СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОСТРЯКА С ШИБЕРОМ, ПРИЛЕГАНИЯ ОСТРЯКА К РАМНОМУ РЕЛЬСУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO CONTROL JOINT BETWEEN SWITCH BLADE AND RACK BAR, FIT BETWEEN RACK BAR AND STOCK RAIL, AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к стрелочным электроприводам железнодорожной автоматики и телемеханики невзрезного типа и предназначено для перевода, замыкания и контроля положения остряков.
Из уровня техники известно устройство стрелочного электропривода, содержащее смонтированные в общем корпусе электродвигатель, понижающий многоступенчатый механический редуктор с фрикционной муфтой сцепления, главный вал с шестерней, находящийся в реечном зацеплении с рабочим шибером, автопереключателем ножевого типа, контрольными линейками, элементом обогрева (SU 1837026, 30.08.1993).
Наряду с известными достоинствами эти устройства обладают рядом недостатков, обусловленных сложностью конструкции, наличием большого числа быстровращающихся узлов и деталей, элементов скольжения, требующих интенсивной смазки, имеющих повышенный износ, вероятность заклинивания шибера и других элементов и, как следствие, низкую надежность, малый ресурс работы электропривода, высокие эксплуатационные затраты.
Известно устройство стрелочного электропривода (патент РФ 2181679), содержащее смонтированные в общем корпусе электродвигатель, муфту, ШВП качения, вспомогательные узлы, при этом оно снабжено механизмом замыкания шибера, включающим в себя связанные с шибером круглого сечения корпус замка, в котором удерживаются симметрично две пары кулачков, вместе с корпусом и шибером представляющие единую подвижную конструкцию, толкатель, выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющей и имеющий жесткую связь с гайкой ШВП качения, имеющей фрикционные ограничители хода гайки, и упор, а также контрольную систему следящего типа, основанную на независимом контроле остряков и механизма замыкания шибера.
Недостатки данного технического решения: сложность конструкции, сложность проведения ремонтных работ, недостаточная надежность работы стрелочного перевода при прохождении составов с высокой скоростью, отсутствие контроля положения остряка в момент его запирания.
Известно устройство стрелочного электропривода по патенту РФ 2235030 модульного вида, оснащенное средствами диагностики работоспособности привода.
Электропривод включает в себя модуль, состоящий из электромеханической и замыкающей частей, причем электромеханическая часть содержит электродвигатель и пару "ходовой винт-гайка", передающую поступательное перемещение острякам стрелки через остряковые тяги, а замыкающая часть, предназначенная для фиксации положения остряков, выполнена в виде кляммерного механизма, модуль расположен в межшпальном пространстве и выполнен в виде связанных между собой валом передачи вращательного движения агрегатов: электродвигательного, включающего в себя электродвигатель, и кинематико-замыкающего, включающего в себя пару "ходовой винт-гайка" и замыкающую часть, при этом каждый из указанных агрегатов размещен в отдельном корпусе.
Корпусы агрегатов выполнены с возможностью закрепления раздельно на шпалах. Электродвигательный агрегат расположен сбоку от рельсовой колеи.
Электропривод может быть снабжен устройством внешнего замыкания остряков. Кинематико-замыкающий агрегат дополнительно снабжен кинематической передачей, лимитирующей тяговое усилие на остряках за счет ограничения крутящего момента по фрикции муфты.
Недостаток данного технического решения: невозможность автоматического обслуживания пути, т.к. агрегаты устройства располагаются в межшпальном пространстве.
Наиболее близким техническим решением устройства электропривода, совпадающим по максимальному количеству существенных признаков, является устройство для управления железнодорожной стрелкой, имеющей остряки (патент US 5620156 А от 1997 г.). Устройство содержит: привод, устройство прямолинейного движения, соединенное и приводимое с помощью привода для генерации вращательного движения; по крайней мере, одно запирающее устройство, соединенное с устройством прямолинейного движения и остряками, для передачи линейного движения от данного устройства на остряки -  перемещения их между двумя крайними позициями, а также для запирания остряков в крайних позициях независимо от устройства прямолинейного движения; корпус в виде шпалы, вмещающий привод, устройство прямолинейного движения и запирающее устройство; механизмы соединения данных устройств, которые обеспечивают независимое перемещение этих устройств; привод, устройство прямолинейного движения, запирающее устройство являются отдельными единицами; при этом запирающее устройство имеет двойное независимое друг от друга запирание; стержни, соединяющие остряки, имеют подвижное соединение с остряками и центральным блоком.
В данном устройстве электропривод стрелочный исполнен по модульному принципу, причем электромеханическая и замыкающая части электропривода расположены внутри полой железнодорожной шпалы (стрелочного бруса), а остряковые тяги, взаимодействующие с остряками стрелочного привода и звеном поступательного перемещения замыкающей части электропривода, расположены снаружи шпалы. Электромеханическая часть состоит из электродвигателя с редуктором, передачи ходовой винт-гайка, взаимодействующей с звеном поступательного перемещения замыкающей части, содержащей кляммерный механизм запирания остряков.
Недостаток данного решения состоит в сложности и длительности проведения ремонтных работ. Данное модульное исполнение не позволяет реализовать принцип создания приводов, изготовленных из различных материалов для различных климатических условий работы. В приводах для районов с умеренными климатическими условиями не нужно использовать такие же материалы, как для районов, имеющих большие колебания сезонных температур (более 110°С, Справочник инженера путейца, т.1. «Транспорт», 1972 г. Стр.655-666).
Электропривод имеет только устройства контроля замыкания остряков в положении прижатия их к рамным рельсам. Осуществляется это с помощью контрольной линейки и системой сенсорных датчиков. С позиций безопасности движения этого недостаточно, т.к., например, при получении сигнала о том, что остряк прижат к рельсу, нет информации о том, в каком состоянии находится соединение остряка с шиберами. Для повышения безопасности необходимо осуществлять контроль соединения остряков с шиберами и по возможности дублировать функции шибера в период запирания им остряков.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы стрелочного электропривода, расширение области применения, упрощение конструкции, унификация составных модулей стрелочных электроприводов, сокращение эксплуатационных расходов, повышение безопасности движения поездов, возможность замены модулей, имеющих различную конструкцию внутри модуля, использование унифицированных деталей в различных узлах одного устройства. Указанная цель достигается следующими техническими решениями.
В устройстве стрелочного электропривода, содержащем привод, устройство прямолинейного движения, соединенное с приводом и приводимое с помощью привода вращательного движения; запирающее устройство, соединенное с остряками и устройством прямолинейного движения, для передачи линейного движения от данного устройства на остряки - перемещения их между двумя крайними позициями, а также для запирания остряков в крайних позициях независимо от устройства прямолинейного движения; корпус в виде шпалы, вмещающий привод, устройство прямолинейного движения и запирающее устройство; привод, устройство прямолинейного движения, запирающее устройство являются отдельными единицами; устройство имеет механизмы для контроля положения остряков, так что остряки заперты в одной из крайних позиций, при этом устройство имеет каретку, закрепленную на устройстве прямолинейного движения, с установленными на ней шибером и контршибером, при этом контршибер при движении устройства до момента замыкания выполняет функции контроля прилегания остряка к рельсу в одном из крайних положений и функции контроля наличия соединения остряков с шибером и контршибером, а при запертом положении остряков выполняет функции основного шибера - силовое удерживание остряков в одном из крайних положений, остряки будут удерживаться в запертом положении, если произойдет размыкание шибера и остряка, а привод имеет корпус с закрывающейся крышкой и запорное устройство для крышки с установленными в нем компенсирующей и фрикционной муфтами, валом с шестерней, причем вал совмещен с фрикционной муфтой, а шестерня находится в зацеплении с одной из шестерен, установленной на валу трансмиссионного модуля, вторая шестерня которого находится в зацеплении с шестерней, установленной на винте шарико-винтовой пары (ШВП) модуля прямолинейного движения, состоящего из корпуса с установленными в нем ШВП, механизмом замыкания, при этом гайка механизма ШВП, является одновременно толкателем запирающего устройства, а запирающие кулачки являются одновременно кулачками и датчиков контроля замыкания шибера, и контршибера, с остряками модуль соединен через подвижную каретку, а система контроля прилегания остряка к рельсу в одном их крайних положений состоит из блока переключателей, установленного на каретке, и контрольных кулачков, установленных подвижно на каретке, взаимодействующих с переключателями, система контроля наличия соединения шибера и контршибера с остряками состоит из кинематически связанных друг с другом двух качающихся рычагов, закрепленных на каретке, являющихся одновременно местами подвижного соединения контршибера с кареткой и воспринимающих усилия, создаваемые контршибером, при размыкании шибера с остряками и установленными на одном из них контрольными кулачками, взаимодействующими с переключателями, трансмиссионный модуль, каретка и блок микропереключателей являются отдельными сборочными единицами, каждый модуль имеет маркировку с указанием типа электропривода и типа модуля, содержащую сведения об условиях эксплуатации, мощности, климатическом исполнении и другую необходимую информацию о его эксплуатационных свойствах, контршибер состоит из двух частей, одна часть крепится к остряку, вторая с возможностью вращательного движения в качающихся рычагах со стороны крепления в рычагах, каждая часть контршибера имеет полости для размещения пружины и толкателя, на каретке установлена линейка для реверсивного вращения электродвигателя, взаимодействующая с блоком переключателей, в модуле поступательного движения вал ШВП, направляющие и толкатель механизма запирания расположены в одной плоскости, действие изгибающих моментов на вал ШВП, конструктивные элементы в узлах крепления основного шибера и узлах крепления контршибера выполнены взаимозаменяемыми.
Сущность изобретения поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид составных модулей стрелочного электропривода, фиг.2 - общий вид стрелочного электропривода в сборе, шпала не показана, фиг.3 - общий вид подвижной каретки с узлами крепления основного шибера и контрольного шибера, фиг.4 - механизм прямолинейного движения с элементами механизма запирания, фиг.5 - подвижная каретка, вид на поверхность крепления к модулю прямолинейного движения, фиг.6 - подвижная часть механизма запирания, вид на поверхность крепления к подвижной каретке, фиг.7 - общий вид крепления контрольного шибера на подвижной каретке.
На фиг.1, 2, 3 изображены составные части стрелочного электропривода.
Стрелочный электропривод содержит: модуль привода А, состоящий из корпуса с крышкой 1, крепящегося к корпусу шпалы, с установленными в нем электродвигателем 2, компенсирующей и фрикционной муфтами 3 и 4, выходного вала 5 с шестерней 6, причем вал 5 совмещен с фрикционной металлокерамической муфтой, и устройства для ручного привода устройства; трансмиссионный модуль, состоящий из корпуса В, крепящегося к корпусу шпалы, с размещенным внутри трансмиссионным валом 7, передающим вращательное движение от модуля привода на модуль прямолинейного движения, на концах которого расположены две шестерни 8 и 9, одна шестерня 8 находится в зацеплении с шестерней 5 выходного вала модуля привода, вторая шестерня 9 находится в зацеплении с шестерней 10, закрепленной на валу 11 шарико-винтовой пары (ШВП) 12, модуля прямолинейного движения, состоящего из корпуса С, крепящегося к корпусу шпалы, с расположенными в нем шарико-винтовой парой, состоящей из винта 9 и гайки 10, механизма замыкания, состоящего из двух, нижнего 11 и верхнего 12, ползунов, охватывающих и движущихся по двум направляющим 13, 14 с выполненными в них пазами для замыкания кулачков 15, 16, и удерживающих симметрично расположенные между ними две пары кулачков 17, 18 и образующих единую подвижную конструкцию, фрикционных ограничителей 19, 20 хода толкателя - гайки 14 ШВП.
К верхнему ползуну неподвижно закреплен корпус каретки D с крышкой с расположенными на ней узлами крепления основного шибера 22, двух штанг 23, 24 котршибера, системы переключателей подвижных кулачков для прилегания остряка к рельсу и замыкания остряка шиберами линейкой 25 переключения реверсивного движения электропривода. Контрольная система электропривода состоит из контршибера, установленного на каретке, блока переключателей и подвижных кулачков, расположенных на каретке, качающихся рычагов 23, 24, кинематически связанных друг с другом. Модули стрелочного электропривода собраны в корпусах и размещены в корпусе шпалы.
Сопоставительный анализ показывает, что указанные отличия заявленного устройства от прототипа представляют ряд новых признаков, что обуславливает его соответствие критерию «новизна». В патентной и научно-технической литературе решений со сходными отличительными признаками не обнаружено, и они не следуют явным образом для специалиста из уровня техники, что соответствует критерию «изобретательский уровень».
Работает стрелочный электропривод следующим образом.
При вращении ротора электродвигателя 1 посредством муфты 2, вала 3, трансмиссионного вала 4 вращение передается на винт 6, где вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение толкателя-гайки 7 вдоль винта. При поступательном движении слева направо толкатель-гайка 7 (фиг.3) упирается в кулачки 34 и 35 и поворачивает их на своей оси. Однако этому препятствуют упоры 39 и 40, в которые упираются кулачки. Поступательное движение толкателя 38 приводит к поступательному движению кулачков 34 и 35, закрепленных в корпусе 32 и 33 механизма замыкания шибера и соответственно шибера 11. В конце перевода кулачки 34, 35 выходят за пределы поверхности, поворачиваются на своей оси под действием толкателя 38 и входят в контакт с этими же упорами, а толкатель замыкает место, контактируя с поверхностью кулачков, и тем самым замыкает их. Шибер заперт в крайнем правом положении.
Для того чтобы осуществлялся перевод шибера в другое крайнее положение (фиг.5), необходимо толкателю 38 двигаться справа налево до упора о кулачки 36 и 37, освобождая кулачки 34 и 35 для поворота и тем самым размыкая шибер. Дальнейший процесс перевода и запирания шибера идет аналогично предшествующему.
Система контроля прилегания остряка к рельсу работает следующим образом. Прилегание остряка к базовому рельсу в полной мере произойдет тогда, когда кулачки 23 войдут в пазы 23 и произойдет замыкание шибера, в этом случае кулачки 22, 22, займут положение «в линейку», замкнут соответствующие переключатели в контрольном блоке, и будет дан сигал о готовности привода к работе, контршибер в этом случае становится вторым шибером, тем самым осуществляется двойное замыкание остряка. Если по какой-либо причине не произойдет плотного прилегания остряка к базовому рельсу, то не произойдет замыкания кулачков 22.22 в пазах 23.23, в этом случае не произойдет замыкания соответствующих контактов переключателя и система контроля выдаст сигнал о неготовности привода к работе.
Система контроля наличия соединения шибера и контршибера с остряками работает следующим образом. Здесь следует рассмотреть все возможные варианты.
1. Произошло размыкание правого соединения шибера с остряком. Движение шибера вправо. В этом случае правая часть контршебера принимает на себя нагрузку по перемещению остряка вправо. Под действием сил сопротивления остряка правая часть контршибера будет давить на рычаг 22, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.
2. Произошло размыкание правого соединения шибера с остряком. Движение шибера влево. В этом случае правая часть контршебера принимает на себя нагрузку по перемещению остряка влево. Под действием сил сопротивления остряка правая часть контршибера будет давить на рычаг 23, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.
3. Произошло размыкание левого соединения шибера с остряком. Движение шибера влево. В этом случае левая часть контршебера принимает на себя нагрузку по перемещению остряка вправо. Под действием сил сопротивления остряка левая часть контршибера будет давить на рычаг 22, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.
4. Произошло размыкание левого соединения шибера с остряком. Движение шибера вправо. В этом случае левая часть контршебера принимает на себя нагрузку по перемещению остряка вправо. Под действием сил сопротивления остряка левая часть контршибера будет давить на рычаг 22, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.
5. Произошло размыкание правого соединения контршибера с остряком. В этом случае толкатель 22 через пружину 22 будет давить на правую часть контршибера. Под действием сил упругости пружины правая часть контршибера будет давить на рычаг 22, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.
6. Произошло размыкание левого соединения контршибера с остряком. В этом случае толкатель 22 через пружину 22 будет давить на левую часть контршибера. Под действием сил упругости пружины левая часть контршибера будет давить на рычаг 22, заставляя его совершать вращательное движение вокруг оси крепления. Рычаг, совершая движение, приведет во вращательное движение рычаг 22. Т.е они «разойдутся», при примыкании остряка в таком положении контршибера не произойдет контакта кулачка, установленного на рычаге, с переключателем блока управления. Будет сформирован сигнал, привод не готов к работе.