Зубчато-реечный движитель для шахтного электровоза

Полезная модель относится к технике для машин внутришахного транспорта.
Из существующего уровня техники известно устройство для повышения коэффициента сцепления ведущего колеса локомотива с рельсом (Патент РФ 2022847 С1, МПК В61С 11/04, В61С 15/08. Дата публикации 15.11.1994), содержащее связанную с ведущим колесом шестерню, зацепленную с зубчатой рейкой, закрепленной на рельсе, отличающееся тем, что реборда ведущего колеса выполнена зубчатой с образованием указанной шестерни, а заходный участок рейки закреплен на рельсе с возможностью упругого перемещения по вертикали и зубья на ней выполнены переменной высоты. В качестве основного недостатка данного устройства можно отметить тот факт, что изготовление реборды ведущего колеса с образованием зубчатого колеса весьма затруднительно и будет сопровождаться значительными погрешностями, а возможность вертикального упругого перемещения по вертикали заходного участка рейки может привести к дополнительным нагрузкам на шпалы, что скажется отрицательно на работоспособности рельсового полотна.
Известна шахтная напочвенная дорога с зубчатым приводом (RU 2323842, МПК В61В 13/02, В61С 11/04, E21F 13/00 дата публикации 10.05.2008) с зубчатым приводом с бесцепным тяговым органом. Состав напочвенной дороги с зубчатым приводом перемещается по рельсам, между которыми рассредоточен зубчатый став, по которому катится пальцевое колесо тягового органа, приводимого от любого вида двигателей. Кабина и приводная станция соединены с тяговым органом с помощью прижимных шарнирных муфт с вертикальными поверхностями вращения на соединениях. Основным недостатком применения шарнирных прижимных муфт является неравномерность вращения ведомого вала при равномерном вращении ведущего.
Известна напочвенная дорога с зубчатым приводом, по патентам PL 179457 (E21F 13/02, дата публикации 29.09.2000) и PL 352234, с тяговым органом, установленным на рельсах, а между отдельными рельсами расположен зубчатый став, по которому вращается пальцевое колесо тягового органа, привод которого осуществляется от электродвигателя или от двигателя другого типа. Так как тяговый орган включает в себя как систему подачи, в качестве пальцевого колеса, так и привод в качестве двигателя, питаемого энергией из внешнего источника, габаритные размеры которого могут создавать препятствие для перемещения в штреках с ограниченным сечением, а, кроме того, в горных выработках всегда имеются проблемы с перемещением кабелей или линий питания по ходу перемещения напочвенной дороги.
К аналогу можно отнести, устройство для повышения коэффициента сцепления (МПК В61С 15/08, В61С 11/04, RU 2022847) ведущего колеса локомотива с рельсом, содержащее связанную с ведущим колесом шестерню, зацепленную с зубчатой рейкой, закрепленной на рельсе. Недостатком такого устройства является технологически сложное выполнение зубьев рейки по синусоидальному профилю, а также недостаточное увеличение силы сцепления.
Известна зубчатая дорога системы Абта [2], где отсутствует опорно-направляющее устройство, а постоянство зацепления обеспечивается за счет массы локомотива. Между тем, при прохождении поворота в зацеплении колесо-рейка будут ухудшаться условия работы за счет неполного контакта зуба колеса с рейкой, что может привести к повышенному изнашиванию пары «колесо-рейка». Кроме того, весьма вероятна ситуация при которой вследствие, например, изнашивания выталкивающие силы в зацеплении могут достигать значительных величин. При этом качество зацепления снизится и может возникнуть прерывистый характер движения локомотива. Это, в свою очередь, может привести к возникновению аварийной ситуации.
Настоящая полезная модель направлена на повышение эффективности эксплуатации шахтных электровозов за счет обеспечения постоянства зацепления и улучшения его качества при прохождении поворотов наклонных выработок, а также повышения КПД, и увеличение тягового усилия.
Сущность полезной модели заключается в том, что шахтный электровоз оснащен зубчато-реечным движителем, который состоит из шестерни, установленной на валу и взаимодействующей с зубчатой рейкой, которая жестко закреплена по оси движения электровоза. Постоянство межосевого расстояния в паре «колесо-рейка» обеспечивается опорно-направляющим устройством, оснащенным опорами качения, которые обкатываются по рейке, удерживая колесо в зацеплении. Для обеспечения прохождения поворота выработок на рейке выполнены направляющие продольные пазы, ширина которых на 1/15 больше ширины опор качения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1).
Конструкция состоит из вала 1; шестерни 2; зубчатой рейки 3, на которой выполнены направляющие продольные пазы 4; опорно-направляющего устройства 5; опор качения 6.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом. Крутящий момент от электродвигателя через систему зубчатых колес передается на шестерню 2, закрепленную на приводном валу колесной пары 1, которая обкатывается по рейке (например, зубчатой) 3, на которой выполнены направляющие продольные пазы 4. При этом электровоз перемещается вдоль оси рейки. Постоянство межосевого расстояния обеспечивается за счет опорно-направляющего устройства 5, закрепленного на раме электровоза. Снижение коэффициента трения достигается за счет наличия опор качения 6, которые обкатываются по направляющим продольным пазам 4 рейки. При прохождении поворотов выработок опоры качения смещаются по отношению к продольной оси рейки, причем продольные пазы, выполненные в ней, ограничивают их перемещение и, таким образом, обеспечивают полноценное пятно контакта, в паре «колесо-рейка».
Использование предлагаемого зубчато-реечного движителя для шахтного электровоза позволит улучшить его работоспособность и снизить износ в сложных условиях подземной эксплуатации. Кроме того, применение предлагаемого движителя позволит значительно повысить допустимый угол подъема шахтного электровоза.
Источники информации
1. Шахтная напочвенная дорога с зубчатым приводом (RU 2323842) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/232/2323842.html [22.11.2015]
2. Коковцов К.К. Горные железные дороги Швейцарии особых систем. II. Зубчатые дороги. Санкт-Петербург, 1909, 269 с.