Редуктор ведущей колесной тележки игрушечной железной дороги
TOY RAILROAD CAR DRIVE GEAR REDUCER

Изобретение относится к приводам игрушечных локомотивов, используемых для перемещения поездов по игрушечным железным дорогам, причем особенностью таких приводов является то, что части рамы ведущей колесной тележки являются частями корпуса редуктора и вместе они выполняют функции передачи момента вращения на ведущие колеса тележки.
Известен редуктор трехосной тележки действующей модели локомотива, включающий корпус с размещенными в нем ведущей и тремя ведомыми шестернями, из которых ведомые шестерни выполнены идентичными и предназначены для установки на осях колесных пар с возможностью совместного с ними вращения, ведущая шестерня установлена на оси, параллельной осям колесных пар, с возможностью вращения во взаимодействии с шестерней привода, и раздаточный механизм, передающий крутящий момент от ведущей шестерни к ведомым шестерням, отличающийся тем, что раздаточный механизм выполнен в виде шести промежуточных шестерен на осях, параллельных осям колесных пар, установленных по три последовательно между ведомыми шестернями с возможностью вращения во взаимодействии: крайние из трех - с соответствующими центральными промежуточными шестернями с одной стороны и с соответствующими ведомыми шестернями - с другой стороны, при этом одна из центральных промежуточных шестерен является ведущей шестерней, а упомянутые крайние промежуточные шестерни выполнены идентичными (RU 197749 U1, 26.05.2020 - прототип). Аналоги: US 988940 A1, 04.04.1911; US 6572434 B2, 03.06.2003; SU 250974 A1, 26.08.1969; RU 146099 U1, 27.09.2014.
Прототип не в полной мере отвечает требованиям стабильного контакта колес тележки с контактными рельсами при ее движении по неровному пути, что связано с конструктивными особенностями редуктора. В результате эффективность редуктора в смысле реализации передаваемого через него и сопряженные с ним колеса тележки крутящего момента является неудовлетворительной.
Техническим результатом изобретения, представленного в данном описании, является повышение эффективности и надежности работы редуктора в совокупности ведущей колесной тележкой игрушечной железной дороги.
Технический результат получен редуктором ведущей колесной тележки игрушечной железной дороги, содержащим установленные в корпусе шестерни, кинематически соединенные с ведущими колесами тележки, подшипники закреплены в корпусе редуктора, образованного стенками и поддоном корпуса, которые соединены между собой, в стенках корпуса выполнены гнезда, в которых расположены подшипники, отличающимся тем, что подшипники выполнены из токопроводящей бериллиевой бронзы, шестерни редуктора выполнены из электроизолирующего материала, ведущие колеса тележки закреплены на ведущих полуосях, электрически изолированных друг от друга, один конец каждой из которых закреплен в изолирующих ведущих шестернях, а другой конец каждой из которых расположен в токопроводящем подшипнике, при этом каждая полуось расположена с возможностью ее перемещения вверх-вниз в вертикальной плоскости и вправо-влево в горизонтальной плоскости, в корпусе редуктора установлены упругие электропроводящие пластины токосъема, электрически соединяющие между собой ведущие полуоси, упругие пластины имеют контактные выводы для подключения к ним платы управления и боковые выводы для контакта с колесами неведущей средней оси, пластины упираются в токопроводящие подшипники ведущих полуосей соответствующих сторон редуктора, между ведущими колесами по длине редуктора установлена стальная ведомая ось с запрессованным на одном ее конце ведомым колесом тележки, а на другом конце стальной ведомой оси закреплено посредством электроизолирующей втулки другое ведомое колесо тележки, ведомая ось установлена с зазором в вертикальном пазе в цилиндрическом выступе корпуса редуктора с возможностью ее свободного перемещения в вертикальной плоскости вверх-вниз и влево-вправо в горизонтальной плоскости, при этом на цилиндрическом выступе закреплена паразитная шестерня редуктора, находящаяся в кинематической связи с ведущими шестернями, в которых закреплены концы ведущих полуосей, посредством двух групп промежуточных шестерен.
Каждый подшипник установлен в корпусе редуктора с возможностью его отдельных перемещений, независящих от перемещений других подшипников в указанных направлениях в пределах зазоров, а упругие пластины расположены на противоположных боковых стенках редуктора, причем пластины установлены на внутренних поверхностях боковых стенок корпуса редуктора, концы каждой упругой пластины упираются в верхние поверхности подшипников ведущих осей и расположены с возможностью подрессоривания ведущих полуосей редуктора за счет упругости пластин при перемещении полуосей в вертикальной плоскости, обеспечивая постоянство электрического контакта в цепи колесо-двигатель.
На фиг.1 показан редуктор в разрезе в горизонтальной плоскости.
На фиг.2 - редуктор, внешний вид сбоку.
На фиг.3 - редуктор в разрезе в вертикальной плоскости.
На фиг.4 - схема расположения пластин токосъема.
На фиг.5 - левая пластина токосъема.
На фиг.6 - правая пластина токосъема.
На фиг.7 - редуктор в аксонометрии (левая стенка корпуса не показана).
На фиг.8 - схема возможных смещений колесных пар относительно корпуса редуктора в поперечной горизонтальной плоскости и защитный поддон редуктора, вид на редуктор снизу.
Редуктор ведущей колесной тележки содержит ведущие шестерни 1, которые соединены с ведущими полуосями 2 передней и задней колесных пар тележки, на передней паре полуосей закреплены ведущие колеса 3 и 15 тележки, на задней паре полуосей закреплены колеса 3. Шестерни 1 выполнены из электроизолирующего материала. Колесо 15 выполнено с проточкой, в которую установлено резиновое кольцо 16 для обеспечения повышения трения качения с целью исключения проскальзывания колеса 15 относительно рельса.
Каждая полуось 2 установлена в токопроводящих подшипниках 4, изготовленных из бериллиевой бронзы, обеспечивающий постоянный электрический контакт с полуосями 2. Подшипники закреплены в корпусе редуктора, образованного стенками 5, 6 и поддоном 7 корпуса, которые соединены между собой. В стенках 5 и 6 корпуса выполнены гнезда, в которых подшипники расположены с возможностью их перемещения вверх-вниз в вертикальной плоскости. Каждый подшипник имеет возможность его перемещения в указанных направлениях в пределах зазоров s (фиг.2) и эти перемещения не зависят от перемещений других подшипников в указанных направлениях. В соответствии с перемещениями подшипников и в зависимости от имеющихся в узле зазоров имеют возможность перемещения в указанных направлениях полуосей 2. Передняя и задняя ведущие колесные пары также имеют возможность независимого друг от друга поперечного смещения вправо-влево относительно корпуса (дет.5, 6, и 7) и подшипников 4 в пределах конструкционного зазора z (фиг.1 и 8)
Редуктор имеет пластины 8 токосъема (фиг.3, 4, 5 и 6) электрически соединяющие между собой ведущие полуоси 2, расположенные с каждой стороны редуктора от его продольной плоскости симметрии (фиг.1), Пластины 8 являются контактными выводами для подключения к ним платы управления, при этом пластины установлены на внутренних поверхностях боковых стенок 5 и 6 корпуса редуктора и имеют дополнительные выводы для возможного контакта с колесами 3 и 10 средней ведомой оси 9 при их поперечном перемещении z (фиг.1, 2, 4 и 8). Крайними изогнутыми концами пластины 8 упираются в верхнюю поверхность токопроводящих подшипников 4 ведущих полуосей 2. За счет изогнутых концов пластин обеспечивается упругое подрессоривание ведущих полуосей 2 редуктора при их перемещении совместно с подшипниками 4 вверх-вниз в вертикальной плоскости.
На стальной оси 9 одно колесо 3 (фиг.1) запрессовано непосредственно, а другое колесо 10 установлено на оси 9 посредством электроизолирующей втулки 11 для исключения короткого замыкания контактных рельсов рельсового пути между собой. Ось 9 установлена в корпусе редуктора в вертикальном пазе с возможностью ее свободного перемещения в вертикальной плоскости вверх-вниз в пределах предусмотренных зазоров s (фиг.2) в местах посадки концов оси в гнездах корпуса, а также поперечного перемещения вправо-влево в горизонтальной плоскости на величину зазора z (фиг.8).
Описанное выше соединение осей 2 и 9 с корпусом редуктора обеспечивает постоянный контакт с рельсами колес 3 и 15, которые закреплены на подрессоренных ведущих полуосях 2 редуктора, и колес 3 и 10, которые закреплены на оси 9, при движении тележки по рельсовому пути, имеющему неровности, уклоны, стрелки и радиусные участки.
Боковая стенка 6 редуктора (фиг.1) имеет цилиндрический выступ 12, на выступе 12 закреплена паразитная шестерня 13, обеспечивающая совместно с двумя группами промежуточных шестерен кинематическую связь между ведущими полуосями 2 передней и задней колесных пар, во внутреннем пазе выступа 12 расположена неведущая ось 9, имеющая возможность перемещения в направлениях t и z и вращения относительно собственной оси независимо от паразитной шестерни 13 (фиг.2 и 8).
На фиг.2, 3, 4 и 7 позицией 14 показан узел соединения редуктора тележки с рамой локомотива. На фиг.3 позицией 17 показана червячная шестерня редуктора, кинематически связанная с шестернями редуктора и ведущими полуосями 2.
Редуктор ведущей колесной тележки работает следующим образом. При подаче напряжения на контакты рельсового пути от источника постоянного электрического тока, ток проходит по рельсам, колесам 3, 10 и 15, подшипникам 4, токосъемным пластинам 8 и, далее, на электродвигатель (не показан). От вала электродвигателя через приводы (не показаны) крутящий момент передается на червячную шестерню 17 редуктора и через промежуточные шестерни редуктора передается на ведущие шестерни 1, в которых закреплены полуоси 2 редуктора, на которых, в свою очередь, закреплены ведущие колеса 3 и 15 тележки. За счет последующего вращения колес 3 и 15 передней и задней ведущих колесных пар тележка перемещается по рельсовому пути. При перемещении тележки на колесах 3 и 10 средней неведущей колесной пары крутящий момент отсутствует, и колеса 10 свободно перекатываются по рельсам, отслеживая вертикальные и поперечные неровности, стрелки и радиусные участки рельсового пути.
При движении тележки по неровному пути колеса 3, 10 и 15 тележки перемещаются вверх-вниз в пределах зазоров s и t, соответственно, при этом контакт колес с рельсами не прерывается, причем каждое колесо может перемещаться в указанных направлениях независимо от перемещений других колес (в пределах возможных зазоров s, t и зазоров в зацеплениях шестерен). Также при работе редуктора упругие пластины 8 упираются в токопроводящие подшипники 4 ведущих полуосей 2, что обеспечивает упругое подрессоривание ведущих полуосей 2 редуктора в вертикальной плоскости и стабилизацию контакта колес 3 и 15 с рельсами рельсового пути. При смещении оси 9 в поперечном направлении z боковые выводы пластин обеспечивают дополнительный токосъем с одного из колес 3 или 10 неведущей оси 9, в зависимости от направления смещения оси 9. Передняя и задняя ведущие колесные пары также смещаются в поперечной плоскости влево-вправо на величину z, отслеживая поперечные неровности и радиусные участки рельсового пути. Такое взаимодействие обеспечивает более надежный токосъем при прохождении тележкой поворотов и стрелок рельсового пути.