RU2181679C2

RU2181679C2 - Screw-type electric switch machine

Info

Publication number: RU2181679C2
Application number: RU98123440A
Authority: RU
Inventors: Е.Ю. Минаков
Original assignee: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: railway automatic control and telemechanics; electric switch machines. SUBSTANCE: electric switch machine has electric motor, coupling, rocking boll and screw pair, auxiliary units, and rack locking mechanism, all mounted in common case.. Rack locking mechanism incorporates lock body with two pairs of cams symmetrically held in position to form, together with body and rack, integral movable structure; pusher mounted for displacement along guide and rigidly coupled with rocking boll and screw pair nut provided with frictional nut travel limiters; and stop, all these components are coupled with round-section rack. EFFECT: simplified design, enhanced reliability and service life. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к стрелочным электроприводам железнодорожной автоматики и телемеханики и предназначено для перевода, замыкания и контроля положения остряков, крестовин с подвижным (поворотным) сердечником на железнодорожном транспорте и метрополитене. The invention relates to switch electric drives of railway automation and telemechanics, and is intended for translation, circuit and position control of wits, crosses with a movable (rotary) core in railway transport and the subway.

Известны стрелочные электроприводы, содержащие смонтированные в общем корпусе электродвигатель, понижающий многоступенчатый механический редуктор с фрикционной муфтой сцепления, главный вал с шестерней, находящийся в реечном зацеплении с рабочим шибером, автопереключателем ножевого типа, контрольными линейками, элементом обогрева [1]. Known switch actuators containing a motor mounted in a common housing, lowering a multi-stage mechanical gearbox with a friction clutch, a main shaft with gear, in rack mesh with a working gate, knife type automatic switch, control rulers, heating element [1].

Наряду с известными достоинствами эти устройства обладают рядом недостатков, обусловленных сложностью конструкции, наличием большого числа быстровращающихся узлов и деталей, элементов скольжения, требующих интенсивной смазки, имеющих повышенный износ, вероятность заклинивания шибера и других элементов и, как следствие, низкая надежность, малый ресурс работы электропривода, высокие эксплуатационные затраты. Along with the known advantages, these devices have a number of disadvantages due to the complexity of the design, the presence of a large number of rapidly rotating units and parts, sliding elements requiring intensive lubrication, with increased wear, the likelihood of jamming of the gate and other elements and, as a consequence, low reliability, short service life electric drive, high operating costs.

Известны также стрелочные электроприводы, где в качестве силового механизма применяются винтовые пары [2, 3], преобразующие вращательное движение в поступательное. Однако в полной мере они не исключают вышеперечисленные недостатки, приводящие иногда к опасным отказам. Switch electric drives are also known, where screw pairs are used as a power mechanism [2, 3], which convert rotational motion to translational. However, in full they do not exclude the above-mentioned shortcomings, sometimes leading to dangerous failures.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции, расширение области применения, унификации стрелочных электроприводов, сокращение эксплуатационных расходов, повышение общего КПД, надежности, срока службы и безопасности движения поездов. The aim of the present invention is to eliminate these drawbacks, simplifying the design, expanding the scope, unification of switch electric drives, reducing operating costs, increasing overall efficiency, reliability, durability and safety of train traffic.

Указанная цель достигается следующими техническими решениями:
- в стрелочном электроприводе применена шариковинтовая пара (ШВП) качения в качестве силового механизма, преобразующего вращательное движение в поступательное, имеющая фрикционные ограничители хода гайки и гашения кинетической энергии вращающихся и поступательно движущихся масс в электроприводе в конце перевода, работающие по принципу обгонной муфты;
- наличием трехэлементного механизма замыкания шибера в крайних положениях кулачкового типа симметричной установки с дублированием каналов замыкания шибера;
- конструкцией контрольной системы следящего типа, состоящей из блока выключателей и механизма контроля, построенной на принципе независимого контроля остряков стрелки и механизма замыкания шибера.The specified goal is achieved by the following technical solutions:
- a ball screw pair (ball screw) of rolling is used in the turnout electric drive as a power mechanism that converts rotational motion into translational movement, having friction limiters of the nut stroke and damping the kinetic energy of rotating and translationally moving masses in the electric drive at the end of the translation, operating on the principle of an overrunning clutch;
- the presence of a three-element gate closure mechanism in the extreme positions of the cam type of a symmetrical installation with duplication of the gate closure channels;
- the design of the control system of the tracking type, consisting of a block of switches and a control mechanism, built on the principle of independent control of the wits of the arrow and the gate locking mechanism.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема стрелочного электропривода; на фиг. 2 - фрикционный ограничитель хода гайки ШВП качения; на фиг. 3, 4, 5, - механизм замыкания шибера в работе и его крайних положениях; на фиг. 6 - кинематическая схема контрольной системы стрелочного электропривода. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a pointer electric drive; in FIG. 2 - friction limiter of the ball screw nuts; in FIG. 3, 4, 5, - the gate closure mechanism in operation and its extreme positions; in FIG. 6 is a kinematic diagram of a control system of a pointer electric drive.

Стрелочный электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель 1, кулачковую муфту 2, двухступенчатый цилиндрический редуктор, состоящий из ведущего вала 3, промежуточного вала 4 и ведомого вала 5, причем промежуточный вал 4 редуктора совмещен с фрикционной металлокерамической муфтой, ШВП качения 6, 7, фрикционные ограничители 8, 9 хода гайки 7 ШВП, механизм замыкания 10 шибера 11, контрольные линейки 12, 13 контрольную планку 14, автопереключатель 15, выполненный на базе микропереключателей. Узлы и детали стрелочного электропривода собраны в корпусе 16. Стрелочный электропривод имеет также вспомогательные узлы; курбельные заслонки 17, 18, клеммную колодку 19, контакты безопасности 20, ввод кабеля 21. Закрывается стрелочный электропривод крышкой. Switch electric drive (Fig. 1) contains an electric motor 1, a cam clutch 2, a two-stage cylindrical gearbox consisting of a drive shaft 3, an intermediate shaft 4 and a driven shaft 5, and the intermediate shaft 4 of the gearbox is combined with a friction metal-ceramic clutch, ball screw 6, 7, friction limiters 8, 9 of the ball screw nut 7, locking mechanism 10 of the gate 11, control bars 12, 13 control strip 14, auto switch 15, made on the basis of microswitches. The nodes and parts of the turnout electric drive are assembled in the housing 16. The turnout electric drive also has auxiliary nodes; the butterfly flaps 17, 18, the terminal block 19, the safety contacts 20, the cable entry 21. The switch motor closes with a cover.

Фрикционный ограничитель 8, 9 хода гайки ШВП качения состоит из втулки 22 (фиг. 2), напрессованной на винт 6 со шпонкой 23, подвижного диска 24 с шарнирно закрепленными зубьями 25, двух фрикционных колец 26, 27, двух неподвижных шайб 28, 29, тарельчатой пружины 30 и прижимной гайки 31, фрикционные гасители напрессовываются на оба конца винта 6 установленного в корпусе 16. The friction limiter 8, 9 of the ball screw nut movement consists of a sleeve 22 (Fig. 2), pressed onto a screw 6 with a key 23, a movable disk 24 with pivotally fixed teeth 25, two friction rings 26, 27, two stationary washers 28, 29, disk spring 30 and clamping nut 31, friction dampers are pressed onto both ends of the screw 6 installed in the housing 16.

Механизм замыкания шибера (фиг. 3, 4, 5) состоит из самого шибера 11 круглого сечения, корпуса замка 32, 33, который удерживает симметрично две пары кулачков 34, 35, 36, 37 и шибер 11 в единой подвижной конструкции, толкателя 38, имеющего жесткую связь с гайкой 7 ШВП качения, двух упоров 39, 40, установленных в корпусе электропривода. The gate locking mechanism (Fig. 3, 4, 5) consists of the gate itself 11 of circular cross section, the lock housing 32, 33, which holds symmetrically two pairs of cams 34, 35, 36, 37 and the gate 11 in a single movable structure, the pusher 38, having a rigid connection with the nut 7 ball screw, two stops 39, 40 installed in the housing of the electric drive.

Контрольная система электропривода состоит (фиг. 6) из блоков микропереключателей 41, 42, толкателей 43, 44, прижимающих контрольные линейки 12, 13 и контрольную планку 14, роликами 45, 46, 47, 48 при помощи пружины 49, 50, причем, контрольные линейки выполнены составными, позволяющими обеспечивать в экстремальных условиях вырыв внешней части 51, при этом внутренняя часть 12 (13), удерживаемая ранее с внешней частью 51 при помощи сухаря 54, остается в приводе, обеспечивая положение "потерю контроля" стрелки. С толкателями шарнирно связаны коромысла 52, 53, воздействующие на микропереключатели 41, 42. The control electric drive system (Fig. 6) consists of blocks of microswitches 41, 42, pushers 43, 44, pressing the control bars 12, 13 and the control strip 14, with rollers 45, 46, 47, 48 by means of a spring 49, 50, and the control the rulers are made integral, allowing under extreme conditions to break out the outer part 51, while the inner part 12 (13), previously held with the outer part 51 by means of a cracker 54, remains in the drive, providing the position of "loss of control" of the arrow. Rockers 52, 53, acting on microswitches 41, 42, are pivotally connected to the pushers.

Сопоставительный анализ показывает, что указанные отличия заявленного устройства от прототипа представляют ряд новых признаков, что обуславливает его соответствие критерию "новизна". A comparative analysis shows that these differences of the claimed device from the prototype represent a number of new features, which determines its compliance with the criterion of "novelty."

В патентной и научно-технической литературе решений со сходными отличительными признаками не обнаружено. В связи с этим делается вывод о соответствии заявлению изобретения критерию "существенные отличия". In the patent and scientific and technical literature, solutions with similar distinctive features were not found. In this regard, it is concluded that the application of the invention meets the criterion of "significant differences".

Работает стрелочный электропривод следующим образом. A pointer electric drive operates as follows.

При вращении ротора электродвигателя 1 (фиг. 1) посредством кулачковой муфты 2, двухступенчатого редуктора, состоящего из ведущего вала 3, промежуточного вала 4 и ведомого вала 5, вращение передается на винт 6, где вращательное движение винта преобразуется в поступательное движение гайки 7 вдоль винта. Гайка 7 кинематически связана с механизмом замыкания 10 шибера 11. При поступательном движении гайки 7 толкатель 38 (фиг. 3), движущийся поступательно слева направо, упирается в кулачки 34, и 35 в точке "А", пытаясь повернуть их на своей оси. Однако, этому препятствуют упоры 39 и 40, в поверхность "В" и "Г" которых упираются кулачки. Поступательное движение толкателя 38 приводит к поступательному движению кулачков 34 и 35, закрепленных в корпусе 32 и 33 механизма замыкания шибера, и соответственно шибера 11. В конце перевода кулачки 34, 35 выходят за пределы поверхности "В" и "Г" упоров 39 и 40, поворачиваются на своей оси под действием толкателя 38 и входят в контакт с этими же упорами поверхностями "Д" и "Е" (фиг. 4), а толкатель замыкает место, контактируя с поверхностью кулачков "Ж" и "З", и, тем самым, замыкает их. Шибер заперт в крайнем правом положении. When the rotor of the electric motor 1 (Fig. 1) is rotated by means of a cam clutch 2, a two-stage gearbox consisting of a drive shaft 3, an intermediate shaft 4 and a driven shaft 5, the rotation is transmitted to the screw 6, where the rotational movement of the screw is converted into the translational movement of the nut 7 along the screw . The nut 7 is kinematically connected with the locking mechanism 10 of the gate 11. With the forward movement of the nut 7, the pusher 38 (Fig. 3), moving progressively from left to right, rests on the cams 34, and 35 at point “A”, trying to rotate them on its axis. However, the stops 39 and 40 prevent this, the cams abut against the surface "B" and "G". The translational movement of the pusher 38 leads to the translational movement of the cams 34 and 35, mounted in the housing 32 and 33 of the gate closing mechanism, and accordingly the gate 11. At the end of the translation, the cams 34, 35 extend beyond the surface "B" and "G" of the stops 39 and 40 , rotate on their axis under the action of the pusher 38 and come into contact with the same stops surfaces "D" and "E" (Fig. 4), and the pusher closes the place in contact with the surface of the cams "G" and "Z", and, thereby closes them. The gate is locked in the far right position.

Для того, чтобы осуществлялся перевод шибера в другое крайнее положение (фиг. 5) необходимо толкателю 38 двигаться справа налево до упора о кулачки 36 и 37, освободив кулачки 34 и 35 для поворота, и, тем самым, разомкнув шибер. Дальнейший процесс перевода и запирания шибера идет аналогично предшествующему. In order to transfer the gate to another extreme position (Fig. 5), it is necessary for the pusher 38 to move from right to left until it stops against the cams 36 and 37, freeing the cams 34 and 35 for rotation, and thereby opening the gate. The further process of translating and locking the gate is similar to the previous one.

Работа фрикционных ограничителей хода гайки по погашению кинетической энергии вращающихся и поступательно движущихся масс заключается в следующем: при вращении винта 6 гайка 7 в корпусе перемещается поступательно на (фиг. 2 справа налево). После окончания перевода и при отключении двигателя они по инерции продолжают свое движение. На корпусе гайки имеется планка 55, которая совершает движение заодно с гайкой и при своем движении входит в зацепление с зубом 25 подвижного диска 24 фрикционного ограничителя, тот, в свою очередь, упруго зажат фрикционными кольцами 26, 27 между неподвижными шайбами 28, 29, вращающимися заодно с винтом 6 ШВП. В момент зацепления зуба 25 и планки происходит срыв фрикционного сцепления подвижного диска 24, и дальнейшее движение гайки 7 и винта 6 ШВП идет с преодолением сил трения, т. е. гашением кинетической энергии. Эффективность торможения регулируется путем затяжки тарельчатой пружины 30 при помощи прижимной гайки 31. The work of the friction limiters of the nut stroke to repay the kinetic energy of rotating and translationally moving masses is as follows: when the screw 6 is rotated, the nut 7 in the housing moves translationally on (Fig. 2 from right to left). After the end of the transfer and when the engine is turned off, they continue to move by inertia. On the nut body there is a strap 55, which moves along with the nut and, when it moves, is engaged with the tooth 25 of the movable disk 24 of the friction limiter, which, in turn, is elastically clamped by the friction rings 26, 27 between the stationary washers 28, 29 rotating at the same time with the screw 6 ball screw. At the moment of engagement of the tooth 25 and the bar, the friction clutch of the movable disk 24 breaks down, and the further movement of the nut 7 and the screw 6 of the ball screw drives the friction forces, that is, the extinction of kinetic energy. The braking performance is adjusted by tightening the cup spring 30 with the clamping nut 31.

Контрольная система отключает автопереключателем 15 электродвигатель 1 при полном переводе стрелки и замыкании шибера 11, получая эту информацию от остряков посредством контрольных линеек 12, 13 и контрольной планки 14. The control system turns off the motor 1 with the automatic switch 15 when the arrow is fully turned and the gate 11 is closed, receiving this information from the witters through the control rulers 12, 13 and the control bar 14.

Таким образом, в описываемом стрелочном электроприводе благодаря применению ШВП качения, механизма замыкания шибера кулачкового типа симметричной установки, фрикционных ограничителей хода гайки ШВП качения одностороннего действия, работающих по принципу обгонной муфты, конструкции контрольной системы следящего типа, построенной на принципе независимого контроля остряков стрелки с составными контрольными линейками, и механизму замыкания шибера в крайних положениях кулачкового трехэлементного типа симметричной установки с дублированием каналов замыкания шибера упрощается конструкция электропривода, позволяющая расширить область его применения, унификацию, снизить эксплуатационные расходы, повысить общий КПД электропривода, его надежность, срок службы и безопасность движения поездов. Thus, in the described turnout electric drive due to the use of ballscrews, a cam-type slide locking mechanism of a symmetrical installation, friction limiters of the ball screw nut movement, single-acting, working on the principle of an overrunning clutch, the design of a follow-up type control system, built on the principle of independent control of arrow points with composite control rulers, and the gate closure mechanism in the extreme positions of the three-element cam type symmetrical installation with double By inserting gate closure channels, the design of the electric drive is simplified, which allows to expand its scope, unification, reduce operating costs, increase the overall efficiency of the electric drive, its reliability, service life and train safety.

Claims

1. An arrow electric drive comprising an electric motor mounted in a common housing, a coupling, ball screws, auxiliary units, characterized in that it is equipped with a gate locking mechanism including a lock case connected to a circular gate, in which two pairs of cams are held symmetrically and together with the casing and the gate, they represent a single movable structure, a pusher made with the possibility of movement along the guide and having a rigid connection with the ball screw nut having friction stroke limiters nuts, and emphasis.

2. The arrow electric drive according to claim 1, characterized in that it comprises a follow-up control system based on the independent control of the wits and the gate locking mechanism.