СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ И/ИЛИ ПЛАТФОРМ ОТ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и обеспечивает автономное электроснабжение вагонов и/или платформ железнодорожных транспортных средств.
Грузовой подвижной состав осуществляет перевозку большой номенклатуры типов грузов, в том числе и скоропортящихся. Причем, на рынке перевозок скоропортящихся грузов с железнодорожным транспортом серьезно конкурирует автомобильный. Одним из факторов, позволяющих усилить позиции железнодорожного транспорта на этом рынке, является модернизация существующего подвижного состава - рефрижераторных вагонов и контейнеров.
Значительная доля контейнерных перевозок за рубежом (до 70%) и интеграция России в мировой рынок транспортных услуг (в частности, развитие транспортного коридора «Восток-Запад) создают предпосылки к росту контейнерных перевозок в нашей стране.
Контейнеры позволяют перевозить различные виды грузов, в том числе и скоропортящиеся. При этом перевозка скоропортящихся грузов контейнерами требует энергооснащенных платформ.
Рефрижераторный подвижной состав и платформы для перевозки рефрижераторных контейнеров должны иметь источник электроснабжения, которым может являться подвагонный генератор с приводом от оси колесной пары.
Известна «Система автономного электроснабжения железнодорожных грузовых вагонов и/или платформ от оси колесной пары» (патент ПМ №105861, публ. 27.06.2011 г., B60L 1/00)
Устройство направлено на обеспечение бесперебойного автономного электроснабжения вагонов и/или платформ от осей колесных пар грузовых тележек безрамной конструкции при прохождении криволинейных участков пути.
Система включает подвагонный генератор, снабженный валом, установленный на жесткой раме, расположенной в подвагонном пространстве и шарнирно соединенной с одной стороны с хребтовой балкой вагона и/или платформы и с другой стороны с осью колесной пары с возможностью обеспечения свободного вращения оси в жесткой раме, привод.
Технический результат достигается тем, что жесткая рама соединена с хребтовой балкой вагона и/или платформы посредством тяги с двумя сферическими шарнирами по концам и с осью колесной пары при помощи разрезных резиновых втулок, расположенных во внутренней полости разрезного полого вала, причем на поверхности разрезного полого вала выполнены концентрические проточки, в которых установлены выполненные в виде роликов разъемные опоры, обеспечивающие свободное вращение оси колесной пары в жесткой раме, на которой установлен подвагонный генератор.
Привод выполнен в виде ременной передачи, которая содержит ведущий шкив, установленный на оси колесной пары с внутренней стороны одного колеса, ведомый шкив, установленный на валу генератора, приводной ремень и натяжное устройство приводного ремня.
Известное устройство имеет недостатки:
- мощность, передаваемая ременной передачей от оси колесной пары к генератору, ограничена передаточным числом ведущего и ведомого шкивов, которая зависит от удаления оси колесной пары от верхнего строения пути в подвагонном пространстве.
- при выходе из строя приводного ремня, необходимо выкатить из-под вагона или платформы тележку и освободить колесную пару для надевания на ее ось нового ремня.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности автономного электроснабжения вагонов и/или платформ от осей колесных пар грузовых тележек безрамной конструкции без ограничения мощности по передаточному числу привода, а также упрощение ремонтопригодности конструкции
Решение технической задачи достигается тем, что в системе автономного электроснабжения железнодорожных грузовых вагонов и/или платформ от оси колесной пары, включающей подвагонный генератор, снабженный валом, установленный на жесткой раме, расположенной в подвагонном пространстве и шарнирно соединенной с одной стороны с хребтовой балкой вагона и/или платформы и с другой стороны с осью колесной пары с возможностью обеспечения свободного вращения оси в жесткой раме, привод, привод выполнен в виде ременной передачи, содержащей ведущий шкив, ведомый шкив, N>1 приводных ремней, каждый из которых выполнен клиновидной формы, и натяжное устройство приводного ремня, количество N клиновых ремней определяют расчетным путем по величинам передаточного числа, определяемого соотношением диаметров ведущего и ведомого шкивов и номинальной мощности генератора, каждый клиновой ремень выполнен разъемным, ведущий шкив установлен на оси колесной пары, ведомый шкив установлен на валу генератора.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема системы электроснабжения, на фиг.2 - общая схема системы (вид сверху), на фиг.3 представлена конструкция ремня клиновидной формы.
Система автономного электроснабжения содержит подвагонный генератор 1 с валом 2, привод, выполненный в виде клиноременной передачи, содержащей ведущий шкив 3, ведомый шкив 4, приводной ремень 5 и натяжное устройство 6 приводного ремня 5.
Подвагонный генератор 1 с валом 2 установлен на жесткой раме 7, которая введена в общую схему системы и расположена в подвагонном пространстве. Ведущий шкив 3 клиноременного привода установлен на оси 8 колесной пары с внутренней стороны колеса 9. Ведомый шкив 4 установлен на валу 2 подвагонного генератора 1. Ведущий 3 и ведомый 4 шкивы соединены между собой приводным ремнем 5.
Приводной ремень 5 выполнен из N>1 ремней клиновидной формы. Конструкция отдельно взятого ремня представлена на Фиг.3, где показан b - размер по верхней линии, мм; h - высота, мм.
Кроме того, каждый ремень клиновидной формы выполнен разъемным.
Ременная передача, основанная на так называемом клиновом ремне, нашла свое широкое применение практически во всех отраслях легкой и тяжелой промышленности по всему миру.
Ремни клиновые ГОСТ 1284.2 прекрасно выполняют свою задачу в самых разнообразных станках и агрегатах, конвейерных машинах, всевозможной спецтехнике и многом другом, где необходимо совершить передачу механической энергии от одного подвижного узла, к другому. Имея в своем поперечном сечении форму клина, ремни клиновые узэмик обладают обширным перечнем достоинств, которые выделяют их на фоне иных видов передач (ленточных и цепных). Так, к примеру, ремень клиновой ГОСТ 1284.2-89 не нуждаются в смазке, тем самым, позволяя добиться легкого и не сопряженного с какими-либо трудностями обслуживания. Они обеспечивают высокую плавность хода подвижных элементов и отличаются исключительной малошумностью работы. Клиновидные ремни, за счет вынужденного проскальзывания, с легкостью могут выдержать оказанную на них перегрузку, не порвавшись и не разрушившись при этом. В дополнение к этому, благодаря относительной технологической простоте, подобный тип передачи прост в изготовлении и легок в монтаже.
Пример.
Ремень клиновой А - 1000
А - сечение
1000 - номинальная расчетная длина, мм
Технические характеристики приведены в таблице 1
Таблица 1.
Профиль, мм
Размер по верхней линии, мм
Высота, мм
Профиль мм
Размер по верхней линии, мм
Высота, мм
Z(О)
10
6
С(В)
22
14
А
13
8
Д(Г)
32
19
В(Б)
17
11
Е(Д)
40
23,5
Промышленностью выпускаются ремни различных сечений и длин (мм) - пример (см. таблица 2)
Таблица 2
Z(О)10×6
A13×8
В(Б)17×11
С(В)22×14
D(Г)32×19
Е(Д)38×25
EО(E)50×30
500
500
570
1800
1900
4500
6300
530
530
630
1900
2120
4750
6700
560
560
670
2000
2240
5000
7100
600
600
710
2120
2800
5300
7500
630
630
750
2240
3000
5600
8000
670
670
800
2360
3150
6000
8500
710
710
850
2500
3350
6300
9000
750
750
900
2650
3475
6700
9500
800
800
950
2800
3550
7100
10000
850
850
1000
3000
3750
7500
10600
900
900
1060
3150
4000
8000
11200
950
950
1120
3350
4250
8500
11800
1000
1000
1180
3550
4500
9000
12500
1060
1060
1250
3750
4750
9500
13200
1120
1120
1320
4000
5000
10000
14000
1180
1180
1400
4250
5300
10600
1250
1250
1500
4350
5600
11200
1320
1320
1600
4500
6000
11800
1400
1400
1700
4750
6300
12500
1500
1500
1800
5000
6700
13200
1600
1600
1900
5300
7100
14000
1700
1700
2000
5600
7500
1800
1800
2120
6000
8000
1900
1900
2240
6300
8500
2000
2000
2360
6700
9000
2120
2120
2500
7100
9500
2240
2240
2650
7500
10000
2360
2360
2800
8000
10600
2500
2500
3000
8500
11200
2650
3150
9000
11600
2800
3350
11800
3000
3550
12500
3150
3750
13200
3350
4000
3550
4250
3750
4500
4000
4750
5000
5300
5600
6000
6300
6700
Количество разъемных ремней клиновидной формы в клиноременной передаче, которое необходимо для передачи генератору 1 номинальной мощности, определяют расчетным путем в зависимости от передаточного числа, определяемого соотношением диаметров ведущего и ведомого шкивов 3 и 4 и номинальной мощности генератора 1. Натяжение приводного ремня 5 обеспечивает соединенное с генератором 1 натяжное устройство 6.
Жесткая рама 7 соединена с одной стороны с хребтовой балкой 10 вагона или платформы посредством тяги 11, на концах которой установлены сферические шарниры 12 и 13, и с другой стороны с осью 8 колеса 9 колесной пары при помощи разрезных резиновых втулок 14, размещенных во внутренней полости разрезного полого вала 15.
Разрезные резиновые втулки 14 обеспечивают центровку оси 8 колеса 9 колесной пары и передачу момента на разрезной полый вал 15, имеющий на концах своей поверхности концентрические проточки 16 для качения вдоль них на роликах 17 разъемных опор 18, позволяющих оси 8 колеса 9 колесной пары свободно вращаться в жесткой раме 7, создавая тем самым надежное крепление ведущего 3 и ведомого 4 шкивов клиноременного привода. Сферические шарниры 12 и 13 на концах тяги 12 позволяют за счет вертикальных перемещений занимать жесткой раме 7 любое положение относительно балки 10 вагона и/или платформы, тем самым создавая условия для прохождения вагоном и/или платформой криволинейных участков пути.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.
Непременными условиями работы этой системы энергоснабжения являются параллельность оси 8 колесной пары и вала 2 подвагонного генератора 1 и совпадения плоскостей вращения ведущего 3 и ведомого 4 шкивов.
Во время движения вагона или платформы по железнодорожным путям для выработки электричества вал 2 подвагонного генератора 1 приводится в движение от оси 8 колеса 9 колесной пары через ведущий шкив 3, приводной ремень 5 и ведомый шкив 4. Соединение жесткой рамы 7 с осью 8 колеса 9 при помощи разрезных резиновых втулок 14 обеспечивает центровку оси 8 колеса 9 и передачу момента на разрезной полый вал 15, который посредством роликов 17 разъемных опор 18 позволяет оси 8 колеса 9 свободно вращаться в жесткой раме 7.
Наличие жесткой рамы 7 прочно соединяет подвагонный генератор 1 с осью 8 колеса 9, а значит и ведущий (ось 8) и ведомый (ось 2) валы системы, чем и достигается их работоспособность в любых условиях. Наличие тяги 11 со сферическими шарнирами 12 и 13, соединяющими хребтовую балку 10 с жесткой рамой 7, за счет ее вертикальных перемещений позволяет жесткой раме 7 занимать любое положение относительно хребтовой балки 10, что позволяет платформе или вагону преодолевать криволинейные участки пути.
Кроме того, предлагаемая конструкция полезной модели позволяет обеспечить автономное электроснабжение вагонов и/или платформ от осей колесных пар также и без ограничения мощности генератора по передаточному числу привода.
Такое решение технической задачи обусловлено конструктивным исполнением привода, а именно, в виде клиноременной передачи, содержащей ведущий шкив, ведомый шкивы и приводной ремень, выполненный в виде N>1 ремней клиновидной формы.
По известным для данного привода величинам передаточного числа, определяемого соотношением диаметров ведущего и ведомого шкивов и номинальной мощности генератора, расчетным путем определяют число клиновых ремней передачи, чем и достигается возможность электроснабжения вагонов или платформ без ограничения мощности по передаточному числу привода.
Расчет количества клиновых ремней по конкретному передаточному числу и мощности ведется по известным формулам, приведенным в литературе, например: «Гулиа Н.В., Клоков В.Г., Юрков С.А. Детали машин. Учебник. 2-у изд., Изд. Лань, С-П, 2010, 416 с.»
Более того, в известных конструкциях при выходе из строя приводного ремня, необходимо выкатить из-под вагона или платформы тележку и освободить колесную пару для надевания на ее ось нового ремня.
Предлагаемая конструкция ремней клиновидной формы принимается разъемной.
Это позволяет при выходе из строя ремней заменять их без выкатки тележек. Улучшается и облегчается ремонт системы.
Таким образом, в предлагаемой конструкции решена задача возможности бесперебойного автономного электроснабжения платформ и/или вагонов от оси колесных пар грузовых тележек без ограничения мощности генератора по передаточному числу привода одновременно и при прохождении прямых и криволинейных участков пути.
А также улучшена ремонтопригодность системы.