ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к источникам электроэнергии для железнодорожных вагонов, а именно для вагонов с электрогенератором с приводом от колесной оси вагона.
Уровень техники
Известен источник электроэнергии для железнодорожного транспорта [1], содержащий генератор переменного тока, установленный на тележке вагона, а также первый текстропно-карданный привод, соединенный с одним из концов вала ротора генератора и второй аналогичный текстропно-карданный привод, который соединен с другим концом вала ротора генератора.
Недостатком этого источника электроэнергии является ограниченная мощность генератора, т.к. текстропно-карданный привод из-за ограниченных габаритами вагона диаметров и ширины шкивов не может передать мощность более 10...12 кВт, а при применении двух текстропно-карданных приводов, из-за проскальзывания текстропных ремней, особенно при обледенении привода или замасливании канавок шкивов, а также от неравномерной вытяжки текстропных ремней, происходит перераспределение передаваемой мощности между приводами и, как следствие, перегрузки одного из них, что приводит к обрыву текстропных ремней или соскакивание их со шкивов и потерей.
Известен также источник электроэнергии для железнодорожного транспорта [2], содержащий электрогенератор (мощностью 32 кВт),
установленный под вагоном на его раме и редукторно-карданный привод с редуктором, установленным на средней части оси колесной пары тележки вагона, выход которого соединен с валом электрогенератора карданным валом.
Недостатком этого источника тока является сложность его конструкции, большая масса и высокая стоимость редукторно-карданного привода, а также большая трудоемкость его монтажа на вагоне и ремонта.
Сущность полезной модели
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания источника электроэнергии для железнодорожных вагонов, позволяющего повысить его надежность, снизить массу и стоимость, а также облегчить его обслуживание и ремонт и повысить уровень унификации различных источников электроэнергии.
Решение поставленной задачи достигается предложением вариантов устройств источников электроэнергии для железнодорожных вагонов.
Решение поставленной задачи первым вариантом устройства достигается тем, что в известном источнике электроэнергии для железнодорожных вагонов, содержащем электрогенератор, установленный на тележке вагона и имеющий привод от оси колесной пары тележки вагона, согласно полезной модели, привод выполнен гидравлическим, в виде высоконапорного реверсивного насоса, установленного на буксе тележки вагона, вал которого соединен с осью колесной пары тележки вагона и высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя, вал которого соединен с валом электрогенератора, а их гидравлические патрубки соединены гибкими трубопроводами, при этом вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора передаточное отношение.
Кроме этого:
- дополнительно введен идентичный гидравлический привод, гидравлический насос которого установлен на второй буксе вышеуказанной колесной пары, а вал его гидравлического двигателя соединен с другим концом вала электрогенератора;
- гидравлический насос имеет переключатель для перевода его в режим холостого хода.
Решение поставленной задачи вторым вариантом устройства достигается тем, что в известном источнике электроэнергии для железнодорожных вагонов, содержащим электрогенератор, установленный под вагоном на его раме с приводом от оси колесной пары тележки вагона, согласно полезной модели, привод выполнен гидравлическим, в виде высоконапорного реверсивного гидравлического насоса, установленного на буксе тележки вагона, вал которого соединен с осью колесной пары тележки вагона и высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя, вал которого соединен с валом электрогенератора, а их гидравлические патрубки соединены гибкими трубопроводами, при этом вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора передаточное отношение.
Кроме этого:
- дополнительно введен идентичный гидравлический привод, гидравлический насос которого установлен на второй буксе вышеуказанной колесной пары, а гидравлические патрубки обоих гидравлических насосов соединены с помощью гибких трубопроводов с гидравлическими патрубками гидравлического двигателя через дополнительное гидравлическое соединительное устройство, установленное на тележке вагона;
- гидравлический насос имеет переключатель для перевода его в режим холостого хода.
Решение поставленной задачи третьим вариантом устройства достигается тем, что источник электроэнергии для железнодорожных вагонов, содержащий электрогенератор, установленный под вагоном на его раме с приводом от средней части колесной пары тележки вагона, согласно полезной модели, привод выполнен гидравлическим, в виде высоконапорного реверсивного шестеренного гидравлического насоса, который закреплен на средней части оси колесной пары тележки вагона, при этом он имеет разъемную конструкцию, обеспечивающую насадку полого разъемного вала его ведущей шестерни на ось колесной пары тележки вагона и высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя, вал которого соединен с валом электрогенератора, а их гидравлические патрубки соединены гибкими трубопроводами, при этом вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора передаточное отношение.
Введение отличительных признаков в предлагаемых вариантах технических решений позволяет повысить надежность, снизить массу и стоимость, а также облегчить обслуживание и ремонт и повысить уровень унификации различных источников электроэнергии для железнодорожных вагонов.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана структурная схема источника электроэнергии с электрогенератором, установленным на тележке вагона (вид с торца вагона) по п.1, 2, 3 формулы, а на фиг.2 структурная схема источника электроэнергии с электрогенератором, установленным под вагоном на его раме (вид в плане) по п.4, 5, 6, а на фиг.3 структурная схема источника электроэнергии с электрогенератором, установленным под вагоном на его раме (вид в плане) по п.7 формулы.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - электрогенератор;
2 - вал электрогенератора;
3 - тележка вагона;
4 - высоконапорный реверсивный гидравлический насос, установленный на буксе тележки вагона;
5 - вал гидравлического насоса 4;
6 - букса тележки вагона;
7 - ось колесной пары;
8 - высоконапорный реверсивный гидравлический двигатель;
9 - вал гидравлического двигателя 8;
10 - патрубки гидравлического насоса 4, гидравлического двигателя 8 и гидравлического соединительного устройства 12;
11 - гибкие трубопроводы;
12 - гидравлическое соединительное устройство;
13 - устройство для перевода работы гидравлического насоса в режим холостого хода;
14 - высоконапорный реверсивный шестеренный гидравлический насос разъемной конструкции, установленный на средней части оси колесной пары вагона.
Лучший вариант осуществления
Устройство по п.1 и п.п 2, 3 формулы (первый вариант) выполнено следующим образом.
Источник электроэнергии железнодорожного вагона содержит электрогенератор 1 с валом 2, установленный на тележке вагона 3, высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 с валом 5, установленный на буксе 6 тележки вагона 3, вал 5 которого соединен с осью колесной пары 7 тележки вагона 3 и высоконапорный реверсивный гидравлический двигатель 8 с валом 9, установленный на тележке вагона 3
или прикрепленный непосредственно к корпусу электрогенератора 1, вал 9 которого соединен с валом 2 электрогенератора, а их гидравлические патрубки 10 соединены гибкими трубопроводами 11, при этом, вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора 1 передаточное отношение.
Кроме этого:
- дополнительно введен гидравлический привод, идентичный вышеуказанному, гидравлический насос 4 с валом 5 которого установлен на второй буксе вышеуказанной колесной пары, а вал 9 его гидравлического двигателя 8 соединен с другим концом вала электрогенератора 1;
- гидравлический насос 4 имеет переключатель 13 для перевода его в режим холостого хода.
Устройство по п.4 и п.п 5, 6 формулы (второй вариант) выполнен следующим образом.
Источник электроэнергии железнодорожного вагона содержит электрогенератор 1 с валом 2, установленный под вагоном 3 на его раме с приводом от оси колесной пары 7 тележки вагона 3, при этом привод выполнен гидравлическим, в виде высоконапорного реверсивного гидравлического насоса 4, установленного на буксе 6 тележки вагона 3, вал 5 которого соединен с осью колесной пары 7 тележки вагона 3 и высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, вал 9 которого соединен с валом 2 электрогенератора 1, а их гидравлические патрубки 10 соединены гибкими трубопроводами 11, при этом, вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора 1 передаточное отношение.
Кроме этого:
- установлен идентичный второй гидравлический привод, гидравлический насос 4 которого установлен на второй буксе вышеуказанной колесной пары 7, а гидравлические патрубки 10 обоих
гидравлических насосов 4 подключены с помощью гибких трубопроводов 11 к гидравлическим патрубкам 10 гидравлического двигателя 8 через дополнительное гидравлическое соединительное устройство 12, установленное на тележке вагона 3;
- гидравлический насос 4 имеет переключатель 13 для перевода его в режим холостого хода.
Устройство по п.7 формулы (третий вариант) устроен следующим образом.
Источник электроэнергии для железнодорожного вагона содержит электрогенератор 1 с валом 2, установленный под вагоном 3 на его раме с приводом от средней части оси колесной пары 7 тележки вагона 3, при этом привод выполнен гидравлическим, в виде высоконапорного реверсивного гидравлического насоса 4, который закреплен на средней части оси колесной пары 7 тележки вагона 3, при этом, он имеет разъемную конструкцию. обеспечивающую насадку полого разъемного вала его ведущей шестерни на ось колесной пары 7 тележки вагона 3 и высоконапорный реверсивный гидравлический двигатель 8, вал 9 которого соединен с валом 2 электрогенератора 1, а их гидравлические патрубки 10 соединены гибкими трубопроводами 11, при этом, вышеуказанный гидравлический привод имеет соответствующее для примененного типа электрогенератора 1 передаточное отношение.
Работа устройства
Устройство по п.1 и п.п 2, 3 формулы (первый вариант) работает следующим образом.
При движении вагона, ось колесной пары 7 тележки вагона 3 вращает вал 5 высоконапорного реверсивного гидравлического насоса 4, который под большим давлением подает рабочую жидкость, находящуюся в гидравлической системе, например, минеральное масло, через первый свой
гидравлический патрубок 10 и через первую линию гибкого трубопровода 11 в соответствующий гидравлический патрубок 10 высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, вращая его вал 9, который, будучи соединенным с валом 2 электрогенератора 1, установленного на тележке вагона 3, вращает последний, а рабочая жидкость, выйдя из второго гидравлического патрубка 10, через вторую линию гибкого трубопровода 11 возвращается в высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 через его второй патрубок 10.
Таким образом осуществляется передача мощности вращения от оси колесной пары 7 к электрогенератору 1, который вырабатывает электроэнергию для электропотребителей вагона.
Передача большей мощности и, соответственно, установка на тележке вагона 3 электрогенератора 1 также большей мощности обеспечивается установкой на тележке вагона 3 на второй буксе этой же оси колесной пары 7 второго, идентичного первому, гидравлического привода, момент вращения которого приложен ко второму концу вала 2 электрогенератора 1.
Для исключения работы гидропривода при его неисправности служит переключатель 14, с помощью которого высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 может быть переведен в режим холостого хода.
Устройство по п.4 и п.п 5, 6 формулы (второй вариант) работает следующим образом.
При движении вагона, ось колесной пары 7 тележки вагона 3 вращает вал 5 высоконапорного реверсивного гидравлического насоса 4, который под большим давлением подает рабочую жидкость через первый свой гидравлический патрубок 10 и через первую линию гибкого трубопровода 11 в соответствующий патрубок 10 высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, вращая его вал 9, который, будучи соединенным с валом 2 электрогенератора 1, установленного на раме вагона, вращает последний, а рабочая жидкость, выйдя из второго гидравлического
патрубка 10, через вторую линию гибкого трубопровода 11 возвращается в высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 через его второй патрубок 10.
Таким образом осуществляется передача мощности вращения от оси колесной пары 7 к электрогенератору 1, который вырабатывает электроэнергию для электропотребителей вагона.
Передача большей мощности и, соответственно, установка на раме вагона 3 электрогенератора 1 также большей мощности обеспечивается установкой на тележке вагона 3 на второй буксе этой же оси колесной пары 7 второго, идентичного первому, гидравлического привода, второй насос 4 которого и первый высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 через свои первый патрубки 10 и первые линии гибкого трубопровода 11, через дополнительное гидравлическое соединительное устройство 12, объединяющего оба потока рабочей жидкости, подают ее под большим давлением через первую линию гибкого трубопровода 11 в соответствующий патрубок 10 высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, заставляя вращаться его, а, следовательно, и электрогенератор 1, а рабочая жидкость, выйдя из другого гидравлического патрубка 10 через вторую линию гибкого трубопровода 11 и через дополнительное гидравлическое устройство 12 возвращается во вторые гидравлические патрубки 10 высоконапорных реверсивных гидравлических насосов 4.
Для исключения работы гидропривода при его неисправности служит переключатель 14, с помощью которого высоконапорный реверсивный гидравлический насос 4 может быть переведен в режим холостого хода.
Устройство по п.7 формулы (третий вариант) работает следующим образом.
При движении вагона, ось колесной пары 7, на которую насажен разъемный полый вал ведущей шестерни шестеренного высоконапорного реверсивного гидравлического насоса 14 подает под высоким давлением
рабочую жидкость через один из своих патрубков 10 и гибкий трубопровод 11 в соответствующий патрубок 10 высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, вал 9 которого, будучи соединенным с валом 2 электрогенератора 1, вращает последний, который вырабатывает электроэнергию для питания потребителей вагона, а рабочая жидкость, выйдя из другого патрубка 10 высоконапорного реверсивного гидравлического двигателя 8, через вторую линию гибкого трубопровода 11 поступает через другой патрубок в высоконапорный реверсивный шестеренный гидравлический насос 4.
Таким образом, все три варианта предлагаемой полезной модели, источник электроэнергии для железнодорожного вагона, повышают его надежность, снижают его массу и стоимость, а также облегчают обслуживание и ремонт и повышают уровень унификации данных устройств.
Промышленная применимость
Производство представленных устройств не представляет больших трудностей для промышленности, т.к. для их изготовления могут быть использованы доработанные серийные узлы силовых гидроприводов тракторов и большегрузных автомашин, при этом они могут заменить все типы автономных источников электроэнергии, используемых на пассажирских вагонах, а также использоваться на новых строящихся пассажирских вагонах.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1475 (B 61 D 43/00) на полезную модель "Источник электроэнергии для железнодорожного транспорта", 1996 г (Прототип).
2. Источник электроэнергии для пассажирских вагонов с кондиционированием, Терешкин Л.В. "Приводы генераторов пассажирских вагонов", 1990 г., рис.28, стр.39, а также 38, 40, 41 и 42 (Прототип).