтовой привод стрелочного перевода содержит корпус 1, движетель, представленный электродвигателем (не показан на фигурах), узел преобразования вращательного движения движителя в поступательное движение шибера и узел замыкания шибера.
Узел преобразования вращательного движения движителя в поступательное движение шибера состоит из редуктора (не показан на фигурах), муфты (не показана на фигурах), соединяющей редуктор и винтовую пару через зубчатую передачу, и винтовой пары, представленной шестерней (не показана на фигурах), винтом 2 и гайкой 3.
Узел замыкания шибера содержит толкатель (не показан на фигурах), жестко соединенный с гайкой 3 винтовой пары, шибер 4 круглого сечения, связанный с толкателем, каретку 5, которая дополнительно удерживает подвижные элементы узла замыкания шибера, запорные элементы (не показаны на фигурах), представленные симметрично расположенными под кареткой двумя парами кулачков, съемные запорные планки 6, находящиеся с двух боковых сторон от каретки 5, и двух пар элементов контроля положения шибера, представленных контактными датчиками 7 и 8, при этом контактный датчик 7 контролирует  положение каретки 5, а контактный датчик 8 контролирует положение запорных элементов каретки.
Изобретение работает следующим образом.
Работа винтового привода стрелочного перевода начинается с подачи электрической энергии на электродвигатель, который преобразовывает электрическую энергию в механическую и посредством вращения передает ее на узел преобразования вращательного движения электродвигателя в поступательное движение шибера, в частности на редуктор, который вращаясь, через шестерню приводит в движение винт 2 винтовой пары.
Вращение винта 2 в свою очередь приводит к поступательному движению гайки 3, которое передается на толкатель узла замыкания шибера. Толкатель узла замыкания шибера, соединенный с шибером 4, совершает возвратно-поступательные движения вместе с кареткой 5 и толкает одну пару кулачков запорных элементов вдоль запорных планок 6, которые ограничивают движение запорных элементов. При достижении толкателем с кареткой 5 крайнего правого положения запорные элементы выталкиваются им за край запорных планок 6 таким образом, что они препятствуют дальнейшему движению толкателя, фиксируя его и каретку 5 и запирая шибер 4.
Таким образом, шибер 4 оказывается в крайнем правом положении. В это же время каретка 5 достигая крайнего правого положения, оказывает механическое воздействие на контактный датчик, парный контактному датчику 7. Один из запорных элементов при этом оказывает механическое воздействие на контактный датчик 8. Механическое воздействие, преобразуется в электрический сигнал, который направляется в систему управления приводом. Как следствие, данные о положении шибера, поступают из двух источников, что обеспечивает высокую достоверность, при этом контактные датчики 7 и 8 невосприимчивы к воздействию электромагнитного поля и паразитных наводок, создаваемых индуктивными устройствами локомотива.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в снижении риска получения элементом контроля положения шибера недостоверных данных о положении шибера винтового привода стрелочного перевода, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики винтового привода стрелочного перевода.