КОНТАКТОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
CONTACTOR FOR VEHICLE CONTROL

Данное техническое решение относится к отрасли электротехники и касается конструкции аппаратуры для управления транспортными средствами, в том числе большегрузными автосамосвалами и электровозами.
Известен контактор для управления транспортным средством с электромагнитным приводом (контактор электромагнитный типа МК6-10, черт. ИГФР.644513.004СБ, ЧАЗ, РФ), содержащий в себе прямоходовой электромагнитный привод с корпусом, катушкой и якорем в своем составе, дугогасительную камеру щелевого типа, подвижный и неподвижный главные контакты и вспомогательные контакты. В этой конструкции якорь прямоходового привода при втягивании в катушку непосредственно тянет за собой подвижный главный контакт до его замыкания с неподвижным. Недостаток этой конструкции в ненадежности работы устройства из-за быстрого сгорания главных контактов, поскольку главные контакты в такой конструкции выполняют также и функцию дугогасительных.
Известен также контактор с электромагнитным приводом для управления транспортными средствами (Патент Украины №93455 на изобретение "Контактор для керування транспортним засобом" по заявке № а 2009 10803 от 26.10.2009 г., МПК: H01H 9/30; Н01Н 33/00, дата публ. 10.02.2011 г., бюл. №3, заявка РФ №2010112597 от 31.03.2010 г. "Контактор для управления транспортным средством") содержащий, кроме главных подвижных и неподвижных и вспомогательных контактов, подвижный и неподвижный дугогасительные контакты, контактный элемент узла форсировки катушки привода. При этом тяга управления данным контактным элементом, а также вспомогательными контактами не соосна с направлением движения толкателя и штока главных и дугогасительных контактов. Главный и дугогасительный контакты связаны шарнирно изолятором со штоком, свинченным с немагнитным толкателем, взаимодействующим с якорем. Регулировка зазора между якорем и толкателем штока осуществляется установкой магнитных прокладок. Шток снабжен возвратной пружиной, установленной внутри корпуса электромагнитного привода.
Недостатками этой конструкции, принятой за прототип, являются: низкая надежность ее работы при излишней сложности и низкой технологичности конструкции, а также необоснованно большие габариты конструкции, что нежелательно для транспортных средств, как, например, в узле привода имеется ряд резьбовых соединений при прямоходовом перемещении толкателя и штока в подшипниках скольжения; установка возвратной пружины в непосредственной близости к штоку; значительное смещение от оси перемещения штока рычагов, являющихся приводами вспомогательных контактов и контактного элемента форсировки, что приводит к перекосу и затиранию штока в направляющих отверстиях привода.
Кроме того, сам шток при перемещении совершает сложное (поступательно-колебательное маятниковое) движение. Особенно опасны затирания штока в начале движения якоря при большом зазоре между якорем и стопом, т.е. при минимальной тяге электромагнитного привода. Усложняют также конструкцию цилиндра многослойные верхняя и нижняя резьбовые заглушки для регулировки хода якоря и штока.
На низком уровне также технология изготовления каркаса катушки из латунного листа - ручная работа, пайка и наклейка изоляции. В этом узле также пара трения (стальной якорь и латунный каркас) - быстро изнашивающиеся и ненадежно работают из-за затирания.
Подборка прокладок при установке катушки, что не исключает (в условиях вибрации при работе на транспортных средствах) нарушения монолитности обмотки катушки, т.е. недостаточно высока вибропрочность.
Задача состоит в том, чтобы усовершенствовать контактор для управления транспортным средством таким образом, чтобы путем изменения конструктивных связей между электромагнитным приводом и главными контактами повысить надежность работы устройства, механическую и коммутационную износостойкость, повысить технологичность конструкции и снизить габариты устройства.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый контактор для управления транспортными средствами, содержащий в себе корпус прямоходового электромагнитного привода, якорь с немагнитным упором на торце в форме усеченного конуса, катушку прямоходового электромагнитного привода (с изоляционной накладкой), подвижные и неподвижные, главные, дугогасительные и вспомогательные контакты, резистор в электрической цепи форсировки, возвратную пружину, в соответствии с изобретением, толкатель - шток из немагнитного материала со стороны якоря снабжен конической лункой, взаимодействующей с коническим выступом последнего, а второй конец толкателя снабжен резьбой и контргайкой для регулировки и фиксации зазора между толкателем-штоком и якорем, а также для соединения с вилкой, шарнироно соединенной с изолятором, несущим главные и дугогасительные подвижные контакты, при этом второй точкой центровки упомянутого толкателя является кольцевой (плавающий) подшипник скольжения, установленный в углублении верхней части корпуса эл. магнита с возможностью перемещения подшипника в поперечном направлении в пределах колебания изолятора при переключении эл. магнитного привода, что позволяет исключить затирание толкателя-штока. Каркас катушки выполнен из прессованного (или литого) изоляционного материала - двух идентичных створок, соединенных в зеркальном отображении (180°) и сочлененных посредством замков (выступов-впадин) на вертикальных стенках и горизонтальных (торцевых), при этом в собранном виде в образовавшееся отверстие (трубу), перед установкой якоря вставляется пленка из упругого антифрикционного материала, что позволяет при небольших затратах обеспечить надежность работы и стабильное качество.
Механизм привода вспомогательных контактов, выполненный в виде двух установленных на верхнем фланце электромагнитного привода двуплечих рычагов, расположенных симметрично по обе стороны толкателя-штока таким образом, что ось, соединяющая оси роликов, установленных на одних плечах, пересекает ось штока, а сами плечи подпружинены в направлении хода толкателя-штока при включении главных контактов и расположены выше поверхности упоров, ограничивающих перемещение главного штока при отключении электромагнита, при этом на противоположном относительно оси вращения плече коромысла установлен толкатель, взаимодействующий с траверсой блока вспомогательных контактов, т.е. узел выполняет три функции: смягчает удар штока в корпус электромагнита при отключении контактора, переключает вспомогательные контакты, оказывает содействие электромагнитному приводу в начальный период его включения.
Для регулирования времени форсированного режима в цепь управления установлено электронное реле времени, что позволяет регулировать момент времени перехода с режима тяги в режим удержания, т.е. обеспечить четкую работу схемы.
Для исключения перемещения катушки при вибрациях на внутренней поверхности нижней резьбовой заглушки корпуса в специальных углублениях установлены плоские пружины, выступающие над поверхностью заглушки, что позволяет обеспечить вибростойкость конструкции катушки.
Возвратная пружина с регулируемым усилием установлена в легко доступном месте на кронштейне подвижных контактов, что позволяет обеспечить регулировку требуемых параметров и надежность срабатывания, а также упростить конструкцию и уменьшить габариты электромагнита. Таким образом, наличие толкателя-штока с самоцентровкой относительно якоря и закрепленного на вилке главного штока, «плавающего» подшипника скольжения; установка двуплечих рычагов, выполняющих 3 функции - переключение вспомогательных контактов, амортизация штока при отключении главных контактов и частичная компенсация противодействия при старте электромагнита; введение прямоходового блока контактов и электронного реле времени; введение пластмассового каркаса катушки из двух половинок и плоских пружин для крепления катушки; установка возвратной пружины с регулируемым усилием - все это позволяет повысить надежность работы контактора за счет устранения перекосов, затираний, упростить конструкцию и сделать ее более компактной и рациональной, повысить технологичность изготовления, регулировки, и также снизить трудоемкость изготовления.
Конструкция поясняется чертежами, где на фиг.1 показан контактор для управления транспортным средством, фиг.2 - электромагнитный привод, фиг.3 - форсировочный блок, фиг.4 - каркас катушки, фиг.5 - схема реле времени.
Контактор содержит прямоходовой электромагнитный привод 1 (фиг.1), который закреплен на стержне 2. На этом стержне 2 закреплены подвижный 3 и неподвижный 4 главные контакты, подвижный 5 и неподвижный 6 дугогасительные контакты и дугогасительная камера 7. Подвижные главный 3 и дугогасительный 5 контакты размещены на изоляторе 8, связанном с электромагнитным приводом 1.
Электромагнитный привод 1 (фиг.1, 2) состоит из корпуса 9, катушки 10 и якоря 11 электромагнитного привода. Якорь 11 содержит амортизаторы 12, которые опираются на заглушку 13, закрепленную на резьбовой опоре 14. На верхней плоскости опоры 14 в углублениях расположены плоские пружины 15, на которые опирается нижний фланец каркаса 16 (фиг.2, 4) катушки 10. Между цилиндрической поверхностью якоря 11 и внутренней стенки отверстия каркаса катушки 10 установлена пленка 17 из антифрикционного материала, например фторопласта.
Якорь 11 на торце, выполненном в форме усеченного конуса, направленного на толкатель-шток 18, содержит немагнитный плоский упор 19, центратор 20 в форме конуса, установленного соосно с конической впадиной 21 толкателя-штока 18, который установлен в центральном отверстии сердечника 22, на верхнем торце которого в цилиндрическом углублении 23 установлено кольцо 24 (плавающий подшипник) из антифрикционного материала. При этом зазор между наружным диаметром кольца 24 и диаметром углубления 23 больше, чем зазор между внутренним диаметром кольца 24 и диаметром толкателя-штока 18.
Верхний торец толкателя-штока 18 снабжен резьбой, устанавливаемой в резьбовое отверстие вилки 25, и фиксируется контргайкой 26.
Кольцо 24 закрыто крышкой 27. Вилка 25 соединена шарнирно осью 28 с изолятором 8. Нижней поверхностью вилка 25 опирается на регулируемые упоры 29, расположенные по обе стороны от толкателя-штока 18, фиксирующиеся контргайками 30.
На верхнем торце электромагнитного привода 1 установлены также два двуплечих рычага 31, расположенных по обе стороны толкателя-штока 18 симметрично таким образом, что ролики 32, установленные на концах одних плеч, опираются на нижнюю плоскость вилки 25 и прямая между осями этих роликов пересекает ось толкателя-штока 18, причем рычаги подпружинены пружинами 33 относительно корпуса 1 таким образом, что усилия роликов, приложенное к вилке 25, направлено согласно усилию электромагнитного привода (соосно с толкателем-штоком). На вторых плечах рычагов установлен толкатель 34, взаимодействующий с траверсой 35 вспомогательных контактов, установленной в блоке 36 с элементами схемы управления (фиг.3): электронным реле задержки времени 37 управления форсировкой и резисторами 38.
Изолятор 8 соединен шарнирно посредством оси 39 с поворотным рычагом 40, который в свою очередь шарнирно соединен с кронштейном 41, и несет на себе главный подвижный контакт 3 и дугогасительный подвижный контакт 5.
На рычаге 40 также шарнирно закреплена тяга 42 возвратной пружины сжатия 43.
Устройство работает следующим образом.
На фиг.5 изображена схема управления контактора. При подаче напряжения через индуктивность L (катушка 10) и транзистор V1, который шунтирует сопротивление R1 (резисторы 38), протекает форсировочный ток, время протекания которого устанавливается схемой управления транзистором V1. Время при котором электромагнит работает в форсировочном режиме (режим включения) несколько большее чем длительность срабатывания контактора, что позволяет упростить сборку и добиться стабильной работы. После срабатывания контактора схема управления D1 запирает транзистор V1, включая тем самым в силовую цепь резистор R1, который ограничивает форсировочный ток до тока удержания. При отключении напряжения транзистор V1 открывается.
Во время включения контактора (фиг.2) якорь 11 втягивается в катушку 10, упираясь коническим центратором 20, в коническую впадину 21 толкателя-штока 18, при этом якорь центрирует толкатель-шток и не позволяет его хвостовику отклониться от оси якоря, а второй точкой, удерживающей от поперечного смещения толкатель-шток 18 является кольцо 24 из антифрикционного материала, которое позволяет допустимую степень свободы в поперечном направлении за счет заданного зазора между наружным диаметром плавающего кольца - подшипника 24 и диаметром цилиндрического углубления 23. Учитывая, что зазор между толкателем-штоком 18 и центральным сквозным отверстием в сердечнике 22 выбран больше, чем зазор между кольцом 24 и цилиндрическим углублением 23, исключается затирание толкателя-штока о сердечник. Такие меры необходимы, т.к. рычаг 40 при поступательном перемещении штока перемещается вокруг своей оси по дуге, при этом перекашивает изолятор 8 и толкатель-шток 18.
Перемещению толкателя-штока 18 в начальный момент при включении электромагнита также содействуют подпружиненные пружинами 33 рычаги 31 посредством роликов 32, помогая при этом преодолевать противодействие возвратной пружины 43.
Таким образом, при перемещении толкателя-штока 21 движение передается через вилку 25, изолятор 8 на поворотный рычаг 40, который перемещает подвижные контакты главный 3 и дугогасительный 5 к замыканию с неподвижным главным 4 и дугогасительным 6 контактами. После замыкания этих контактов устанавливается режим удержания.
При отключении питания катушки якорь 11 отпадает, а подвижные контакты 3, 5, рычаг 40, изолятор 8, вилка 25 с толкателем-штоком 18 под действием возвратной пружины 43 сбрасываются в исходное положение.
При размыкании главных контактов электрическая цепь разрывается, а электрическая дуга с дугогасительных контактов 5, 6 попадает в дугогасительную камеру и там гасится. В конце хода всей главной подвижной части контактора нижняя плоскость вилки 25 вначале встречается с роликами 32 подпружиненных пружинами 33, что смягчает удар вилки 25 об упоры 29, установленные в корпусе 9.