Стрелочный электропривод
ELECTRIC SWITCH MECHANISM

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 электропривод типа ВСП-220Н в составе стрелочной гарнитуры, имеющий ход шибера 220 мм при ходе остряка стрелки 150 мм [RU97697U1, дата публикации: 20.09.2010 г., МПК: B61L 5/06].
Недостатком известного технического решения является низкая безопасность движения по стрелочным переводам, возникающая вследствие малой надежности внешнего замыкателя стрелочной гарнитуры, что обусловлено применением в приводе шибера с ходом 220 мм, который не обеспечивает достаточное запирание кляммеры внешнего замыкателя стрелочной гарнитуры, применяемой на скоростной железной дороге, что может привести к сходу железнодорожного состава с рельс.
В качестве прототипа выбран стрелочный электропривод неврезной с внешним замыкателем, с большим ходом шибера, при котором запирание прижатого остряка осуществляется внешним замыкателем, а удержание отведенного остряка - внутренним замыкателем. [RU17504U1, дата публикации: 10.04.2001 г., МПК: B61L 5/06].
Преимущество прототипа перед известными техническими решениями заключается в увеличенном ходе шибера, предположительно, по сравнению с применяемыми на железной дороге стрелочными электроприводами, в которых ход шибера может составлять до 220 мм, и разделении функция запирания и удержания остряка между внешним и внутренним замыкателями, что повышает надежность запирания прижатого остряка внешним замыкателем. Однако в прототипе не раскрыто то, за счет чего достигается увеличение хода шибера и не указаны оптимальные характеристики шибера. Вследствие этого сохраняется существующая проблема в отсутствии стрелочных приводов, подходящих для использования на скоростной железной дороге. Таким образом, возникает необходимость расширения арсенала стрелочных электроприводов.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости расширения арсенала стрелочных электроприводов.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности применения стрелочного электропривода для перевода остряков стрелок на высокоскоростной железной дороге.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Стрелочный электропривод содержит корпус, внутри которого установлены электродвигатель, узел регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, и зубчатая передача, содержащая вал-шестерню и шибер с рабочей поверхностью. В отличии от прототипа модуль зубчатой передачи равен 5, а ход шибера составляет 236 мм.
Зубчатая передача стрелочного электропривода преобразует вращательное движение движителя в возвратно-поступательное движение шибера и выполняет функцию перемещения остряка стрелки для чего содержит вал-шестерню с зубьями и зубчатый шибер. Расстояние между зубьями вал-шестерни и зубьями шибера одинаково и составляет 15,7 мм, а модуль зубчатой передачи равен 5. Модуль зубчатой передачи, равный 5, обеспечивает момент вращения, необходимый для увеличения хода шибера и перевода остряка стрелки без увеличения размеров зубчатой передачи и последующего изменения размеров или конфигурации остальных элементов электропривода, включая корпус. Данная конструкция позволяет создать стрелочный электропривод, обеспечивающий повышенную надежность внешнего замыкателя.
Вал-шестерня зубчатой передачи связана с узлом регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, и служит для перемещения шибера зубчатой передачи. Вал-шестерня содержит по меньшей мере один запорный зуб для отпирания и запирания шибера, а также рабочие зубья, количество которых должно быть достаточным для зацепления с шибером зубчатой передачи и его перемещения.
Шибер предназначен для перевода и отведения остряка стрелки. Шибер представляет собой подвижный элемент, содержащий зубчатую рабочую поверхность, с помощью которой происходит зацепление с вал-шестерней, и элемент для соединения с остряком стрелки, скрепленный с рабочей тягой, которая в свою очередь контролирует перемещение остряка стрелки. Шибер может быть выполнен в виде рейки круглого или прямоугольного сечения, в виде пластины или стержня, а также в виде иного элемента, обеспечивающего возможность перевода и отведения остряка стрелки.
Шибер закреплен с возможностью совершения возвратно-поступательных движений, при этом под ходом шибера подразумевается расстояние между его крайними положениями.
Стрелочный электропривод имеет увеличенный ход шибера, который составляет 236 мм, благодаря чему ведущая планка переводной штанги перемещается дальше по направлению к прижимаемому остряку, а также увеличивается максимально возможный ход кляммерного узла. В результате запирание кляммеры относительно границы замыкания увеличивается, так как ее рабочая часть оказывается на большем расстоянии от края уступа ведущей планки. Таким образом, за счет увеличенного хода шибера, составляющего 236 мм, который достигается за счет модуля зубчатой передачи равного 5, снижается риск выхода рабочей части кляммеры из зафиксированного положения и обеспечивается повышенная надежность внешнего замыкателя.
Рабочая поверхность шибера представляет собой верхнюю поверхность шибера, которая входит в зацепление с вал-шестерней зубчатой передачи и находится внутри корпуса электропривода. Для этого рабочая поверхность содержит как минимум один запорный зуб, предназначенный для запирания шибера, и несколько рабочих зубьев. Запорный зуб представляет собой выступ со скошенной вершиной и имеет рядом расположенный паз для запирания запорным зубом вал-шестерни. Рабочие зубья предназначены для передачи крутящего момента от вал-шестерни к шиберу, при этом их количество должно быть достаточным для зацепления с вал-шестерней зубчатой передачи, а расстояние между зубьями должно быть равным.
Рабочие зубья могут иметь трапециевидную или треугольную форму и при этом могут быть выполнены более узкими, чем запорный зуб. При этом, преимущественно, рабочая поверхность шибера содержит 11 рабочих и 2 запорных зуба, что в совокупности с модулем зубчатой передачи равным 5 обеспечивает ход шибера, равный 236 мм.
Элемент для соединения с остряком стрелки шибера предназначен для кинематической связи шибера и остряка стрелки с помощью рабочей тяги. Элемент для соединения с остряком стрелки может быть представлен проушинами, винтовым или болтовым отверстием или иным элементом разъемного соединения.
Узел регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, расположен в корпусе стрелочного электропривода и служит для передачи необходимой скорости вращения от электродвигателя к механическим элементам, для чего содержит редуктор и муфту.
Редуктор узла регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, представляет собой типовой механический редуктор, который преобразовывает мощностные характеристики электродвигателя.
Муфта узла регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, передает механическое усилие от редуктора к зубчатой передаче. Муфта может быть выполнена фрикционной, кулачковой, кулачково-дисковой или иной другой муфтой, обеспечивающей соединение валов. Преимущественно стрелочный электропривод содержит фрикционную муфту, обеспечивающую возможность ступенчатой регулировки передаваемого на шибер усилия при работе на фрикцию.
Дополнительно, узел регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, может содержать автопереключатель для автоматического выключения электродвигателя в конце перевода стрелки и изменения направления его вращения.
Электродвигатель стрелочного электропривода расположен в корпусе электропривода устройства заграждения переезда и служит для преобразования электрической энергии в механическую, тем самым приводя в движение элементы остальных узлов электропривода.
Корпус стрелочного электропривода выполняет защитные и несущие функции и представляет собой контейнер, который может содержать крышку. Корпус может содержать герметизированный кабельный ввод для подключения внешнего источника питания.
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в обеспечении возможности применения стрелочного электропривода для перевода остряков стрелок на высокоскоростной железной дороге, тем самым расширяется арсенал стрелочных электроприводов.
Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники известен стрелочный электропривод с ходом шибера, равным 220 мм, а также стрелочный привод с увеличенным ходом шибера. Однако из уровня техники не известен стрелочный привод с ходом шибера, составляющим 236 мм, который достигается за счет модуля зубчатой передачи, равного 5. Также из уровня техники не известно влияние шибера с таким ходом на возможность эффективного запирания кляммеры внешнего замыкателя, в результате которого снижается риск выхода кляммеры из зафиксированного положения и обеспечивается возможность использования стрелочного электропривода на высокоскоростной железной дороге с высокими вибрационными нагрузками.
Вследствие этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 –– Стрелочный электропривод, основной вид.
Фиг. 2 –– Внешний замыкатель стрелочного перевода, управляемый стрелочным электроприводом по прототипу, с ходом шибера 220 мм.
Фиг. 3 –– Кляммерный узел внешнего замыкателя по Фиг. 2.
Фиг. 4 –– Кляммерный узел внешнего замыкателя стрелочного перевода, управляемый стрелочным электроприводом по изобретению, с ходом шибера 236 мм.
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.
Стрелочный электропривод содержит корпус 1, внутри которого установлены электродвигатель 2, узел регулирования характеристик вращательного движения, передаваемого электродвигателем, содержащий редуктор 3 и фрикционную муфту 4, зубчатую передачу с вал-шестерней 5 и шибером 6, соединенным с помощью шарнира с рабочей тягой (не показана на фигурах).
Изобретение работает следующим образом.
При переводе остряка стрелки крутящий момент от вала электродвигателя 2 передается на вал редуктора 3, где происходит изменение частоты вращения и крутящего момента. Далее через фрикционную муфту 4 приводится в движение вал-шестерня 5 зубчатой передачи, модуль которой равен пяти. Вал-шестерня 5 начинает вращаться, отпирает шибер 6 и выдвигает его по одиннадцати рабочим зубьям. Ход шибера составляет 236 мм.
Для наглядности, на Фиг. 2 и 3 представлен управляемый электроприводом по прототипу (ход шибера 220 мм), внешний замыкатель стрелочного перевода.
Внешний замыкатель (Фиг. 2) состоит из переводной штанги 7, управляемой шибером (не показан на фигурах) с рабочим ходом 220 мм с помощью рабочей тяги (не показана на фигурах). Переводная штанга 7 соединена с кляммерой 8, которая в свою очередь скреплена с остряком стрелки 9. Переводная штанга способна двигаться в соответствии с ходом шибера электропривода и прижимать остряки стрелки 9 к рамным рельсам 10. При этом запирание остряка стрелки происходит с помощью рабочего выступа 11 кляммеры 8, который фиксируется между основанием рамного рельса 10 и ведущей планкой 12 переводной штанги после перемещения переводной штанги 7 и прижатия остряка стрелки 9 к рамному рельсу 10.
На Фиг. 3 представлен кляммерный узел внешнего замыкателя по Фиг. 2. На ней видно, что рабочий выступ 11 кляммеры 8 находится на краю уступа ведущей планки 12, что при воздействии скоростного поезда и вызываемых им вибраций может привести к выходу рабочего выступа 11 из зафиксированного положения в случае его попадания во впадину ведущей планки 12. В этом случае после потери фиксации остряк стрелки 9 может отойти от рамного рельса 10, что способно привести к сходу с рельс скоростного поезда.
Кляммерный узел внешнего замыкателя стрелочного перевода, управляемый стрелочным электроприводом по изобретению представлен на Фиг. 4. В нем за счет хода шибера 6, составляющего 236 мм, увеличивается максимально возможный ход кляммерного узла внешнего замыкателя, и ведущая планка 17 перемещается дальше по направлению к прижимаемому остряку стрелки 14, при запирании остряка стрелки 14 рабочий выступ 16 кляммеры 13 находится дальше от края уступа ведущей планки 17.
В результате обеспечивается надежное запирание внешнего замыкателя, определяемое расстоянием между краем уступа ведущей планки 17 и рабочим выступом 16 кляммеры 13, что снижает риск выхода рабочего выступа 16 из зафиксированного положения и увеличивает надежность внешнего замыкателя остряка стрелки.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в возможности применения стрелочного электропривода для перевода остряков стрелок на высокоскоростной железной дороге, тем самым расширяется арсенал стрелочных электроприводов.