ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ КАРЛИКОВЫЙ СВЕТОФОР
RAILWAY GROUND LIGHT SIGNAL

Изобретение относится к технике световой сигнализации и предназначено для использования в железнодорожных карликовых светофорах при регулировании движения и маневровых работах железнодорожного транспорта.
Известны используемые в железнодорожных светофорах различные конструкции сигнальных оптических устройств, корпуса которых выполнены из алюминия или чугуна. Алюминиевые, как и дюралевые корпуса дорогостоящие, а чугунные тяжелые, подвержены коррозии, имеют много брака при отливке корпусов.
Известна светофорная головка, содержащая линзовую оптическую систему и лампу со светодиодным источником света, при этом в качестве излучателей света используются полупроводниковые кристаллы, установленные на держателе, который закреплен на плоскости радиатора охлаждения кристаллов, причем держатель, радиатор охлаждения, излучатели света помещены в колбу, выполненную из прозрачного ударопрочного полимера и заполненную прозрачным герметизирующим эластичным компаундом (патент РФ №114444, МПК B61L 5/14, опубл. 2012).
Известен комплект линзовый мачтовых и консольных светофоров, содержащий корпус с установленными на нем лампой, внутренней линзой-светофильтром, наружной бесцветной линзой и механизмом крепления линз, при этом корпус выполнен из материала с плотностью меньшей, чем у чугуна и алюминия, наружная бесцветная линза выполнена из ударопрочного оптического материала, механизм крепления линз снабжен уплотнительным кольцом, выполненным из упругодеформируемого материала, в качестве материала корпуса может быть применена ударопрочная или трудногорючая пластмасса (патент РФ №34133, МПК B61L 5/18, опубл. 2003).
Известные устройства не обладают достаточной надежностью и технологичностью, а тип пластмассы и способ изготовления составных головок не указываются.
Наиболее близок к предлагаемому железнодорожному светофору комплект линзовый универсальный головки железнодорожного светофора, содержащий корпус с установленными на нем лампой, внутренней линзой-светофильтром, наружной бесцветной линзой и механизмом крепления линз, корпус выполнен из пластмассы, наружная бесцветная линза выполнена из ударопрочного оптического материала поликарбоната, механизм крепления линз снабжен уплотнительным кольцом, выполненным из резины, при этом в однозначной головке, выполненной из силумина, установлены линзовый комплект, элементы изоляции и крепежа, причем корпус и крышка головки светофора изготовлены либо из силумина, либо из других, аналогичных по твердости материалов (патент РФ №86159, B61L 5/00, B61L 5/18, опубл. 2009, ближайший аналог).
Однако в известном светофоре не предусмотрено применение светодиодных светооптических систем, к тому же силумин это дорогостоящий материал, а дополнительные операции механической обработки заготовок корпуса, внутренние и внешние покрытия (серого и черного цветов), обязательное использование элементов электроизоляции еще более удорожают и делают трудоемкой конструкцию головки.
Современные промышленные пластики более легкие, химически- и атмосферостойкие, ударостойкие, не требуют использования дополнительных элементов электроизоляции, операций покраски и механической обработки заготовок корпуса. Могут быть изготовлены литьевым методом, без дополнительных операций механической обработки заготовок, однако для изготовления корпусов железнодорожных карликовых светофоров не обладают достаточной жесткостью, особенно если головку из таких материалов требуется собрать сборной из нескольких корпусов, поскольку ее собственная резонансная частота продольных колебаний не превышает (15±5) Гц, что недостаточно для железнодорожного светофора.
Целью изобретения является комплект головок железнодорожного карликового светофора из композиционного конструкционного полимерного материала, предусматривающего использование линзовых и светодиодных светооптических систем, в процессе изготовления которых одновременно можно было:
- увеличить жесткость конструкции корпуса светофора до требуемой величины так, чтобы его собственная резонансная частота продольных колебаний составляла не менее (60±5) Гц.
- добиться необходимой точности установки поверхностей для светооптической линзовой и светодиодной системы на двух- и трехзначных головках карликовых светофоров, которые должны иметь допуск по параллельности плоскостей между собой не более чем 0,7 мм (на диаметре 256 мм) (по ТУ 32 ЦШ 2019-94).
Решение поставленной технической задачи достигается путем увеличения жесткости промышленного полимерного конструкционного материала полиамид-66 до требуемой величины на этапе подготовки сырья и использованием предлагаемого, более жесткого межкорпусного соединения, а необходимая точность установки поверхностей для светооптической линзовой и светодиодной системы на двух- и трехзначных головках карликовых светофоров достигается с помощью предлагаемой установочной поверхности, предусматривающей возможность крепления корпусов соседних головок посредством четырех отверстий и клееболтового соединения с последующим отверждением зафиксированной сборки на поверхности поверочной плиты не менее 2 класса точности.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Предложенный железнодорожный карликовый светофор (фиг. 1-3) характеризуется тем, что он включает набор из двух или трех отдельных головок с линзовыми 4 (фиг. 1) или светодиодными 8 (фиг. 2) оптическими системами, при этом каждая головка содержит корпус 1 с установочными поверхностями 5 с задней крышкой 2 и противосолнечным козырьком 3, а также элементы крепежа (фиг.4, вид I): винт 4, шайба 5, гайки 6, втулка 7 и клеевой слой 8. Отличием предложенного железнодорожного карликового светофора является то, что корпус с задней крышкой и противосолнечным козырьком каждой головки выполнены из конструкционного материала, представляющего собой полимерную композицию на основе полиамида 66 (ПА 66), в которую введена модифицирующая добавка в виде стеклонаполнителя из сыпучего материала, состоящего из аппретированного или неаппретированного стеклянного волокна диаметром 6-20 мкм со средней длиной не менее 50 мкм (ТУ 6-48-134-96 изм. 1), при этом содержание модифицирующей добавки к весу полиамида составляет 50%.
Полиамид (ПА 66), взятый в качестве основы, должен иметь физико-механические показатели качества, указанные в таблице 1.
Модуль упругости конструкционного полимерного материала для изготовления головок светофора должен быть таким, чтобы собственная резонансная частота продольных колебаний закрепленной на основании системы светофорных головок была не менее (60±5) Гц. Введением стеклонаполнителя в базовый полимер достигается увеличением модуля упругости, а следовательно и жесткости корпусов головки железнодорожных карликовых светофоров до требуемого значения. В таблице 2 приведены значения модулей упругости и резонансных частот продольных колебаний, полученные для составной головки трехзначных светофоров из ПА 66 с разным содержанием стеклонаполнителя.
Видно, что для получения требуемой жесткости, обеспечивающей величину резонансной частоты продольных колебаний (не менее 60±5 Гц), получаемой для составной головки трехзначных светофоров из ПА 66, требуемое содержание стеклонаполнителя не менее 50 вес.%.
Добавки стеклонаполнителя в полимерную основу вводят на лопастном смесителе с последующим пропуском полученной смеси через гранулятор.
Все детали головки светофора (корпус, крышка, козырек) из предложенного композиционного конструкционного полимерного материала получают методом литья под давлением.
Увеличение жесткости применяемого межкорпусного соединения достигается путем введения изменения в конструкцию установочной поверхности корпуса в части увеличения площади контакта, изменения расположения и числа отверстий крепления установочной поверхности корпуса головки.
В предложенном техническом решении, как показано на фиг. 3, площадь контакта установочной поверхности корпуса головки карликового светофора увеличена в 1,7 раза по сравнению с изготовленными из силумина, либо из других, аналогичных по твердости материалов, а также увеличено с 3-х до 4-х число крепежных отверстий 9 и винтов с изменением расстояния L между ними до 84 мм.
Использованием клееболтового соединения достигается требуемая точность скрепления светофорных головок по параллельности плоскостей скрепленных между собой корпусов головки. Чтобы неплоскостность не превысила 0,7 мм, их сборка производится так, как показано на схеме (фиг. 4). Собранные корпуса 1 и 2 (фиг. 4) с еще не отвердевшим клеевым слоем кладутся плоскостями, прилегающими к козырьку на поверхность поверочной плиты 3 (фиг. 4) не менее 2 класса точности, фиксируются болтовым соединением, состоящим из винта 4, шайбы 5, гаек 6 и втулки 7, до отверждения клеевого состава 8 (фиг. 4), нанесенного так, как показано на схеме (фиг. 4, вид I). Поскольку прилегание всех контролируемых поверхностей должно быть равномерным по всей площади, то величина отклонения от плоскостности всех контролируемых поверхностей определяется с помощью пластинчатых щупов (набор щупов №2 по ТУ 2-034-225-87). Необходимым усилием прижатия достигается отсутствие зазора между поверхностями сборки и поверхностью поверочной плиты. Проникновение щупа 0,02 мм между поверхностью плиты и контролируемыми поверхностями сборки корпусов головки карликового светофора недопустимо. Зафиксированное в этом состоянии отсутствие неплоскостности и дальнейшее отверждение гарантированно обеспечивает требование допуска по параллельности плоскостей скрепленных между собой корпусов светофорной головки не более чем 0,7 мм. Поэтому предлагаемый комплект сборок корпусов железнодорожных карликовых светофоров пригоден как для головок с линзовыми, так и со светодиодными светооптическими системами.
В таблице 3 приведены величины резонансных частот продольных колебаний для двух- и трехзначных головок из предлагаемого композитного конструкционного полимерного материала, скрепление корпусов в которых производилось по обычной применяемой схеме (3 винтами) и по предложенной схеме (4 винтами с использованием клеевинтового соединения).
Видно, что сборки головок, произведенные по предлагаемой схеме, получаются значительно более жесткими и гораздо меньше чувствительны к разрушению низкочастотными вибрационными резонансными колебаниями.