Узел крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона (варианты)
ATTACHMENT POINT OF THE ELECTRIC GENERATOR TO THE AXLE BOX OR THE BOGIE FRAME OF THE FREIGHT CAR (OPTIONS)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к узлу крепления корпуса электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона и узлу передачи вращающего момента от оси колесной пары грузового вагона на ось ротора электрического генератора.
Из уровня техники известен монтажный узел крепления к железнодорожному вагону на конце оси генератора с кронштейном и опорной пластиной (патент US5915306 A1, опубл. 29.06.1999).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство крепления генератора к оси вагона с кассетным подшипником, содержащим адаптер, установленный на буксовом узле вагона, и блок сопряжения, устанавливаемый между адаптером и корпусом генератора (патент US6220175 B1, опубл. 24.04.2001).
Недостатками данных устройств является то, что такие конструкции устройств крепления генератора на буксовый узел грузового вагона являются недостаточно надежными при эксплуатации, а также недостаточно универсальными, так как подходят только для генераторов, устанавливаемых исключительно на буксовые узлы с подшипниками кассетного типа, и не подходят для генераторов, устанавливаемых на корпусных буксах с роликовыми подшипниками. Это требует разнообразной конструкции корпуса генератора для всех типов буксовых узлов, а, следовательно, переподготовки производства и проведения дополнительных испытаний.
Важным преимуществом заявляемого изобретения является то, что корпус электрического генератора, имеющий одинаковые для различных типов буксовых узлов присоединительные размеры может быть установлен как на грузовых вагонах с корпусным буксовым узлом с подшипниками роликового типа (фиг. 2), так и на вагонах с подшипником кассетного типа (фиг. 3), тем самым устраняя необходимость в разработке, производстве и испытаниях электрических генераторов с разными присоединительными и габаритными размерами, а исполнение конструкции в предложенных вариантах позволяет обеспечить необходимую надежность узла крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности узла крепления электрического генератора на буксовый узел кассетного типа или раму тележки грузового вагона, обладающего возможностью преобразования механической работы колесных пар в электрическую энергию для обеспечения электропитания различных устройств на грузовом вагоне, в том числе размещенных в корпусе электрического генератора, например, датчиков, предназначенных для мониторинга параметров грузового вагона.
Заявляемое изобретение позволяет  расширить область применения электрического генератора, используемого для буксовых узлов с подшипниками роликового типа, поскольку предлагаемая конструкция узла крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки  грузового вагона позволяет использовать данный электрический генератор и для буксовых узлов с подшипником кассетного типа (не меняя конструкцию корпуса генератора).
Заявляемый технический результат достигается тем, что узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона по первому варианту исполнения включает адаптер буксового узла грузового вагона, блок сопряжения и кронштейн, который содержит крепежные отверстия для электрического генератора, а сверху имеет горизонтальную поверхность с вертикально ориентированными отверстиями для соединения с блоком сопряжения, также имеющего вертикально ориентированные отверстия.
По второму варианту исполнения узел крепления электрического генератора на раму тележки грузового вагона включает блок сопряжения и кронштейн, который содержит крепежные отверстия для электрического генератора, а сверху имеет горизонтальную поверхность с вертикально ориентированными отверстиями для соединения с блоком сопряжения, также имеющего вертикально ориентированные отверстия.
По третьему варианту исполнения узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона, включает адаптер буксового узла грузового вагона, блок сопряжения и кронштейн, который содержит крепежные отверстия для электрического генератора, при этом блок сопряжения и кронштейн выполнены в виде единой конструкции.
По четвертому варианту исполнения узел крепления электрического генератора на раму тележки грузового вагона включает блок сопряжения и кронштейн, которые выполнены в виде единой конструкции, при этом кронштейн содержит крепежные отверстия для электрического генератора.
По пятому варианту исполнения узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона включает адаптер буксового узла грузового вагона, блок сопряжения и кронштейн, которые выполнены в виде единой конструкции, при этом кронштейн содержит крепежные отверстия для электрического генератора.
Признаки изобретения:
1. узел крепления электрического генератора на буксовый узел (варианты исполнения 1, 3, 5) или раму тележки (варианты исполнения 2, 4) грузового вагона включает в себя блок сопряжения;
2. кронштейн с крепежными отверстиями для крепления корпуса электрического генератора (варианты исполнения 1-5);
3. адаптер буксового узла грузового вагона (варианты исполнения 1, 3, 5);
4. блок сопряжения имеет вертикально ориентированные отверстия, предназначенные для его крепления с кронштейном (вариант исполнения 1, 2);
5. блок сопряжения имеет отверстия, предназначенные для его крепления к адаптеру буксового узла (варианты исполнения 1, 3) или к раме тележки грузового вагона (вариант исполнения 2, 4) болтами;
6. крепежные отверстия в кронштейне соответствуют отверстиям в корпусе электрического генератора (варианты исполнения 1-5);
7. кронштейн сверху имеет горизонтальную поверхность с вертикально ориентированными отверстиями для крепления блока сопряжения (варианты исполнения 1, 2);
8. количество крепежных отверстий кронштейна определяется количеством отверстий крепления на корпусе электрического генератора (варианты исполнения 1-5);
9. кронштейн также содержит отверстие для доступа оси вала электрического генератора к оси грузового вагона для передачи вращающего момента (варианты исполнения 1-5);
10. кронштейн в боковых и нижней частях повторяет округлый контур генератора (варианты исполнения 1-5);
11. на плоскость крепления кронштейна устанавливается корпус электрического генератора, который фиксируются болтами в крепежных отверстиях кронштейна (варианты исполнения 1-5);
12. корпус электрического генератора устанавливается на плоскость крепления кронштейна через резиновую прокладку (варианты исполнения 1-5);
13. блок сопряжения имеет сторону, совпадающую по форме с наружной боковой стороной адаптера буксового узла (варианты исполнения 1, 3, 5) или со стороной рамы тележки грузового вагона (варианты исполнения 2, 4);
14. блок сопряжения имеет не менее двух отверстий, позволяющих фиксировать его болтами на адаптере (варианты исполнения 1, 3, 5) через отверстия или раме тележки (варианты исполнения 2, 4) грузового вагона;
15. наружные боковые поверхности блока сопряжения выполнены с возможностью упора на наружную боковую сторону адаптера (варианты исполнения 1, 3, 5) или раму тележки грузового вагона (варианты исполнения 2, 4);
16. в виде единой конструкции выполнены кронштейн и блок сопряжения (варианты исполнения 3 и 4);
17. блок сопряжения, адаптер и кронштейн выполнены в виде единой конструкции (вариант исполнения 5).
Признаки 1-3 являются общими с прототипом, признаки 4, 7, 16, 17 являются отличительными от прототипа и влияющие на заявляемый технический результат, признаки 5, 6, 8-15 раскрывают частные варианты реализации заявляемого изобретения.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Вид на узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона с кассетным подшипником;
Фиг. 2 - Вид установки электрического генератора на корпусную буксу с подшипниками роликового типа;
Фиг. 3 - Вид установки электрического генератора на адаптер кассетного подшипника с блоком сопряжения и кронштейном в виде единой конструкции (вариант исполнения 3);
Фиг. 4 - Вид на узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона с разнесенными частями (вариант исполнения 1);
Фиг. 5 - Вид спереди узла передачи вращающего момента;
Фиг. 6 - Вид сбоку узла передачи вращающего момента;
Фиг. 7 - Вид электрический генератор в корпусе;
Фиг. 8 - Вид на узел крепления электрического генератора на раму грузового вагона с блоком сопряжения и кронштейном в виде единой конструкции, установленные на раме тележки грузового вагона (вариант исполнения 4);
Фиг. 9 - Вид на узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона с блоком сопряжения, адаптером и кронштейном в виде единой конструкции (вариант исполнения 5);
Фиг. 10 - Вид на узел крепления электрического генератора на раму грузового вагона (вариант исполнения 2).
Предлагается пять вариантов исполнения изобретения.
По первому варианту исполнения узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона с подшипником кассетного типа (фиг. 4) включает в себя блок сопряжения 1, адаптер 2 и кронштейн 3 с крепежными отверстиями 4 для крепления электрического генератора 5 (фиг. 7). Блок сопряжения 1 имеет вертикально ориентированные отверстия 6, предназначенные для его крепления с кронштейном 3 и имеет отверстия 7, предназначенные для его крепления с адаптером 2 буксового узла (не показан) грузового вагона болтами 8. Предпочтительно, что отверстия 4 для крепления электрического генератора 5 равномерно распределены по диаметру кронштейна 3. Количество отверстий 4 определяется количеством отверстий крепления на электрическом генераторе 5, которых может быть более четырех. Кронштейн 3 также содержит отверстие для доступа оси вала электрического генератора 5 к оси грузового вагона для передачи вращающего момента (не показано). Кронштейн 3 в боковых и нижней частях повторяет округлый контур электрического генератора 5, а сверху имеет горизонтальную поверхность с вертикально ориентированными отверстиями 9 для крепления блока сопряжения 1.
Кронштейн 3 совмещается с блоком сопряжения 1 так, чтобы сквозные вертикально ориентированные отверстия 6 блока сопряжения 1 совпали с крепежными вертикально ориентированными отверстиями 9 кронштейна 3, после чего фиксируются болтами 10.
На плоскость крепления 11 кронштейна 3 через резиновую прокладку 12 устанавливается электрический генератор 5, которые фиксируются болтами 13 в крепежных отверстиях 4 кронштейна 3. Благодаря реализации соединения электрического генератора к адаптеру в горизонтальной и вертикальной плоскостях повышается надежность данного узла.
Блок сопряжения 1 выполнен из металла, например, из стали. Блок сопряжения 1 имеет сторону, совпадающую по форме с наружной боковой стороной 14 адаптера 2 буксового узла грузового вагона. Блок сопряжения 1 имеет не менее двух отверстий 7, позволяющих фиксировать его болтами 8 на адаптере 2 через отверстия 15.
Наружные боковые поверхности блока сопряжения 1 выполнены с возможностью упора на наружную боковую сторону 14 адаптера 2 (фиг. 4).
По второму варианту исполнения узел крепления электрического генератора на раму тележки грузового вагона повторяет элементы узла крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона по первому варианту, но исключен адаптер 2 и содержится только блок сопряжения 1 и кронштейн 3 (фиг. 10).
В этом случае блок сопряжения 1 крепится непосредственно к раме тележки грузового вагона и имеет сторону, совпадающую по форме со стороной рамы тележки грузового вагона. Блок сопряжения 1 имеет не менее двух отверстий 7, позволяющих фиксировать его болтами 8 на раме тележки грузового вагона. Наружные боковые поверхности блока сопряжения 1 выполнены с возможностью упора на наружную боковую сторону рамы тележки грузового вагона.
По третьему варианту исполнения узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона повторяет все элементы узла по первому варианту, но кронштейн 3 и блок сопряжения 1 выполнены в виде единой конструкции (фиг. 3).
По четвертому варианту исполнения узел крепления электрического генератора на раму тележки грузового вагона повторяет все элементы узла по второму варианту, но кронштейн 3 и блок сопряжения 1 выполнены в виде единой конструкции (фиг. 8).
По пятому варианту исполнения узел крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона повторяет все элементы узла по первому варианту, но блок сопряжения 1, адаптер 2 и кронштейн 3 выполнены в виде единой конструкции (фиг. 9).
Реализация в виде единой конструкции блока сопряжения 1 и кронштейна 3 или блока сопряжения 1, кронштейна 3 и адаптера 2 повышает надежность узла крепления электрического генератора на буксовый узел кассетного типа грузового вагона.
Узел передачи вращающего момента (фиг. 5, 6) включает болты 16, колпачки 17 и муфту 18. На болты 16 крепления устанавливают колпачки 17, которые за счет выполнения их из упругого материала передают вращающий момент непосредственно на муфту 18 вала ротора (не показано) электрического генератора 5 и дополнительно создают точку опоры между осью колесной пары грузового вагона и электрическим генератором 5 (варианты исполнения 1-5). Дополнительная точка опоры также повышает надежность узла крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона.
Муфта 18 позволяет компенсировать несоосность оси колесной пары и оси вращения электрического генератора 5 во всех направлениях и ударные нагрузки при движении грузового вагона. Муфта 18 также позволяет получить дополнительную точку опоры для электрического генератора 5 с осью колесной пары грузового вагона через головки болтов 16 крепления подшипника буксового узла кассетного типа.
Соединение электрического генератора 5 с адаптером 2 осуществляется креплением корпуса электрического генератора 5 посредством болтового соединения 13 через резиновую прокладку 12 с отверстиями 4 на кронштейне 3, который крепится через отверстия 9 посредством болтового соединения 10 с отверстиями 6 блока сопряжения 1, который в свою очередь крепится через отверстия 7 посредством болтового соединения 8 с отверстиями 15 адаптера 2 буксового узла, при этом наружная боковая поверхность блока сопряжения 1 упирается в наружную боковую поверхность 14 адаптера 2 буксового узла вагона. Между осью колесной пары грузового вагона и электрическим генератором 5 есть дополнительная точка опоры, образованная соединением муфты 18 вала ротора (не показано) электрического генератора 5 с болтами 16 крепления подшипника буксового узла кассетного типа через установленные на них колпачки 17.
Крепление электрического генератора 5 с рамой осуществляется аналогичным способом, только в роли адаптера 2 с отверстиями 15 выступает рама тележки с отверстиями на ней.
Применение конструктивных решений в узлах крепления электрического генератора на буксовый узел или раму грузового вагона с подшипником кассетного типа, описанных в данном изобретении, позволяет механически закрепить, например, с помощью болтовых соединений электрический генератор к адаптеру буксового узла или на раму грузового вагона, при этом отверстия и/или крепления в адаптере/раме могут быть предварительно выполнены на заводе изготовителе адаптера/рамы.
Применение конструктивных решений в узле крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона с подшипником кассетного типа, описанных в данном изобретении, позволяет установить и закрепить электрический генератор к железнодорожному грузовому вагону (фиг. 1) и связать их с осью колесной пары таким образом, что корпус генератора во время движения остается неподвижным, а вращение оси колесной пары через узел передачи вращающего момента (фиг. 5, 6) полностью передается на вал ротора генератора. Вращение вала ротора электрического генератора приводит к вырабатыванию электрической энергии для электропитания различных устройств на грузовом вагоне, в том числе размещенных в корпусе электрического генератора, например, датчиков, предназначенных для мониторинга параметров грузового вагона.
Поверхность кронштейна для навески корпуса электрического генератора имеет, например, четыре резьбовых отверстия, которые соответствуют местам крепления на корпусе электрического генератора. Предпочтительно, чтобы данные отверстия были равномерно распределены по диаметру кронштейна.
После фиксации устройства крепления (блока сопряжения с кронштейном) к конструкции тележки грузового вагона (к адаптеру или боковой раме), на него устанавливается корпус электрического генератора с узлом передачи вращающего момента, описанным, например, в патенте РФ №2736240. Вращение вала ротора электрического генератора осуществляется через болты крепления подшипника к оси колесной пары.
Для фиксации на адаптере буксового узла или боковой раме тележки грузового вагона блок сопряжения имеет не менее двух отверстий, причем наружная боковая поверхность блока сопряжения выполнена с возможностью упора в плоскость сопряжения с адаптером буксового узла или рамой тележки грузового вагона.
Предлагаемая конструкция узла крепления электрического генератора на буксовый узел (фиг. 1, 4, 9) или раму тележки (фиг. 8, 10) грузового вагона позволяет монтировать электрический генератор, используемый на буксовых узлах с подшипниками роликового типа (фиг. 2), на буксовые узлы с подшипниками кассетного типа (фиг. 3) только за счет изменения, при необходимости, конструкции блока сопряжения, кронштейна или адаптера.
Еще одним важным преимуществом является то, что монтаж электрического генератора может быть выполнен в условиях депо работником(-ами) с низкой квалификацией, поскольку требуется либо замена адаптера, либо сверление отверстий и нарезка резьбы в имеющимся адаптере по заранее подготовленному шаблону. Это приводит к достаточно простой и дешевой модернизации грузового вагона.
Применение конструктивных решений в узле крепления электрического генератора на буксовый узел или раму тележки грузового вагона позволяет установить и зафиксировать на вертикальной плоскости буксового узла или рамы грузового вагона с подшипником кассетного типа корпус электрического генератора и осуществить передачу вращающего момента с оси колесной пары на вал ротора электрического генератора.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность узла крепления электрического генератора на буксовый узел грузового вагона, при возможности преобразования механической работы колесных пар в электрическую энергию для обеспечения электропитания различных устройств на грузовом вагоне, в том числе размещенных в корпусе электрического генератора, например, датчиков, предназначенных для мониторинга параметров грузового вагона. Дополнительно повышается универсальность благодаря использованию предлагаемой конструкции узла, которая позволяет использовать один и тот же корпус электрического генератора, как с боковой рамой грузового вагона, так и с адаптером буксового узла, как для буксовых узлов с подшипниками роликового типа, так и для буксовых узлов с подшипником кассетного типа. Также благодаря использованию предлагаемой конструкции узла крепления повышается универсальность использования электрического генератора, применяемого для буксовых узлов с роликовыми подшипниками, т. к. конструкция узла позволяет использовать данный электрический генератор и для буксовых узлов с подшипником кассетного типа.