Самоустанавливающиеся складные токосъёмные штанги

Устройство относится преимущественно к троллейвозному транспорту, предназначенному для перевозки полезных ископаемых.
Известны машины, приводимые в движение электродвигателями: троллейвозы, дизель- троллейвозы и предназначенные для транспортировки грузов, например, горной массы, оснащенные устройствами, обеспечивающими поддержание связи с контактной линией.
Известно устройство [АС №4677903/11 13.04.89 23.03.91. Бюл. М 11. Кольниченко Г.И., Степанов А.С., Дрехслер М.М. Опора штангового токоприемника грузового транспортного средства. 621.336,23 (088.8) Фц 8014902, кл. В 60 5/00, 1980.] позволяющее располагать грузовую платформу транспортного средства таким образом, чтобы провода не препятствовали погрузочным операциям. Возможность изменения положения каретки и поворотной рамы позволяет располагать платформу транспортного средства с грузом таким образом, чтобы производить погрузку и разгрузку с помощью любых средств механизации, без отсоединения от проводов.
Недостатками этого устройства являются: чувствительность устройства к вибрации и ударам, невозможность использования данного устройства в условиях открытых горных работ, невозможность установки и снятия токосъемных элементов на линию без участия водителя, установка и снятие токосъемных элементов производится водителем вручную, при помощи каната или шнура закрепленного на каждой токосъемной штанге, отсутствие дополнительной защиты от схождения токосъемных элементов с контактной линии, большие габариты устройства.
Известны устройства [Заявка на патент - №3473545; 21.07.1982; Равенский Ю.С., Кондратьева В.Т., Лапука В.Г., Великодная Е.Я., Тегубенко М.Г., Ивин К.В., Тимофеев Н.Я]. Штанга токоприемника троллейбуса. Опубликовано 15.12.1983. [Патент РФ №2412069. Годер С.Л., Куликов А.М., Солодухина О.В., Скиба О.В., Глинкин М.В., Карпейкин И.С., Трофимова М.В., Шокин Г.И.] Токосъемная штанга троллейбуса штанговых токосъемников, которые имеют в своем составе стеклотекстолитовые штанги, служащие для увеличения износостойкости, прочности и электроизоляции устройства.
Недостатками этих устройств являются: невозможность установки и снятия токосъемных элементов на линию без участия водителя, установка и снятие токосъемных элементов производится водителем вручную, при помощи каната или шнура закрепленного на каждой токосъемной штанге, отсутствие дополнительной защиты от схождения токосъемных элементов с контактной линии, большие габариты устройства, отсутствие возможности складывать токосъемные штанги с целью уменьшения габаритов устройства на время схода машины с линии, невозможность разместить и использовать данное устройство на крыше грузового автомобиля.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является [Патент №2561643. Мессершмидт Я. Система автоматического подсоединения и отсоединения во время движения транспортного средства с питанием от воздушной контактной сети].
Данное устройство обеспечивает быстрое снятие токосъемных штанг с линии и их установку обратно (по команде водителя) на контактную линию, содержащее систему пневмоаппаратуры и видеокамер, с помощью которых система автоматической установки определяет положение токосъемных штанг в пространстве и производит их установку на линию. Данное устройство также осуществляет поворот токосъемных штанг вокруг их осей вращения с помощью "по меньшей мере, одного привода" связанного с токосъемной штангой канатом или тросом, основания обеих штанг неподвижно фиксируются на общем основании, и поворот штанг осуществляется посредством поворота этого основания.
Недостатками этого устройства являются: большие габариты, невозможность разместить и использовать данное устройство на крыше грузового автомобиля, недостаточно четкое позиционирование токосъемных штанг в пространстве ввиду использования в качестве управляющих элементов нежесткого элемента (каната или шнура), отсутствие возможности складывать токосъемные штанги с целью уменьшения габаритов устройства на время схода машины с линии, невозможность использования данного устройства в условиях открытых горных работ.
Технической задачей предлагаемого устройства является уменьшение времени, требуемого для возвращения машины на линию и сведения к минимуму риска повреждения токосъемников в процессе загрузки и разгрузки машины.
Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство отличается тем, что для установки на троллею и укладывания на ложемент токосъемных штанг, на время движения машины вне контактной линии используются: поворотный механизм, стеклопластиковые штанги (локтевые (2 шт.) и плечевые (2 шт.)), подъемные пневмоцилиндры (2 шт.), держатели штанги (2 шт.), держатели токосъемника (2 шт.), видеокамеру, монитор, автоматическую систему управления штангами и токосъемники, отличающееся тем, что содержит V-образные уловители провода, установленные на держатель токоприемника каждой штанги для облегчения установки токосъемных элементов на линию.
Кроме того, V-образные уловители провода могут находиться в двух положениях: рабочем (верхнем), когда они подняты для улавливания провода контактной линии, и положении покоя (откинутом). Установка V-образных уловителей в соответствующее положение производятся при помощи соленоидов, по команде оператора (водителя) из кабины машины. Устройство так же содержит систему складывания штанг в месте соединения локтевой и плечевой частей, которая позволяет размещать данное устройство на крыше кабины самосвала относительно небольшого размера. Установка токосъемных элементов предлагаемого устройства на контактную линию производится в два этапа: первый этап - снятие токосъемных штанг с ложемента и установка их в стартовое положение (производится в автоматическом режиме по команде водителя-оператора), второй этап - установка токосъемного элемента на контактную линию из стартового положения (производится в автоматизированном режиме водителем-оператором, при помощи джойстика- манипулятора). Кроме того устройство содержит механизм поворота штанг, включающего в себя основание, одноступенчатый шестеренчатый редуктор с приводной шестерней и двумя ведомыми зубчатыми колесами, к которым крепятся основание каждой токосъемной штанги.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1. "Рабочее положение", фиг. 2. "Походное положение", фиг. 3. "Увеличенный вид держателя токосъемника".
На фигуре 1, фигуре 2 представлено изображение предлагаемого устройства в рабочем положении и походном положении соответственно. Устройство состоит из: основания (1), осей вращения (2), держателя плечевой штанги (3), подъемного пневмоцилиндра (4), плечевой штанги (5), плечевой части складного шарнира (6), оси вращения (7), локтевой части складного шарнира (8), антифрикционных прокладок (9), плечевой штанги (10), локтевой штанги (11), держателя токосъемника (12). На фигуре 3А представлен увеличенный вид держателя токосъемника, на нем представлены: токосъемник (13), V-образные уловители проводов (14), привод подъема (опускания) V-образных уловителей проводов (15), токосъемная щетка (16).
Штанги предлагаемого устройства (5, 10) выполняются из стеклотекстолита, что позволяет уменьшить массу конструкции и изолировать все составные части устройства, кроме держателя токосъемника и токосъемной щетки, от контакта с высоковольтными проводами.
В известных устройствах отсутствует система складывания токосъемных штанг, что в значительной мере повышает вероятность их повреждения и мешает процессу загрузки (разгрузки) машины, т.к. они перекрывают часть кузова.
Установка на линию токосъемных элементов предлагаемого устройства происходит в два этапа. Первый этап происходит в полуавтоматическом режиме. По команде водителя, система из "походного" положения фиг. 2. (штанги сложены и уложены на ложементе) переходит в "стартовое" (штанги разложены, сняты с ложемента, приподняты на несколько сантиметров над ним, расположены параллельно бортам машины, складные шарниры при этом находятся позади кабины).
Второй этап производится в автоматизированном режиме водителем. Водитель управляет движением штанг при помощи джойстика-манипулятора от момента перехода системы в "стартовое" положение до установки токосъемных элементов на контактную линию. При установке токосъемных элементов на этом этапе водитель ориентируется по изображению выводимому на монитор с видеокамеры (видеокамера и устройства расположенные внутри кабины водителя условно не показаны)..
Снятие токосъемных элементов с линии происходит в автоматическом режиме: сначала система (по команде водителя) переводит штанги из рабочего положения фиг. 1. в "стартовое" положение, затем складывает штанги и укладывает их на ложемент, завершая тем самым перевод системы в "походное" положение фиг. 2
Задача этих систем - максимально сократить время, требующееся на возвращение машины на линию и свести к минимуму риск повредить устройство токосъемника во время перемещения машины вне контактной линии, а так же в процессе ее загрузки и разгрузки. Предлагаемое устройство состоит из стеклопластиковых штанг (локтевых (2 шт.) и плечевых (2 шт.)), подъемных пневмоцилиндров (2 шт.), пневмоцилиндров, отвечающих за складывание штанг в месте установки шарнира (2 шт.), основания, деталей складного шарнира (локтевой (2 шт.) и плечевой (2 шт.)), необходимых для складывания штанги в месте соединения локтевой и плечевой частей, держателей штанг (2 шт.), видеокамеры, держателей токосъемников (2 шт.), токосъемников (2 шт.) и поворотного механизма.
В предлагаемом устройстве механизм поворота штанг состоит из основания (1), опорной плиты (на рисунке не показана), электродвигателя, (на рисунке не показан) и одноступенчатого зубчатого редуктора, содержащего два зубчатых колеса, каждое из которых закреплено на своей оси вращения, и ведущей шестерни. При этом межосевое расстояние ведомых зубчатых колес соответствует расстоянию между проводами контактной линии. Ведущая шестерня расположена между ведомыми зубчатыми колесами и соединена посредством вала с электродвигателем, приводящим ее в движение, а она в свою очередь ведомые зубчатые колеса.
К основанию (1) (фиг. 1) с помощью осей вращения (2) крепятся держатель плечевой штанги (3) и подъемный пневмоцилиндр (4). Вторым концом подъемный пневмоцилиндр соединяется с держателем штанги, например болтовым соединением (шплинтовым, соединением посредством шпильки). К держателю штанги с помощью болтового (шплинтового, посредством шпильки или клепки) соединения крепится плечевая штанга (5), ко второму концу которой таким же (или иным) способом крепится плечевая часть складного шарнира (6). Части складного шарнира соединяются посредством оси вращения (7), проходящей через обе его части, при этом жестко фиксируясь одним или обоими концами в одной из частей шарнира. В локтевой части складного шарнира (8) устанавливаются подшипники (данные узлы на рисунке не показаны), через которые проходит ось вращения, используя их как опору. Между частями шарнира (локтевой и плечевой), для улучшения условий работы подшипника, устанавливаются прокладки (9) из антифрикционного материала (например из капролона, фторопласта, полиэтилена). Пневмоцилиндр, отвечающий за складывание (раскладывание) штанг (10), крепится к обеим частям шарнира болтовым соединением (или иным способом). К локтевой части шарнира крепится локтевая штанга(11), тем же способом, которым крепится плечевая. Ко второму концу локтевой штанги крепится держатель токосъемника(12) посредством болтового соединения. К держателю токосъемника крепится токосъемник(13) (фиг. 3) с установленными на нем V-образными уловителями проводов (14), приводами подъема (опускания) V-образных уловителей проводов (15) (соленоидами), токосъемной щеткой(16). Работа системы происходит следующим образом.
Сход с трассы (или выход в "походное" положение): по команде оператора "сойти с линии" приводится в движение пневмоцилиндр отвечающий за подъем и опускание плечевой штанги (4) (далее - подъемный цилиндр), опуская штанги на уровень нескольких сантиметров выше уровня ложемента, предназначенного для укладки на него токосъемных штанг на время схода троллейвоза с трассы. С небольшой задержкой, после того как была дана команда "сойти с линии", автоматически, либо отдельной командой, активируется пневмоцилиндр отвечающий за складывание штанг (10) (далее - складной цилиндр), складывая токосъемные штанги (переводя их в "походное" положение). После того как цикл складывания штанг завершен, электромотор (далее поворотный двигатель) поворачивает основание (1) токосъемника так, чтобы, пройдя наименьший путь, штанги оказались точно над ложементом (это необходимо для того чтобы при укладке штанг на ложемент не повредить V-образные уловители проводов (14)). После того, как штанги занимают положение над ложементом, подъемный гидроцилиндр (4) опускает их на уровень ложемента, при этом слегка прижимая их к нему, и тем самым завершая перевод штанг в "походное" положение.
Возвращение на трассу (установка в рабочее положение). По команде оператора или автоматически при приближении к трассе на установленное расстояние, подъемный гидроцилиндр (4) поднимает штанги на несколько сантиметров выше уровня ложемента. Затем поворотный двигатель переводит штанги в "стартовое" положение: штанги располагаются параллельно борту машины, складные шарниры при этом находятся позади кабины водителя. После этого складной гидроцилиндр (10) раскладывает штанги. Когда штанги полностью разложены, оператор, ориентируясь по изображению, выводимому на монитор с видеокамеры, установленной на крыше машины, при помощи джойстика-манипулятора переводит V-образные уловители провода (14) в рабочее положение (V-образные уловители провода (14) ориентированы перпендикулярно относительно горизонтальной плоскости токосъемной щетки), а затем устанавливает токосъемники на контактную линию. По окончании процесса установки V-образные уловители провода (14) возвращаются в положение покоя (положение покоя - V-образные уловители провода (14) ориентированы параллельно горизонтальной плоскости токосъемной щетки).
Главными достоинствами данной системы являются компактность, небольшой вес и возможность обеспечить машине высокую, для троллейвоза, маневренность. Эти качества позволят устанавливать данную систему на самосвалы различных конструкций и грузоподъемности.
Технический результат заключается в обеспечении надежного, быстрого и безопасного подсоединения к воздушной контактной сети штанговых токосъемников транспортного средства и автоматического отсоединения от нее с последующей их укладкой на ложемент.
Преимущества, достигаемые с помощью настоящего изобретения, заключаются в том, что штанговые токосъемники укладываются таким образом, чтобы полностью исключить возможность создания ими помех во время загрузки и разгрузки машины, а так же их повреждения во время движения машины вне контактной линии. Кроме того, существенно сокращается время установки токосъемников на контактную линию и схода с нее. При этом максимально увеличивается время, в течение которого транспортное средство получает энергию от воздушной контактной сети.
Для изготовления данной конструкции могут использоваться стандартные компоненты, применяемые в машиностроении.