МЕХАНИЗМ ПРИВОДА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА
POINTWORK DRIVE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к стрелочным переводам.
Известен стрелочный электропривод, содержащий бесконтактный управляемый электродвигатель, в состав которого входит блок управления с устройством ограничения тока и узлом ограничения времени работы на уровне, обеспечивающем перевод стрелок, редуктор с фрикционной муфтой, корпус, автопереключатель, шибер, двигатель снабжен датчиком положения ротора, выходные сигналы которого подаются на блок управления, в который введены датчик уровня напряжения питания, датчик тока и устройство диагностики, на вход которого подаются сигналы от датчика тока, датчика положения ротора, датчика уровня напряжения питания, а на выходе выдается информация об усилии на шибере, о величине скорости и ускорении перемещения шибера, времени перевода, времени разгона и торможения двигателя, величине люфта электропривода и его изменении во времени, уровне напряжения на входе двигателя [Пат. РФ 2412845, МПК B61L 5/06, 2011].
Недостатками этого устройства являются:
- недостаточная надежность, связанная с наличием большого числа узлов и деталей;
- большая трудоемкость изготовления привода, обусловленная большим числом различных датчиков, такое количество которых может быть оправдано только исключительно ненадежной работой самого привода.
Прототипом является стрелочный электропривод, содержащий смонтированные в корпусе электродвигатель, муфту, ШВП качения, вспомогательные узлы, механизм замыкания и взреза шибера, включающим в себя связанные с шибером круглого сечения корпус замка, в котором раздельно в двух плоскостях на осях закреплены два кулачка и вместе с корпусом и шибером представляют единую подвижную конструкцию, толкатель, выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющей и имеющий связь с гайкой ШВП с фрикционными ограничителями хода гайки, и упругий упор [Пат. РФ 2181678, МПК B61L 5/06, 2002].
Недостатками прототипа являются:
- низкая надежность, связанная с большим количеством деталей и узлов;
- трудоемкость в эксплуатации, вызванная необходимостью проведения профилактических работ по чистке, смазке и регулированию фрикционных элементов в процессе эксплуатации. Кроме того, поскольку электропривод не имеет технических средств для оценки своего состояния, то это вынуждает проводить регламентную проверку исправности привода, что также усложняет его эксплуатацию.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, повышение надежности и улучшение условий эксплуатации.
Задача решается тем, что в механизме стрелочного перевода, содержащем корпус с основанием, контрольные линейки, запирающий и взрезной механизмы, электродвигатель, соединенный с ведущим валом редуктора, выходной вал которого соединен с тягой привода остряка, взаимодействующей с упором, редуктор выполнен из червячных пар, причем червяк первой пары имеет возможность перемещения вдоль ведущего вала и взаимодействия своими торцами соответственно с одними концами упругих элементов, другие концы которых неподвижно закреплены на валу.
Ось и червяк сопряжены посредством шлицевого соединения. Упругий элемент закреплен относительно торца червяка с зазором. Запирающий механизм выполнен в виде второй червячной пары. При перемещении вдоль вала червяк имеет возможность взаимодействия, по крайней мере, с одним выключателем. Червяк имеет возможность выхода из зацепления с червячным колесом. Взрезной механизм выполнен в виде основания, на котором редуктор закреплен с возможностью поворота вокруг оси ведущего вала. Вторая червячная пара выполнена в виде глобоидного зацепления. Выходной вал связан с тягой через палец, который имеет возможность перемещения в пазу тяги вдоль последней. В качестве запирающего механизма используют и упор. Глобоидный червяк выполнен заодно с червячным колесом первой пары.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение редуктора из червячных пар, причем червяк первой пары имеет возможность перемещения вдоль ведущего вала и взаимодействия своими торцами соответственно с одними концами упругих элементов, другие концы которых неподвижно закреплены на валу, уменьшает число деталей редуктора. Кроме того, энергия двигателя после его выключения гасится за счет деформации упругого элемента, т.е. без использования в редукторе фрикционной муфты. Можно также дополнительно применить электрическое торможение двигателя. Все это повышает надежность привода и улучшает условия эксплуатации.
Более того, скорость перемещения тяги сначала плавно возрастает, достигает максимума в среднем положении остряка и уменьшается по мере приближения его к крайнему положению. В результате снижается вероятность поломки деталей привода в случае нахождения у рамного рельса постороннего предмета, поскольку скорость мала и сила удара остряка о предмет будет небольшой. Это также повышает надежность привода и улучшает условия эксплуатации.
Сопряжение оси и червяка посредством шлицевого соединения упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Закрепление упругого элемента относительно конца червяка с зазором позволяет применять при необходимости режим холостого хода привода, требуемый для разгона электродвигателя и переключения контактов. Кроме того, обеспечивается плавное нарастание момента привода. Это улучшает условия эксплуатации.
Выполнение запирающего механизма в виде второй червячной пары упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Наличие возможности взаимодействия червяка при перемещении вдоль вала, по крайней мере, с одним выключателем позволяет легко и просто оценивать техническое состояние механизма перемещения. Кроме того, сокращается количество осмотров механизма на предмет его нормальной работы, так как информация о необходимости осмотра формируется непосредственно самим механизмом. Все это повышает надежность и улучшает условия эксплуатации.
Возможность выхода червяка из зацепления с червячным колесом позволяет снять усилие с тяги перевода остряка в случае отказа электрической части механизма перевода, связанного с выключением двигателя, что повышает надежность.
Выполнение взрезного механизма в виде основания, на котором редуктор закреплен с возможностью поворота вокруг оси ведущего вала, упрощает конструкцию, повышает ее надежность и улучшает условия эксплуатации. При повороте редуктора двигатель и его вал остаются на месте, момент инерции редуктора мал, что снижает нагрузку на детали стрелочного перевода при взрезе.
Выполнение второй червячной пары в виде глобоидного зацепления позволяет передавать большие усилия на тягу перевода остряка и одновременно использовать это зацепление в качестве запирающего механизма, что упрощает конструкцию.
Связь выходного вала с тягой через палец, который имеет возможность перемещения вдоль паза последней, уменьшает воздействие тяги на механизм во время ее колебаний в горизонтальной и вертикальной плоскостях при прохождении поезда. Это позволяет монтировать механизм как снаружи стрелочного перевода, так и внутри его, а также увеличивает срок его службы, повышает надежность и улучшает условия эксплуатации.
Использование в качестве запирающего механизма и упора, который воспринимает нагрузку, позволяет сохранить механизм перевода работоспособным даже при воздействии больших нагрузок, например при взрезе стрелочного перевода.
Выполнение глобоидного червяка заодно с червячным колесом первой пары сокращает число узлов (деталей) механизма, что упрощает конструкцию, повышает ее надежность и улучшает условия эксплуатации.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема механизма привода стрелочного перевода. На фиг.2 изображен вид А механизма привода стрелочного перевода. На фиг.3 изображен механизм привода стрелочного перевода после его взреза.
Механизм привода стрелочного перевода содержит основание 1, на котором с возможностью поворота на оси 2 размещена платформа 3 редуктора со стойками 4, упорами 5 и мостом 6, соединенная с основанием шпильками 7. На платформе редуктора с возможностью вращения установлен ведомый вал 8 с червячным колесом 9, соединенным через палец 10 с пазом 11 тяги 12 привода остряка, имеющей возможность взаимодействия с упорами, и с вращающимся в стойках глобоидным червяком 13, выполненным заодно с червячным колесом 14, которое сопряжено с прямозубым червяком 15. Прямозубый червяк имеет возможность перемещения вдоль установленного в опоре платформы ведущего шлицевого вала 16 и взаимодействия торцами с одними концами пружин 17, другие концы которых закреплены на шлицевом валу, и с выключателями 18, 19, закрепленными на платформе. Работает механизм привода стрелочного перевода следующим образом. Для перевода остряка из одного крайнего положения в другое включают двигатель (на чертеже не показан), в результате чего шлицевой вал 16 начинает вращаться (фиг.1). Для перевода остряка требуется определенное усилие, выражающееся на колесе 14 моментом сопротивления, а поскольку червяк 15 от перемещения вдоль шлицевого вала никак не закреплен, то окружная сила на колесе 14, действующая вдоль оси червяка, перемещает его по валу 16 (например влево, фиг.2). В это время двигатель работает вхолостую, набирая обороты и мощность.
После выбирания зазора между торцом червяка и пружиной 17, последняя начнет сжиматься, создавая противодействие окружной силе. По мере сжатия пружины противодействующая сила возрастет настолько, что червяк перестанет перемещаться вдоль вала 16, а колесо 14 начнет вращаться заодно с глобоидным червяком 13 и колесом 9. При этом палец 10 будет перемещать тягу 12, которая, в свою очередь, станет передвигать остряк из одного положения в другое. К концу перевода выступ тяги 12 начнет взаимодействовать с упором 5, огибая его и перемещаясь за счет этого дополнительно (вверх по чертежу), подводя остряк к рамному рельсу. Когда расстояние между остряком и рельсом станет порядка 2 мм, контрольная линейка замкнет выключатель (на чертеже не показаны), отключающий двигатель, так как остряк находится уже в допустимом для прохождения поезда положении. Заметим, что при этом между пальцем 10 и короткой стороной паза 11 возникнет зазор. Вал отключенного двигателя по инерции будет продолжать вращаться, заставляя повернуться колесо 9 еще на некоторый угол. После подхода пальца 10 к вертикали (по чертежу) остряк максимально, вплотную (или практически вплотную) приблизится к рамному рельсу, после чего палец 10 упрется в выступ моста 6. Окружная сила на колесе 14 возрастет, и червяк 15 снова начнет сжимать пружину 17, продвигаясь вдоль вала 16. При этом оставшаяся энергия вращающегося ротора двигателя будет гаситься за счет деформации пружины 17.
Стрелочный перевод запирается автоматически. Тяга 12 не может сдвигаться, от продольных перемещений ее удерживает упор 5 и рамный рельс, а от поперечных - палец 10 самотормозящейся глобоидной червячной передачи. При этом усилия, воспринимаемые тягой при прохождении поезда, передаются на упор 5, не затрагивая детали редуктора, а незначительные перемещения тяги при ее колебаниях в вертикальной плоскости, обусловленные прогибом рельса, компенсируются зазором между пальцем 10 и короткой стороной паза. В результате механизм освобождается от нежелательных динамических нагрузок со стороны тяги 12 перевода.
Срабатывание выключателя контрольной линейки, отключающее двигатель, может сопровождаться работой выключателей 18, 19 в следующих сочетаниях.
Если к моменту выключения двигателя торец червяка 15 не касался выключателя 19, то это свидетельствует о номинальном усилии, затрачиваемом на перевод остряка. Такая очередность работы выключателей позволяет получить информацию о нормальной работе стрелочного перевода.
Если сначала происходит срабатывание выключателя 19, а потом выключается двигатель, то делается вывод о значительном моменте, требуемом для перевода остряка, и о необходимости проведения профилактических работ на данном стрелочном переводе для снижения усилия сопротивления перемещению остряка.
Если торец червяка дошел до выключателя 19, а двигатель не выключается, т.е. отсутствует замыкание выключателя контрольной линейки, то это указывает на отсутствие возможности перевода остряка, например из-за попадания постороннего предмета между остряком и рамным рельсом, и в этом случае двигатель переключается на реверс для возвращения остряка в исходное положение. Заметим, что выключатели 18, 19 справа от червяка 15 на чертеже условно не показаны.
Используя указанные сочетания срабатывания выключателей, формируют информацию о качестве работы стрелочного перевода в целом.
При взрезе стрелочного перевода на упор 5 тягой 12 оказывается значительное давление, в результате чего шпильки 7 срезаются, и редуктор разворачивается вокруг оси 2, позволяя остряку перейти в другое крайнее положение.
Внедрение изобретения позволит создать простой, надежный, удобный и дешевый в эксплуатации механизм привода стрелочного перевода.