RU225610U1 - Устройство электропитания с фрикционной передачей для диагностирования технического состояния грузового вагона - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для преобразования динамических возмущений элементов железнодорожного подвижного состава в электрическую энергию, с последующим ее накоплением, например, в аккумуляторной батарее, и использованием полученной энергии для диагностирования технического состояния грузового вагона. Предложено устройство преобразования механической энергии в электрическую за счет вращения электрической машины, вал которой через храповой механизм и мультипликатор соединяется со штоком, совершающим возвратно-поступательные движения, вызываемые колебаниями кузова грузового вагона при его движении, отличающееся тем, что мультипликатор выполнен в виде нескольких фрикционных катков, которые вместе со штоком образуют многоступенчатую фрикционную передачу. Предлагаемое устройство позволяет обеспечивать электропитанием автономную работу средств диагностирования технического состояния грузового вагона на ходу поезда.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и предназначена для преобразования динамических возмущений элементов железнодорожного подвижного состава в электрическую энергию, с последующим ее накоплением, например, в аккумуляторной батарее, и использованием полученной энергии для диагностирования технического состояния грузового вагона.

Известна полезная модель «Бортовая система диагностики буксовых узлов железнодорожных грузовых вагонов» (патент РФ 121215, опубликован 20.10.2012 г., авторы Епифанов С.В., Епифанова Л.М.), содержащая блок обработки, записи и хранения информации, датчики частоты вращения, бесконтактную электрическую машину. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является контроль параметров технического состояния буксового узла в реальном времени и предотвращение возникновения его аварийного состояния. Источник питания данной системы представляет из себя: либо электрическую машину, ротор которой закреплен на валу колесной пары, а статор установлен в крышку буксового узла, либо электрическую машину, закрепленную на отрезке вала колесной пары, находящемся между колесами, либо электрическую машину, закрепленную на тележке, ось которой соединена с валом колесной пары.

Однако, данная система осуществляет контроль технического состояния только буксового узла, что затрудняет использование получаемой электрической энергии для диагностирования технического состояния остальных узлов грузового вагона. Также стоит отметить необходимость внедрения устройства в конструкцию колесной пары или буксы, что усложнит процесс их обслуживания в эксплуатации.

Известна полезная модель «Зарядное устройство блока хвостового грузового вагона» (патент РФ 140805, опубликован 20.05.2014 г., авторы: Кучеренко В.К., Сергеев Б.Б., Сергеев П.Б., Шлома Д.Н., Черников Е.А.), содержащая солнечную батарею. Используемый в устройстве источник питания позволяет преобразовать солнечную энергию в электрическую для зарядки аккумуляторной батареи блока хвостового вагона.

Однако, данный способ имеет низкую эффективность в районах страны, расположенных выше 60° северной широты, то есть с малой продолжительностью светового дня, а также при загрязнении светопоглощающей поверхности снегом и пылью.

Известно изобретение «Monitoring an axle of a railway vehicle» («Мониторинг оси железнодорожного транспортного средства», патент США US 11697442 B2, опубликован 02.06.2019 г., авторы Дэвид Винсент, Гай Раштон, Ренфан Луо, Адам Васенчук, Марк Томас, Мэтт Джонс), содержащее вибрационный электрогенератор с постоянными магнитами, закрепленный на колесной паре вагона, и преобразующий энергию механических колебаний, действующих на генератор при движении вагона, в электрическую. Данное устройство предназначено для беспроводного контроля элементов колесной пары железнодорожного вагона.

Однако, устройства с подобным принципом работы генерируют электроэнергию малой мощности, что не позволяет передавать получаемую в ходе диагностирования информацию на больше расстояния, например, на удаленный сервер с помощью GSM сети.

Известна полезная модель «Устройство электропитания для диагностирования технического состояния грузового вагона», выбранная в качестве прототипа (патент РФ 181774, опубликован 26.07.2018 г., авторы: Матяш Ю.И., Гаджиев И.А., Ададуров А.С, Григоришин К.Е.), содержащая зарядное устройство с батареей, пружину, шток с зубчатой рейкой, редуктор (мультипликатор), храповой механизм и генераторную часть (электрическую машину на постоянных магнитах). Принцип работы устройства заключается в перемещении штока с зубчатой рейкой, вызываемого колебаниями кузова вагона относительно неподрессоренных элементов тележки, что в конечном результате приводит к вращению вала электрической машины.

Однако, применяемая в конструкции зубчатая передача работает в условиях повышенных механических нагрузок, обусловленных необходимостью получения высокой частоты вращения электрической машины за счет большого передаточного числа передачи, что потребует выполнять ведомое зубчатое колесо небольшого диаметра, а также с малыммодулем зацепления, что приведет к уменьшению размера зубьев, т.е. к снижению их износостойкости. Также ускоренный износ зубьев будет возникать вследствие ударных нагрузок, возникающих, например, при прохождении вагоном рельсовых стыков, при наличии локальных износов на поверхности катания колес (ползуны, навары, выщербины) и др.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является преобразование динамических возмущений элементов подвижного состава в электрическую энергию для обеспечения электропитанием средств диагностирования грузового вагона.

В целях решения поставленной задачи предлагается устройство электропитания с фрикционной передачей для преобразования динамических возмущений, возникающих при колебаниях кузова грузового вагона относительно неподрессоренных элементов тележки, в электрическую энергию путем вращения ротора электрической машины с промежуточным преобразованием исходной механической энергии мультипликатором в виде многоступенчатой фрикционной передачи. Это позволяет повысить его ресурс за счет возможности проскальзывания фрикционных катков при чрезмерных и (или) ударных нагрузках.

При необходимости преобразования повышенной механической мощности, взаимное прижатие элементов фрикционной передачи может быть дополнительно увеличено за счет использования пружин, действующих на подвижные опоры катков.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием со ссылками на чертежи, где фиг. 1 - принципиальная схема предлагаемого устройства электропитания с фрикционной передачей для диагностирования технического состояния грузового вагона, фиг. 2 - схема взаимодействия предлагаемого устройства с грузовым вагоном.

Устройство электропитания с фрикционной передачей для диагностирования технического состояния грузового вагона на фиг. 1 состоит из зарядного устройства с батареей 1, пружины 2, штока 3, фрикционных катков многоступенчатого мультипликатора 4, храпового механизма 5, генераторной части 6 в виде электрической машины на постоянных магнитах и работает следующим образом.

При движении грузового вагона происходят колебания его кузова и, как следствие, колебания самого устройства, жестко закрепленного на рамевагона. В результате этого подпружиненный шток 3 начинает совершать возвратно-поступательные движения, которые через мультипликатор 4 приводят во вращение вал генераторной части 6, что в свою очередь обуславливает наведение ЭДС в катушках. Использование в конструкции храпового механизма 5 обеспечивает одностороннее вращение вала. Для накопления получаемой электрической энергии предусмотрено зарядное устройство с аккумуляторной батареей 1.

Взаимодействие устройства электропитания с грузовым вагоном показано на фиг.2, где изображены рессорное подвешивание 1, авторежим 2, хребтовая балка 3, устройство электропитания 4 и балочка авторежима 5.

Устройство электропитания 4 жестко закрепляется на кронштейне, приваренном к хребтовой балке рамы вагона 3 (аналогично авторежиму 2), благодаря чему обеспечивается совместное перемещение устройства и кузова при изменении прогиба рессорного подвешивания 1. При этом шток устройства электропитания в качестве своей опоры использует балочку авторежима 5.

Полученная электрическая энергия может быть использована для диагностирования технического состояния наиболее важных узлов грузового вагона, например, колесной пары, поглощающего аппарата и др., нарушение работоспособности которых может вызывать аварийный сход вагонов с рельсов.

Claims (2)

1. Устройство электропитания для диагностирования технического состояния грузового вагона, включающее в себя электрическую машину, вал которой через храповой механизм и мультипликатор соединяется со штоком, совершающим возвратно-поступательные движения, вызываемые колебаниями кузова вагона при его движении, отличающееся тем, что мультипликатор выполнен в виде нескольких фрикционных катков, которые вместе со штоком образуют многоступенчатую фрикционную передачу.

2. Устройство электропитания по п. 1, отличающееся тем, что элементы фрикционной передачи дополнительно прижимаются друг к другу за счет пружин.

Images