Стрелочный электропривод

 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для перевода поворотных рельсов стрелочных переводов. Цель изобретения - повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что винт 2, вращаясь с угловой скоростью в момент включения электромагнитной катушки 5, позволяет генерировать импульсы силы трогания при переводе серьги 12, что приводит к снижению потребляемого тока 2 з.п ф лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

С)0 4

Д

О

О (21) 4483152/11 (22) 01.07,88 (46) 30.10.91, Бюл. М 40 (72) Д.В. Свеча рни к, А,Л. Курочка, С.Ф. Коломейцев, О.Е,Тирацуян, Д,А.Звездунов, К.Ю.Карпенко и А.И,Гандзий (53) 656.212-52.625.151 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1150135, кл, В 61 1 5/00, 1983.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для перевода поворотных рельсов стрелочных переводов.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 изображен стрелочный электропривод с разрезом по оси вращения винта передаточного механизма, общий вид; на фиг. 2 и 3 — фрагменты расположения ниток зубцов винта и гайки; на фиг. 4 — график изменения момента сопротивления переводного механизма и силы трогания стрелки; на фиг. 5 — механическая и скоростная характеристики электродвигателя стрелочного привода; на фиг. 6 — график изменения тока двигателя при работе на упор; на фиг.

7 — стрелочный электропривод с центробежным реле числа оборотов вала, общий вид; на фиг. 8 — схема подключения обмоток электродвигателя и электромагнитной катушки; на фиг, 9 — стрелочный электропривод, винт которого выполнен из кольцевых магнитов с аксиальной намагниченностью, общий вид.

БЫ,, 1687490 А1

s В 61 L 5/04, Н 02 К 7/06 (54) СТРЕЛОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для перевода поворотных рельсов стрелочных переводов. Цель изобретения — повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что винт 2, вращаясь с угловой скоростью в момент включения электромагнитной катушки 5, позволяет генерировать импульсы силы трогания при переводе серьги 12, что приводит к снижению потребляемого тока. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Для доказательства достижения положительного эффекта запишем полное уравнение движения предлагаемого стрелочного электропривода дв

Мдв + +Мпм — Mc = t (3t где Мдв — момент, развиваемый двигателем;

M м — момент сил переводного механизма;

Мс — момент сопротивления, обусловленный трением в подшипниковых щитах и о воздух; т — момент инерции вращающихся частей привода; и †. угловая скорость привода;

t — время.

Генерирование импульса силы трогания в предлагаемом стрелочном электроприводе достигается за счет знакопеременного момента сил переводного механизма Мпм, т.е. за счет знакопеременного момента сил магнитного тяжения ниток зубцов винта к ниткам зубцов гайки при работе на упор или при трогании примерзшей стрелки с места.

В этом случае при вращении происходит

1687490 срыв ниток зубцов винта относительно ниток зубцов гайки. Затеи привод получает дополнительное ускорение и до следующего срыва успевает запасти кинетическую

N энергию(т — ), которая затем преобразовывается в импульс силы трогания, Из уравнения движения стрелочного электропривода следует, что двигатель при работе на упор развивает момент, примерно равный моменту сопротивления, обусловленного трением в подшипниковых щитах и о воздух, Ка:< известно, последний имеет небольшое значение по сравнению с моментом переводного леханизма и поэтому двигатель работает в режиме, близком к режиму холостого хода, при этом -ок двигателя значительно меньше тока фрикции иэB8cTH ых аналс гов. Снижение тока двигателя при работе на упор предотвращает перегорание обмото(< и повышает надежность. Генерирование импульсов силы трогания достигается за счет момента переводного механизма Мпм и динамического момента

Мпм, Стрелочный электропривод содержит электродвигатель 1 и переводной механизм в виде винта 2 и гайки 3 (см. фиг. 1, 7, 9) и снабх<ен системой возбужден(ля магнитного поля а виде электромагнитной катушки 4, которая установлена между поверхностями

5 и 6 винта и гайки соответственно. Бинт 2 установлен в магнитопроводящем подшипниковом щите 7 и немагнитном подшипниковом щите 8. Винт 2 соединен с валом 9 электродвигателя 1, а на второй его конец

10 установлен подшипник 11, охваченный серьгой I2, соединяемой с тягой стрелочного перевода (на чертеже не показана).

Нитки зубцов 13 винта 2 могут быть расположены с совпадением осей зубцов 13 с осями ниток зубцов 14 гайки 3 (см. фиг. 2) или установлены со смещением этих осей (см. фиг, 3). Наружный диамета cl : винта 2 меньше внутреннего диаметра аг гайки 3, Характерны четыре положения зубцов 13 и

14. 1 — оси зубцов совпадают, поэтому

Мп.м =-. О,П вЂ” оси смещены, например на 1/4 шага винта б Мп.м Ммакс,И . — оси смеще-Ib( на 1/. ? шага винта tg, т,е, зубцы 13 симметрично смещены относительно зубцов (4, M„,, =- 0, 1Ч вЂ” оси смещены на 3/4 б; Мп,м,===

Mмакс, Изменен! "(е момен ra и пиль(тоогвния переводного механизма в зависимости от положения зубцов 13 и 14 показано на фиг, 4, Электромагнитная катушка 4 может быть размсщена в кольцевой выем,<е 15 винта 2 (см, флг. 7) между поверхностями 5 и 6, а на

55 валу 9 электродвигателя 1 установлено центробежное реле 16 числа оборотов, снабженное подвижными грузиками 17, подпружиненными упругим элементом 18 и взаимодействующими с толкателем 19, который механически соединен с нормально замкнутым контактом 20. Выводы катушки 4 соединены с источником 21 питания через контакт 20 центробежного реле числа оборотов 16.

На фиг, 8 показана схема соединения выводов обмоток двигателя 1 и катушки 4 с источником 21 питания. Выводы катушки 4 соединяются с источником 21 питания через нормально замкнутый контакт 20 центробежным реле 16 числа оборотов.

Система возбуждения переводного механ:.зма может быть выполнена из кольцевого магнита 22 с аксиальной намагниченностью (см, фиг. 9). Винт 2 выполнен наборным из дисков 23 и 24, каждый из которых снабжен ниткой зубца 25 и 26 (соответственно). Кольцевой магнит 22 размещен между дисками 23 и 24, Работа стрелочного электропривода осуществляется следующим образом.

При подключении обмоток электродвигателя 1 и электромагнитной катушки 4 (см. фиг. 1) к источнику 21 питания винт 2 начинает вращаться с угловой скоростью в(показано стрелкой). Катушка 4 запитывается током и создает магнитный поток Ф (показан пунктирной линией), который замыкается по зубцам 13 винта 2, зубцам 14 закрепленной неподвижно гайки 3, воздушному зазору между винтом и гайкой, равно1 му — (d(- — ба) телу гайки 3, подшипниковому

2 щиту 7 и телу винта 2 (см. фиг. 1, 2, 3). В начальный момент пуска зубца 13 и 14 (см. фиг,2,3) могут находиться в любом взаимном положении.

При нормальном переводе (без работы на упор, т.е. без срывов ниток зубцов 13 и

14) двигатель набирает обороты от О до п р, что на механической характеристике (см. фиг, 5) и на графике изменения силы трогания (см. фиг. 4) соответствует точке С, при этом привод развивает усилие трогания Е,р и перемещает серьгу 12 в направлении, указанном на фиг, 1 стрелкой.

В случае работы на упор двигатель набирает обороты от О до и. и. Так как момент, разучиваемый двигателем 1 на участке а в механической характеристики, больше максимального момента переводного механизMd Ммакс пм, iTQ зубцы 13 и 14 в этот отрезок занимают поочередно положения I, II, Ill, IV, в точке происходит очередной срыв зубцов и на участках (см. фиг, 4) II — III; ill — IV; IV — I—

1687490 привод набирает обороты, запасая во вращающихся частях кинетическую энергию (d (т — ), которая затем на участке I — Il генерируется в импульс силы трогания переводного механизма.

На фиг. 5 пунктирной линией, расположенной над механической характеристикой двигателя, показаны. циклы Е, G u Q разгона двигателя при работе на упор. Цикл Е: двигательь разгоняется до точки 1, после которой начинается замедление вращения до точки

I!; срыв винта, ускорение привода (точки 1!! и IV) и переход в цикл G, который осуществляется благодаря наличию динамического

cIN момента т — —. В цикле G этапы разгона, замедления и срыва повторяются и затем происходит переход в цикл Q, в котором режим двигателя близок к режиму холостого хода и, соответственно потребляемый ток двигателя близок к току холостого хода. Таким образом, в отличие от существующих аналогов, число оборотов двигателя возрастает, а ток значительно снижается и становится меньше, чем ток фрикции прототипа или аналогов (см. фиг, 6). Число оборотов двигателя колеблется в окрестности точки d механической характеристики (см. фиг. 5).

На фиг. 6 представлен график изменения тока двигателя в соответствии с этапами, показанными пунктирной линией на фиг. 5. Из графика видно, что ток двигателя периодически затухает, стремясь к значению тока холостого хода.

Отличие работы стрелочного электропривода в варианте, представленном на фиг. 7, от предыдущего в том, что в начале пуска переводной механизм отключен, так как катушка 4 системы возбуждения зашунтирована контактом 20 центробежного реле числа оборотов 16 от источника питания 21 и двигателя 1 (см. 7, 8).

При достаточной скорости вращения м грузики 17, подпружиненные упругим элементом 18, воздействуют на толкатель 19, который размыкает контакт 20. После этого включается катушка 4 системы возбуждения, которая создает магнитный поток Ф (показан пунктирной линией) и включает переводной механизм. Так как катушка 4 соединена последовательно с обмотками двигателя 1, то при изменении момента на валу двигателя будет изменяться сила притяжения Ртр между зубцами 13 и 14 (см. фиг.

3), а значит при увеличении силы трогания будет автоматически увеличиваться максимальный момент переводного механизма, что повышает надежность работы и обеспе50

45 чивает оптимальное потребление электроэнергии.

В стрелочном электроприводе (см, фиг.

9) система возбуждения выполнена энергонезависимой и надежной в виде кольцевого магнита 22 с аксиальной намагниченностью, который создает магнитный поток Ф, показанный пунктирной линией. Направление намагниченности указано символами N, S. Магнитный поток замыкается по дискам

23, 24 и зубцам 25 и 26. Расположение кольцевого магнита 22 между дисками 23 и

24 позволяет обеспечить уровень требуемой силы трогания при минимуме расхода постоянных магнитов. Этапы работы при этом варианте исполнения стрелочного электропривода аналогичны первому случаю (см. выше).

Снабжение стрелочного электропривода системой возбуждения магнитного поля, которая размещена между поверхностями гайки и винта, наружный диаметр которого выполнен меньшим внутреннего диаметра гайки, позволяет генерировать один или несколько импульсов силы трогания при работе на упор. Причем число оборотов двигателя не уменьшается, как это имеет место у аналогов, а увеличивается, что приводит к снижению потребляемого тока, уменьшает вероятность выхода из строя обмоток двигателя и повышает надежность привода.

Поэтапное включение электродвигателя, а затем переводного механизма (см. фиг.

7, 8) облегчает условия пуска, снижает пусковой ток двигателя, позволяет автоматически увеличивать максимальный момент приводного механизма при увеличении силы трогания привода, что также повышает надежность работы, Формула изобретения

1. Стрелочный электропривод, содержащий установленный в корпусе электродвигатель, вал которого связан с одним концом вала переводного механизма, выполненного в виде винта, другой конец которого через подшипник связан с серьгой стрелочной тяги и охватываемый гайкой, и источник питания, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен электромагнитной катушкой, а гайка жестко закреплена на корпусе и выполнена с пазом, в котором размещена электромагнитная катушка, связанная с источником питания, при этом винт выполнен с наружным диаметром нарезки меньшим внутреннего диаметра нарезки гайки, 2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен центробежным оеле числа оборотов указанного винта, выполненного с пазом, внутри .: норого разме щена Электромаснитная катушка, (;B÷яаннай с источником питания через контакт центробежно о реле.

М лакс, шмаус

MтР, Р р пх

Пур ппм тр,2 тр.

1 687490

Ixм

Риг. 6

21

1 2

Гтр

23 25 3 22 ZG

Fpp