ЭЛЕКТРОПРИВОД МАЛООБСЛУЖИВАЕМЫЙ ДЛЯ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Заявляемая полезная модель относится к средствам управления положением стрелок железнодорожного пути, в частности, к электроприводам для стрелочного перевода. Электроприводы стрелочные предназначены для переводов в повторно-кратковременном режиме, запирания и контроля в непрерывном режиме стрелок стрелочных переводов.
Повышение надежности электропривода для стрелочного перевода является важным фактором в обеспечении безопасности железнодорожного движения.
Из уровня техники выявлено, что повышение надежности указанного устройства обеспечивается за счет повышения износостойкости наиболее изнашиваемых деталей электропривода, а также за счет антиконденсатной термозащиты его деталей и узлов.
В патентах-аналогах повышение надежности за счет повышения износостойкости наиболее быстро изнашиваемых деталей привода стрелочного перевода обеспечено применением материалов, полученных методом порошковой металлургии из металлокерамических материалов и в необходимых случаях пропитаны смазкой. При этом не решена задача повышения износостойкости неподвижных контактных колодок автопереключателя, которые относятся к одним из наиболее изнашиваемых деталей электропривода и материалом для которых является фенопласт (пластмассы на основе фенолоальдегидных смол).
Электроприводы стрелочные устанавливают рядом с железнодорожными путями без дополнительной защиты. При резких перепадах температур на крышке (изготовленной из стального листа) и стенках корпуса (из чугуна) электроприводов происходит конденсация влаги. В летний период капли влаги попадают на электрооборудование электроприводов. В зимний период на электрооборудовании и элементах автоматики возможно образование инея. При этом происходит смерзание движущихся частей установленного на электроприводе оборудования и нарушение цепей управления и контроля. В обоих случаях возможны замыкания электрической сети электроприводов.
Антиконденсатная термозащита в известных технических решениях осуществляется применением гигроскопичного (влаговпитыващего) материала, например акрил, синтепон и т.д. Однако указанные материалы не обеспечивают необходимую антиконденсатную защиту, что приводит к образованию конденсата и коррозионному разрушению деталей.
Ни в одном из патентов-аналогов не решена задача дополнительного повышения износостойкости за счет выполнения уплотнительных прокладок между корпусом и плитой направляющей - из пластиката. В настоящее время в электроприводах стрелочных применяют уплотнительные прокладки из прокладочного картона, который является быстро изнашиваемым материалом.
Согласно известному техническому решению (Св. №26506 РФ на полезную модель «Электропривод стрелочный») [1], в котором электропривод состоит из корпуса и откидной крышки, в корпусе смонтирован ряд агрегатов и механизмов, в том числе электродвигатель, ножевой автопереключатель, кинематическая группа перемещения шибера и контрольных линеек. Отдельные детали выполнены из износостойких самосмазывающихся материалов, в частности подшипники, детали автопереключателя, фрикционной муфты.
Недостатком его является следующее: низкая термозащита, что приводит к образованию конденсата и коррозионному разрушению; не все наиболее изнашиваемые детали выполнены из износостойких материалов. Эти факторы влияют на надежность работы.
Согласно известному техническому решению (по патенту №33078 РФ на полезную модель «Электропривод стрелочный малообслуживаемый») [2]. электропривод состоит по существу из узлов, агрегатов и механизмов, аналогичных указанному выше решению, но ряд изделий имеет антикоррозионную защиту, специальную защиту, специальную геометрию в некоторых сечениях, крышка снабжена гигроскопичным материалом. Недостатками решения является недостаточная износостойкость ряда наиболее изнашиваемых деталей электропривода, в частности, контактных колодок автопереключателя, не обеспечена антиконденсатная термозащита электропривода. Использование материала с недостаточными термозащитными свойствами, особенно в период резких перепадов температуры в окружающей среде, приводят к повышению влажности внутри корпуса вплоть до образования росы и капель на внутренней поверхности крышки и корпуса. Это снижает коррозионную стойкость деталей привода и опасно с позиции надежности электропривода, т.к. опадание капель с крышки на контакты автопереключателя может создать ложные электрические цепи.
В патенте на изобретение №2235029 Электропривод стрелочный малообслуживаемый [3] корпус и/или крышка корпуса по внутренней поверхности снабжены влаговпитывающим материалом (например, акрилом, синтепоном и т.д.) для собирания в себе образующейся влаги с последующим ее выветриванием. Однако применяемый гигроскопичный материал, как уже указывалось, не обладает высокими антикоррозийными защитными свойствами, т.к. не позволяет полностью исключить образование инея и конденсата внутри коробки.
В электроприводе для стрелочного перевода (по патенту на полезную модель №72189) [4] предохранительная муфта содержит фрикционные диски, выполненные из металлокерамического фрикционного материала, полученного методом порошковой металлургии, на основе железа с пропиткой маслом, а ножи автопереключателя выполнены из композиционного материала, полученного методом порошковой металлургии, на основе меди с компонентом твердой смазки в виде графита.
В известном электроприводе не решена задача повышения износостойкости контактных колодок автопереключателя, не обеспечена антиконденсатная термозащита электропривода.
Техническое решение по патенту РФ №33078 на полезную модель «Электропривод стрелочный малообслуживаемый» [2] по совокупности существенных признаков принято в качестве наиболее близкого аналога.
В состав автопереключателя электропривода стрелочного входят колодки контактные и колодка с ножами, образующие замыкание либо размыкание цепи электрического питания электродвигателя.
В настоящее время неподвижные контактные колодки электропривода стрелочного перевода изготавливают методом прессования из фенопласта (см. ТУ "Электропривод стрелочный с внутренним замыканием невзрезной типа СП-6М"ТУ 32ЦШ 2104-2002; "Электропривод стрелочный невзрезной СП-12У с ходом шибера 220 мм для работы с внешними замыкателями "ТУ 32ЦШ 2080-00; "Электропривод к устройствам заграждения переездным типа ЭП-УЗПА"ТУ 32ЦШ 2083-00; "Электропривод стрелочный с внутренним замыканием невзрезной типа СП-6К"ТУ 32ЦШ 2117-2003; "Электропривод стрелочный с внутренним замыканием невзрезной для эксплуатации в особых условиях типа СП-7К"ТУ 32ЦШ 2118-2003).
Однако, данный материал обладает недостаточной износостойкостью, а также большим показателем водопоглощения, что отрицательно сказывается на надежности электропривода. Контактные колодки в результате соударения с ножами быстро изнашиваются, подвергаются мощному температурному воздействию при трении, теряют размеры и свойства, что создает определенную угрозу безопасности движения железнодорожного состава при прохождении стрелки.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности электропривода стрелочного перевода за счет повышения износостойкости контактных колодок автопереключателя и усиления его термозащиты путем нанесения на внутреннюю часть крышки жидкого керамического теплоизоляционного материала, а также дополнительное повышение износостойкости за счет выполнения уплотнительных прокладок между корпусом и плитой направляющей из пластиката поливинилхлоридного.
Технический результат достигается тем, что в электроприводе малообслуживаемом для стрелочного перевода, содержащем корпус с крышкой и плиту направляющую, и в корпусе смонтирован ряд агрегатов и механизмов, в том числе электродвигатель, ножевой автопереключатель с колодками контактными и колодками ножевыми, при этом крышка снабжена термозащитным покрытием, согласно полезной модели колодки контактные выполнены из полиамида, а крышка электропривода изнутри снабжена слоем керамического теплоизоляционного материала.
При этом в качестве материала для колодок контактных используют полиамид марки «армамид».
При этом в качестве керамического теплоизоляционного материала используют материал «ТС Ceramic».
При этом уплотнительные прокладки между корпусом и плитой направляющей выполнены из пластиката поливинилхлоридного.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
На фиг.1 показано принципиальное устройство электропривода; на фиг.2 - исполнение сопряжения ножа и контактной колодки; на фиг.3 - схема размещения антикоррозийного материала.
В корпусе 1 электропривода (фиг.1) размещены электродвигатель 2, взаимодействующий с редуктором 3, который взаимодействует с блоком главного вала 4 через зубчатую передачу 5. Главный вал взаимодействует через зубчатое колесо с шибером 6 и автопереключателем 7 и тягами (не обозначены). Шибер взаимодействует со стрелкой (не показана) и своим возвратно-поступательным перемещением обеспечивает переключение стрелки из одного положение в другое. Блок главного вала 4 содержит рычаг переключающий, сопряженный с рычагом ножевым (не показаны). Рычаг ножевой обеспечивает качание колодки, несущей ножи. Качание колодки 12 обеспечивает контакт ножей 13 с контактными пружинами неподвижной контактной колодки 14 и тем самым обеспечивает замыкание либо размыкание электрической цепи, питающей электродвигатель (фиг.2).
Корпус привода закрыт крышкой 15, изготовленной штампованно-сварным методом из стального листа толщиной 2 мм (фиг.3). Крышка изнутри снабжена слоем 16 антикоррозийного покрытия. Между корпусом 1 и плитой направляющей установлены уплотнительные прокладки 17, выполненные из пластиката поливинилхлоридного.
Работа привода состоит в следующем. Управляющий сигнал от дежурного по станции (или автоматической системы) поступает на автопереключатель, вращение электродвигателя через кинематическую группу преобразуется при помощи шибера в перемещение остряков стрелочного привода и последующее перемещение тяг (для запирания остряков), таким образом обеспечивается переключение стрелки из одного положение в другое.
Путем многих экспериментов заявителем впервые было обнаружено, что изготовление колодок контактных автопереключателя из полиамида марки «армамид» значительно повышает характеристики как механические, так и по электробезопасности (сопротивление изоляции) колодок контактных по сравнению с колодками, традиционно изготовленными из фенопластов, что повышает надежность электропривода стрелочного перевода (Полиамид ПА-6 и композиции на его основе обладают: высокой механической прочностью, стойкость к воздействию ударных нагрузок, антифирикционные свойства:отличные свойства при низких температурах; влагостойкость. Торговые марки: Армамид , Технамид  Б. См. Интернет-ресурс http://www.pptp.ru/pa6.aspx).
В таблице 1 приведены результаты испытаний колодок контактных, изготовленных из фенопласта и изготовленных из армамида ПАСВ 30-1ЭТМ ТУ2243-015-11378612-2005. Испытания проводились в составе автопереключателя привода стрелочного СП-6М, на основание которого был установлен- на одну сторону комплект колодок из материала «армамид», на другую сторону- комплект колодок из материала фенопласт (Приложений. Копия Протокола испытаний колодок контактных из армамда марки ПА СВ 30-1ЭТМ для электроприводов стрелочных).
Колодки контактные, изготовленные из полиамида марки «армамид», обладают высокой механической прочностью, стойкость к воздействию ударных нагрузок, повышенным электрическим сопротивлением, морозостойкостью.
Изготовление колодок контактных из полиамида марки «армамид» увеличивает срок безотказной работы колодок контактных с трех лет (из фенопласта) до 20 лет (из армамида).
В то же время заявитель вел эксперименты по повышению надежности привода с помощью усиления его термозащиты путем нанесения на внутреннюю часть крышки теплоизоляционных материалов.
В качестве такого материала был выбран новый вид сверхтонкого теплоизолятора - жидкий керамический тепловой изолятор «ТС Ceramic» производства компании «Capstone Manufacturing, LLC», США (www.tcceramic.com).
Теплоизоляционное покрытие «ТС Ceramic» представляет собой жидкую композицию на водной основе, состоящую из синтетического каучука, акриловых полимеров, диспергированных в этой композиции керамических (размером 0,01 мм) и силиконовых (размером 0,02 мм) полых шариков, а также оксиды титана, кальция, цинка. 3.5. Тепловая изоляция наносится, согласно Техническим условиям ТУ-5768-001-54965774-2001, на внутреннюю поверхность крышки электропривода стрелочного. Толщина изоляционного слоя 0,5 мм.
Были проведены испытания с целью оценки эффективности функционирования тепловой изоляции крышки стрелочного электропривода в условиях воздействия влаги и дестабилизирующих факторов.
Проведенные стендовые испытания антиконденсатного покрытия показали:
1. Параметры материала покрытия обладают хорошей адгезией и влагопоглощением, что может снижать конденсатные отложения на элементах и оборудовании стрелочных электроприводов.
2. Материал обладает высокими изоляционными свойствами, имеет высокую степень пожаробезопасности (не загорается при поднесении открытого огня), обладает термостойкостью и вибропрочностью (ударопрочностью), что говорит о надежности покрытия в условиях эксплуатации.
3. Испытания на воздействие инея, солевых туманов и коррозионно-опасных жидкостей проводились в солевых камерах при температуре 60°С. Установлено, что воздействие инея практически не сказывается на качестве покрытия. Солевые туманы (HaCl) и жидкость (3% NaCl) приводят к изменению окраски покрытия. При этом отелоений, вспучивания нет, а за счет хорошей адгезии не наблюдается коррозионных следов на металле самих пластин. После проведения этих испытаний была изготовлена проверка эффективности покрытия на влагопоглощение и адгезию. Степень влагопоглощения и адгезии не изменились.
Технический результат достигается в процессе работы за счет того, что эксплуатационные свойства полиамида марки «армамид» для контактных колодок продлят ресурс привода, в результате не требуется дополнительного обслуживания, наличие антикоррозионного теплозащитного покрытия из жидкого керамического материала, например, «ТС Ceramic», минимизирует ржавление деталей внутри привода, снижает вероятность образования ложных электрических цепей на автопереключателе, повышает надежность работы электродвигателя, что в итоге повышает надежность привода и снижает потребность в его обслуживании. Дополнительное повышение износостойкости достигается за счет выполнения уплотнительных прокладок между корпусом и плитой направляющей из пластиката поливинилхлоридного
Указанная совокупность признаков заявляемой полезной модели позволит значительно повысить долговечность и надежность работы привода, снизить затраты на изготовление, обслуживание и ремонт.
Источники информации.
1. Патент РФ №26506 на полезную модель «Электропривод стрелочный». Опубликовано 10.12.2002.
2. Патент РФ №33078 на полезную модель «Электропривод стрелочный малообслуживаемый». Опубликовано 10.10.2003 - наиболее близкий аналог.
3. Патент на изобретение №2235029 «Электропривод стрелочный малообслуживаемый». Опубликовано 27.08.2004.
4. Патент на полезную модель №72189 «Электропривод для стрелочного перевода». Опубликовано 10.04.2008