АДАПТЕРНЫЙ УЗЕЛ ГЕНЕРАТОРА И ОСЕВОЙ ТОРЦЕВОЙ ГЕНЕРАТОРНЫЙ УЗЕЛ
ADAPTER ASSEMBLY OF GENERATOR AND AXIAL END GENERATOR UNIT

Область техники
Изобретение относится к адаптерному узлу генератора и осевому торцевому генераторному узлу.
Предшествующий уровень техники
Использовавшиеся ранее железнодорожные грузовые вагоны не имели источника электропитания, поскольку в прошлом на железнодорожных грузовых вагонах устанавливалось мало электрических устройств.
Однако по мере развития железнодорожных грузовых вагонов на них начали устанавливать все большее количество датчиков и мехатронных элементов, и решение проблемы электропитания становилось все более и более насущным требованием.
В качестве источника электропитания для железнодорожных грузовых вагонов был предложен дисковый генератор на постоянных магнитах.
Дисковый генератор является легко устанавливаемым, надежным и экономичным источником электропитания для железнодорожного транспорта.
Дисковый генератор может быть установлен на вагонной тележке через соединение с осевой буксой, которая является прочной в условиях эксплуатации.
Дисковый генератор имеет ротор и статор. Ротор устанавливается на торце оси, и поэтому такой генератор можно назвать также осевым торцевым генератором. Статор осевого торцевого генератора должен быть установлен в устойчивом и прочном положении, и, кроме того, место установки должно иметь точно контролируемый производственный допуск и монтажный допуск.
Осевая букса является идеальным местом для установки статора. На фиг. 1A схематично показана передняя сторона места установки генератора, а на фиг. 1B схематично представлена установочная конструкция, вид сбоку, с осевой буксой в частичном разрезе, чтобы показать место установки ротора.
Как видно из фиг. 1A и 1B, установочная конструкция для осевого торцевого генератора включает в себя осевую буксу 1, которая может быть установлена на вагонной тележке, и ось 2, которая может вращаться относительно осевой буксы 1. Конец оси 2 окружен осевой буксой 1.
Ротор 4 генератора прикреплен к торцевой поверхности оси 2 винтами (не показаны), ввинчивающимися в отверстия 21 под винт, выполненные в торце оси 2. Статор 5 прикреплен к торцевой поверхности осевой буксы 1 винтами (не показаны), ввинчивающимися в отверстия 11 под винт, выполненные в четырех углах торца осевой буксы 1. Между ротором 4 и статором 5 имеется зазор.
Осевая букса 1 является опорой для полезной нагрузки тележки как с верхней, так и с нижней сторон. Такая установочная конструкция обеспечивает стабильные условия работы генератора.
Однако большинство вагонных тележек не имеют конструкции осевой буксы, а вместо неё в них используется (обычный) адаптер. Адаптер является опорой для тележки. На фиг. 2A схематично показана передняя сторона предполагаемого места установки генератора, а на фиг. 2B схематично представлена установочная конструкция, вид сбоку, с адаптером в частичном разрезе, чтобы показать место установки ротора.
Как видно из фиг. 2A и 2B, предполагаемая установочная конструкция осевого торцевого генератора включает в себя адаптер 6, который может быть установлен на вагонной тележке, и ось 2, которая может вращаться относительно адаптера 6. Конец оси 2 частично окружен адаптером 6.
Ротор 4 генератора прикреплен к торцевой поверхности оси 2 винтами (не показаны), ввинчивающимися в отверстия 21 под винт, выполненные в торце оси 2. Статор 5 прикреплен к торцевой поверхности адаптера 6 двумя винтами (не показаны), ввинчивающимися в два отверстия 61 под винт, выполненных в торце адаптера 6.
Такой стандартный адаптер является причиной больших проблем при работе железнодорожного осевого торцевого генератора, потому что статор 5 поддерживается только с одной стороны (верхней стороны на фиг. 2A и 2B). Асимметричная установочная конструкция приводит к неизбежной вибрации и смещению статора 5, и, таким образом, железнодорожный генератор может быть легко поврежден. Таким образом, установка железнодорожного осевого торцевого генератора на вагонной тележке посредством стандартного адаптера считается невозможной.
Раскрытие изобретения
Ввиду вышеуказанного, изобретение направлено на создание адаптерного узла и осевого торцевого генераторного узла.
Согласно изобретению, адаптерный узел включает в себя первую деталь, выполненную с возможностью прикрепления к вагонной тележке, и вторую деталь, присоединенную к первой детали, причем первая деталь и вторая деталь выполнены с возможностью образовывать основание для прикрепления их вместе к статору генератора.
Как вариант, первая деталь и вторая деталь соединены друг с другом своими концевыми частями, контактирующими друг с другом.
Как вариант, первая деталь и вторая деталь соединены друг с другом по меньшей мере одним из следующих элементов: винт, болт, крепежное средство, заклепка и хомут.
Как вариант, первая деталь и вторая деталь соединены друг с другом посредством планок.
Как вариант, планки и первая деталь или вторая деталь выполнены в виде цельной детали, и планки отходят от первой детали или второй детали по направлению ко второй детали или к первой детали.
Как вариант, планки прикреплены к первой детали и/или второй детали по меньшей мере одним из следующих элементов: винт, болт, крепежное средство и заклепка.
Как вариант, первая деталь и вторая деталь соединены друг с другом непосредственно.
Как вариант, первая деталь и вторая деталь соединены друг с другом косвенно.
Изобретение также направлено на создание осевого торцевого генераторного узла, содержащего вышеупомянутый адаптерный узел, дополнительно содержащего ротор, соединенный с торцом оси, и статор, соединенный как с первой деталью, так и с второй деталью.
Как вариант, статор прикреплен к торцевой поверхности адаптерного узла в осевом направлении.
Как вариант, статор прикреплен к адаптерному узлу по меньшей мере одним из следующих элементов: винт, болт, крепежное средство и заклепка.
Как вариант, статор прикреплен к адаптерному узлу в четырех углах торцевой поверхности.
Как вариант, статор прикреплен к первой детали и второй детали одинаковыми или разными элементами.
Как вариант, количество мест крепления статора к первой детали равно количеству мест крепления статора ко второй детали.
Как вариант, места крепления статора к первой детали и места крепления статора ко второй детали расположены симметрично.
Как вариант, места крепления статора к адаптерному узлу расположены вокруг оси с одинаковым интервалом.
Как вариант, узел дополнительно содержит:
опорное кольцо и изнашиваемые уплотнительные кольца; и
подшипник, расположенный между адаптерным узлом и осью, причем опорное кольцо, изнашиваемые уплотнительные кольца и ротор фиксируют подшипник вдоль оси.
Как вариант, опорное кольцо, изнашиваемые уплотнительные кольца и ротор фиксируют внутреннее кольцо подшипника, а внешнее кольцо подшипника фиксирует адаптерный узел.
Как вариант, ротор имеет форму диска, и статор обращен к ротору в осевом направлении.
Как вариант, первая деталь установлена на вагонной тележке на верхней стороне оси, а вторая деталь соединена с первой деталью винтами на нижней стороне оси.
В адаптерном узле и осевом торцевом генераторном узле согласно изобретению адаптерный узел содержит первую деталь, выполненную с возможностью прикрепления к вагонной тележке, и вторую деталь, соединенные друг с другом, и статор генератора может быть прикреплен (или является прикрепленным) как к первой детали, так и ко второй детали, и, таким образом, статор и, следовательно, генератор могут быть стабильно установлены на вагонной тележке.
Дальнейшие особенности изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным далее описанием примера вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A схематично показано место установки генератора, вид спереди, а на фиг. 1B – установочная конструкция, вид сбоку, с осевой буксой в частичном разрезе, чтобы показать место установки ротора;
на фиг. 2A – предполагаемое место установки генератора, вид спереди, а на фиг. 2B –предполагаемая установочная конструкция, вид сбоку, с адаптером в частичном разрезе, чтобы показать место установки ротора;
на фиг. 3A и 3B – железнодорожный осевой торцевой генераторный узел согласно первому варианту осуществления изобретения, виды в перспективе;
фиг. 4A, 4B и 4C – железнодорожный осевой торцевой генераторный узел, показанный на фиг. 3A и 3B, в котором некоторые элементы опущены, чтобы показать внутреннюю конструкцию генераторного узла;
фиг. 4D – генераторный узел вдоль осевого направления оси генераторного узла, вид в разрезе;
фиг. 5A и 5B – железнодорожный осевой торцевой генераторный узел согласно второму варианту осуществления изобретения, виды в перспективе.
Список ссылочных обозначений
1
осевая букса
11
отверстие под винт
2
ось
21
отверстие под винт
4
ротор
5
статор
6
адаптер
61
отверстие под винт
200
ось
210
отверстие под винт
220
часть с увеличенным диаметром
400
ротор
410
основание
420
магнит
430
винт
500
статор
510
крышка
520
винт
530
корпус статора
540
кольцевой выступ
550
сквозное отверстие
610
первая деталь
611
центральная часть
612, 613
концевая часть
614
канавка
615, 616
выступ
617
отверстие под винт
620
вторая деталь
621
центральная часть
622, 623
концевая часть
625, 625
выступ
627
отверстие под винт
630
винт
640
планка
650
винт
710
опорное кольцо
720
первое изнашиваемое уплотнительное кольцо
730
подшипник
731
внутреннее кольцо
732
внешнее кольцо
733
ролик
740
второе изнашиваемое уплотнительное кольцо
Варианты осуществления изобретения
Далее приведено подробное описание вариантов описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
В изобретении предлагается решение для установки осевого торцевого генератора на вагонной тележке, не имеющей конструкции осевой буксы. В настоящей установочной конструкции для железнодорожного осевого торцевого генератора стандартный адаптер преобразован в адаптерный узел. Эта новая конструкция обеспечивает возможность создания осевого торцевого генератора без изменения конструкции вагонной тележки.
Первый вариант осуществления
Как показано на фиг. 3A и 3B, осевой торцевой генераторный узел согласно этому варианту осуществления содержит адаптерный узел. Адаптерный узел содержит разборную конструкцию, включающую в себя: i) первую деталь 610, полученную посредством изменения обычного адаптера, которая может быть установлена на вагонной тележке через выполненную в ней канавку 614 (см. фиг. 4C), например, как на обычном адаптере; и ii) вторую деталь 620, прикрепленную к первой детали 610 винтами 630. Первая деталь 610 и вторая деталь 620 образуют основание для установки статора на осевой торцевой генератор.
В этом варианте осуществления первая деталь 610 является верхней деталью и может являться опорой для полезной нагрузки тележки, а вторая деталь является нижней деталью и не является опорой для полезной нагрузки тележки. Изобретение, однако, не ограничивается указанными первой и второй деталями 610, 620, а может также содержать, соответственно, правую и левую детали. Первая и вторая детали 610, 620 могут также отделяться друг от друга в других направлениях.
Две детали 610 и 620 могут быть выполнены, например, из металла, такого как сталь, и образовывать адаптерный узел, достаточно прочный для установки осевого торцевого генератора.
В частности, первая деталь 610 имеет длину, простирающуюся вдоль осевого направления оси 200, часть которой окружена адаптерным узлом. Первая деталь 610 содержит центральную часть 611 и две концевые части 612 и 613 в окружном направлении оси 200. В концевых частях 612 и 613 выполнены отверстия под винт для винтов 630.
Вторая деталь 620 имеет конструкцию, аналогичную конструкции первой детали 610, и эти детали вместе охватывают ось 200 на 360°. Вторая деталь 620 содержит центральную часть 621 и две концевые части 622 и 623 в окружном направлении оси 200. В концевых частях 622 и 623 выполнены сквозные отверстия.
Винты 630 проходят через сквозные отверстия и ввинчиваются в отверстия под винт для скрепления первой детали 610 и второй детали 620 вместе.
Первая деталь 610 может охватывать такую же часть оси 200, что и вторая деталь 620, или может окружать часть оси 200, отличающуюся от части, охватываемой второй деталью 620.
Осевой торцевой генераторный узел включает в себя также генератор, содержащий статор 500, прикрепленный к адаптерному узлу винтами 520. Кроме того, к адаптерному узлу посредством винтов 520 прикреплена крышка 510, предназначенная для закрытия в осевом направлении торца адаптерного узла и/или статора 500. Как показано на фиг. 4A и 4B, винты 520 проходят через сквозные отверстия 550 в статоре 500 и ввинчиваются в отверстия 617, 627 под винт первой и второй деталей 610, 620.
Разумеется, количество винтов 520 может отличаться от количества винтов, показанных на чертежах. Предпочтительно, количество винтов равно трем или более, причем эти винты 520 должны быть установлены как на первой детали 610, так и на второй детали 620, таким образом, чтобы статор 500 был зафиксирован сверху и снизу относительно оси 200.
Места скрепления первой детали 610 и статора 500 и места скрепления второй детали 620 и статора 500 могут быть расположены симметрично. В одном из возможных вариантов осуществления места скрепления статора 500 и адаптерного узла могут быть расположены вокруг оси 200 на одинаковом расстоянии друг от друга.
На фиг. 4A – 4C показаны дополнительные детали конструкции осевого торцевого генераторного узла. На фиг. 4А крышка 510 и статор 500 не показаны, чтобы показать ротор 400 генератора, на фиг. 4B показан только статор 500, а на фиг. 4C ротор 400 также не показан.
Как видно из фиг. 4А, ротор 400 имеет основание 410, на котором закреплено множество магнитов 420. Ротор 400 прикреплен к торцевой поверхности оси 200 винтами 430.
В одном из не показанных примеров магниты 420 могут быть закреплены в пазах, выполненных в основании 410, причем пазы могут конструкцию типа «ласточкин хвост» с целью предотвращения отделения магнитов 420 от основания 410 в осевом направлении.
Как видно из фиг. 4B, статор 500 может иметь корпус 530, обращенный к ротору 400 в осевом направлении, и кольцевой выступ 540, отходящий от внешней части в радиальном направлении корпуса 530 статора. Кольцевой выступ 540 охватывает по меньшей мере часть ротора 400 (см. фиг. 4D).
На фиг. 4C показаны отверстия 210 под винт, выполненные в оси 200 и предназначенные для закрепления ротора 400 на оси 200 винтами 430.
На фиг. 4D показан генераторный узел вдоль осевого направления, вид в разрезе. Как показано на фиг. 4D, первая деталь 610 и вторая деталь 620 установлены на оси 200 посредством подшипника 730. Подшипник 730 содержит внутреннее кольцо 731, установленное на оси 200, внешнее кольцо 732, установленное в первой детали 610 и второй детали 620, и ролики 733, расположенные между внутренним кольцом 731 и внешним кольцом 732.
Первая деталь 610 содержит два полукольцевых выступа 615, 616, расположенных на обоих концах детали в осевом направлении. Выступы 615, 616 проходят по направлению внутрь в радиальном направлении оси 200. Внешнее кольцо 732 подшипника 730 расположено между двумя указанными выступами 615, 616, и, таким образом, внешнее кольцо 732 фиксирует первую деталь 610 в осевом направлении.
Вторая деталь 620 содержит два полукольцевых выступа 625, 626, расположенных на обоих концах детали в осевом направлении, так же как расположены выступы 615, 616 первой детали 610, и, таким образом, внешнее кольцо 732 подшипника 730 фиксирует вторую деталь 620 в осевом направлении.
На оси 200 установлены опорное кольцо 710 и первое изнашиваемое уплотнительное кольцо 720, причем первое изнашиваемое уплотнительное кольцо 720 расположено между опорным кольцом 710 и внутренним кольцом 731 подшипника 730 в осевом направлении. Между внутренним кольцом 731 подшипника 730 и ротором 400 расположено второе изнашиваемое уплотнительное кольцо 740, и, таким образом, опорное кольцо 710, первое изнашиваемое уплотнительное кольцо 720, второе изнашиваемое уплотнительное кольцо 740 и ротор 400 фиксируют внутреннее кольцо 731 подшипника 730 в осевом направлении.
Следует отметить, что положение опорного кольца 710 определяется осью 200 посредством ее части 220 с увеличенным диаметром. В качестве опорного кольца 710, первого изнашиваемого уплотнительного кольца 720, второго изнашиваемого уплотнительного кольца 740 и подшипника 730 могут быть использованы элементы, использовавшиеся в предшествующем уровне техники.
Понятно, что первая деталь 610 и вторая деталь 620 имеют аналогичную конструкцию, и, в принципе, являются взаимозаменяемыми.
Однако для обеспечения простоты установки винтов 630 (например, см. фиг. 3A) вторая деталь 620, имеющая сквозные отверстия под винты 630, используется как нижняя, чтобы обеспечивалось достаточное пространство для затягивания винтов 630.
Второй вариант осуществления
На фиг. 5A и 5B схематично приведен осевой торцевой генераторный узел согласно второму варианту осуществления изобретения, виды в перспективе. С целью обеспечения понятности конструкции некоторые элементы на фиг. 5A и 5B не показаны.
Идея этого варианта осуществления аналогична идее первого варианта, и поэтому далее будут рассмотрены только различия между ними.
Как показано на фиг. 5A и 5B, адаптерный узел содержит разъемную конструкцию, включающую в себя: i) первую деталь 610, полученную путем изменения обычного адаптера, которая может быть установлена на вагонной тележке посредством выполненной в ней канавки 614, и которая обеспечивает опору для полезной нагрузки тележки; и ii) вторую деталь 620, соединенную с указанной первой деталью, не выполняющую функцию опоры для тележки. Первая деталь 610 и вторая деталь 620 имеют аналогичную конструкцию и являются взаимозаменяемыми.
В указанном варианте осуществления первая деталь 610 и вторая деталь 620 окружают ось 200 не на 360°, как в первом варианте осуществления, а каждая из них охватывает ось 200 менее чем на 180°, таким образом, что они не контактируют друг с другом непосредственно.
В этом варианте осуществления первая деталь 610 и вторая деталь 620 соединены друг с другом четырьмя планками 640, выполненными в виде продолговатых металлических пластин. Каждая планка 640 соединяет первую деталь 610 со второй деталью 620 посредством винтов 650 так, что четыре планки 640 расположены на двух противоположных сторонах от оси 200, по две с каждой стороны. Альтернативно, планки 640 могут отходить от первой детали 610 или от второй детали 620, то есть планки 640 с первой или второй деталью могут быть выполнены в виде цельной детали.
В этом варианте осуществления вес первой детали 610 и/или второй детали 620 может быть уменьшен.
Для замены обычного адаптера цельной конструкции предлагается адаптерный узел разъемной конструкции, позволяющий устанавливать осевой торцевой генератор без изменения конструкции вагонной тележки. Поскольку статор 500 может устанавливаться на адаптерном узле с верхней и нижней сторон от оси 200, статор 500 и, следовательно, генератор могут быть стабильно установлены на вагонной тележке. Характеристики механической установки генератора по первому и второму вариантам осуществления можно сравнить с характеристиками «установки осевой буксы».
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылками примеры вариантов осуществления, следует понимать, что оно не ограничивается этими примерами. Объем формулы изобретения следует толковать максимально широко, чтобы охватывались все вышеупомянутые модификации и эквивалентные конструкции и функции.
(1) Например, изобретение не ограничивается железнодорожным осевым торцевым генератором, и решения и идеи изобретения могут быть использованы для других аналогичных устройств.
(2) Осевой торцевой генератор не ограничивается генератором дискового типа, он также может быть генератором обычного типа, в котором ротор расположен внутри статора или окружает статор по окружности.
(3) В первом варианте осуществления первая деталь 610 и вторая деталь 620 могут быть соединены друг с другом также посредством других элементов, таких как болт, крепежное средство, заклепка, хомут или их комбинацией.
Две концевые части 622, 623 второй детали 620 могут быть присоединены к двум концевым частям 612, 613 первой детали 610 одинаковыми элементами или разными элементами. Например, концевая часть 622 может быть соединена с концевой частью 612 крепежными средствами, такими как хомуты и углубление, а концевая часть 623 может быть соединена с концевой частью 613 винтами или болтами.
Аналогичным образом, во втором варианте осуществления планки 640 могут прикреплены к первой детали 610 и/или второй детали 620 не только винтами, но и другими элементами, такими как болт, крепежное средство, заклепка и их комбинацией.
(4) Как показано согласно первому варианту осуществления, первая деталь 610 и вторая деталь 620 могут быть непосредственно соединены друг с другом, что означает, что между первой деталью 610 и второй деталью 620 может не быть никаких других элементов.
Как показано согласно второму варианте осуществления, первая деталь 610 и вторая деталь 620 могут быть соединены друг с другом косвенно, что означает, что между первой деталью 610 и второй деталью 620 могут располагаться другие элементы, такие планки, а также соединительные элементы (не показаны) или распорные элементы (не показаны).
(5) Статор 500 может быть прикреплен к адаптерному узлу посредством других элементов, таких как болт, крепежное средство, заклепка, а также с помощью комбинации вышеназванных элементов. Кроме того, статор 500 может быть прикреплен к первой детали 610 и второй детали 620 теми же самыми или другими элементами.