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.
Железнодорожный транспорт является одной из ключевых отраслей экономики России и связывает всю ее производственную сферу. Доля железнодорожного транспорта на рынке грузовых перевозок составляет около 39%. В этой связи важной задачей является модернизация подвижного состава и создание новых образцов рефрижераторных вагонов и контейнеров.
Одним из путей решения этой задачи является совершенствование систем электроснабжения вагонов и контейнеров на основе применения прогрессивных конструкций приводов и генераторов.
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, включающая подвагонный генератор, ременный привод в виде ведущего шкива, установленного на оси колесной пары со стороны одного колеса, ведомого шкива, установленного на валу генератора, приводного ремня и натяжного устройства приводного ремня, дополнительно снабженная жесткой рамой, расположенной в подвагонном пространстве и соединенной с одной стороны с хребтовой балкой вагона и/или платформы посредством тяги с двумя сферическими шарнирами по концам и с другой стороны с осью колесной пары при помощи разрезных резиновых втулок, расположенных во внутренней полости разрезного полого вала, на поверхности разрезного полого вала с двух противоположных концов выполнены концентрические проточки, в которых установлены ролики в разъемных опорах с возможностью обеспечения свободного вращения оси колесной пары в жесткой раме, а подвагонный генератор установлен на жесткой раме (патент на полезную модель №105861 от 18 марта 2011 года).
Расчеты по созданию реальной конструкции системы автономного электроснабжения по патенту ПМ №105861 показали, что для электроснабжения рефрижераторных контейнеров на существующих платформах необходима номинальная мощность 20 кВА при минимальной рабочей мощности 16 кВА, в то время, как существующие стандартные генераторы для пассажирских вагонов имеют номинальную мощность 10 кВА и при этом занимают весь объем подвагонного пространства, отведенный для системы электроснабжения.
Однако существующие в настоящее время электротехнические возможности позволяют модернизировать конструкцию системы электроснабжения, увеличив номинальную мощность генератора с 10 кВА до 20 кВА без изменения его геометрических размеров.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции системы электроснабжения, обеспечивающей бесперебойное автономное электроснабжение вагонов и/или платформ от осей колесных пар грузовых тележек безрамной конструкции при номинальной и минимальной рабочих мощностях без изменения геометрических параметров генератора.
Техническая задача достигается тем, что в системе автономного электроснабжения железнодорожных грузовых вагонов и/или платформ от оси колесной пары, включающей подвагонный генератор, установленный на жесткой раме, расположенной в подвагонном пространстве и соединенной с одной стороны с хребтовой балкой вагона и/или платформы посредством тяги со сферическими шарнирами на концах и с другой стороны с осью колесной пары при помощи разрезных резиновых втулок, расположенных во внутренней полости разрезного полого вала, имеющего на поверхности концентрические проточки для качения на роликах разъемных опор, ременный привод, связывающий ось колесной пары с валом генератора, ременный привод выполнен в виде клиноременной передачи, содержащей приводной ремень, состоящий из шести клиновидных ремней, ведущий и ведомый шкивы и натяжное устройство приводного ремня, ведущий шкив установлен на оси колесной пары со стороны одного колеса, а 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 - общая схема клиноременной передачи, разрез ведомого шкива с шестью клиновидными ремнями.
Система автономного электроснабжения содержит подвагонный генератор 1 с валом 2, клиноременный привод в виде ведущего шкива 3, ведомого шкива 4, приводного ремня 5 и натяжного устройства 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 со стороны одного колеса 9. Ведомый шкив 4 установлен на валу 2 подвагонного генератора 1. Ведущий 3 и ведомый 4 шкивы соединены между собой приводным ремнем 5, выполненным из шести стандартных клиновидных ремней. Натяжение приводного ремня 5 обеспечивает соединенное с генератором 1 натяжное устройство 6.
Оценка габаритов подвагонного пространства с учетом удаления оси 8 колесной пары от верхнего строения пути и возможности размещения в этих габаритах системы автономного электроснабжения железнодорожных грузовых вагонов и/или платформ, передающей соответствующую мощность от оси 8 колесной пары на вал 2 генератора 1 показала, что для обеспечения передачи минимальной рабочей мощности от оси 8 колесной пары на вал 2 генератора 1 величиной 16 кВА при движении вагона или платформы в интервале скоростей 20÷25 км/ч и номинальной мощности 20 кВА при движении вагона или платформы со скоростью 100 км/ч, клиноременная передача должна быть выполнена не менее чем из шести стандартных клиновидных ремней.
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 концентрически 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 упругой тяги 11 позволяют за счет вертикальных перемещений жесткой рамы 7 занимать ею любое положение относительно балки 10 вагона и/или платформы, тем самым создавая условия для прохождения вагоном и/или платформой кривых 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.
Выполнение приводного ремня 5, состоящим из шести клиновидных ремней, обеспечивает передачу на вал 2 генератора 1 от оси 8 колесной пары минимальной рабочей мощности 16 кВА, при движении вагона или платформы в интервале скоростей 20-25 км/час, а при движении вагона или платформы со скоростью 100 км/час - номинальной мощности 20 кВА. Количество клиновидных ремней в клиноременной передаче предлагаемой полезной модели определяется расчетным путем и является оптимальным, обеспечивающим достижение технического результата поставленной технической задачи.
Таким образом, предлагаемая полезная модель полностью решает поставленную техническую задачу.