Электроприводы. Стрелочными электроприводами
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ЦИКЛ №1 Лабораторная работа №1 – 1 ИЗУЧЕНИЕ СТРЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ Цель работы Изучить конструкцию и работу стрелочных приводов, применяемых в электрической централизации. Основные сведения Стрелочные приводы предназначены для перевода, запирания и контроля положения централизованных стрелок. Согласно правилам технической эксплуатации железных дорог (IIТЭ), стрелочные приводы и замыкатели всех видов должны удовлетворять следую- щим требованиям: − обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижа- того остряка к рамному рельсу; − не допускать замыкания стрелки при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более; − отводить отжатый остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм. Для осуществления дистанционного управления стрелками конструкция приводов должна обеспечивать перевод с контролем плюсового, минусового и среднего положений стрелки на посту управления. В процессе эксплуатации возможно попадание посторонних предметов между переводимым остряком и рамным рельсом, препятствующее нормаль- ному переводу. Поэтому в конструкции привода необходимо предусматривать защиту от перегрузок и возможность обратного перевода (реверсирования) стрелки из среднего положения в любое крайнее. Стрелочные приводы должны допускать перевод стрелки вручную. Лабораторная работа №1–1 – 43 Кроме того, приводы должны иметь простое обслуживание, обеспечивать возможность быстрой замены неисправных частей, иметь унифицированные узлы, минимальные габариты, массу и стоимость и отвечать требованиям, вы- текающим из специфики эксплуатационных условий. Стрелочные приводы классифицируют по следующим параметрам (рис. ЛР1.1): − виду потребляемой энергии; − времени перевода стрелки; − виду запирания; − виду восприятия взреза стрелки; − виду коммутации рабочих контрольных цепей. По виду потребляемой энергии различают: − электрогидравлические; − электропневматические; − электрические: электромеханические и электромагнитные. Электрогидравлические и электропневматические стрелочные приводы основаны на применении гидравлических и пневматических двигателей, кото- рые преобразуют энергию жидкости или сжатого воздуха в механическую ра- боту. В этих приводах жидкость или сжатый воздух используются для перевода стрелки, а для контроля их положения и управления используется электриче- ская энергия. Эти приводы просты, надежны. Их недостаток заключается в том, что нужно периодически промывать компрессоры и разводящую сеть. Электромеханические приводы основаны на преобразовании электриче- ской энергии в механическую работу с помощью двигателей постоянного или переменного тока. Эти приводы в настоящее время применяются и широко внедряются на сети железных дорог нашей страны. Электромагнитные приводы преобразуют электрическую энергию в ме- ханическую с помощью соленоидов. Соленоидные двигатели в настоящее Лабораторная работа № 1–1 – 44 Рис. ЛР1.1. Классификация стрелочных приводов Лабораторная работа №1–1 – 45 время в основном применяются на городском транспорте для перевода трам- вайных стрелок. По времени перевода стрелочные приводы делят на: быстродействующие, нормальнодействующие и медленнодействующие. В быстродействующих при- водах время перевода стрелки до 1с. Они применяются на сортировочных гор- ках и в маневровых районах. Нормальнодействующие приводы имеют время перевода до 10с, а медленнодействующие –более 10с. Нормальнодействующие стрелочные приводы применяются для установки поездных и маневровых мар- шрутов, а медленнодействующие – только для установки поездных маршрутов. По виду запирания приводы различают с внешним и внутренним запира- нием. В случае внешнего запирания устройство запирания устанавливается внутри колеи, а при внутреннем – внутри привода запирается рабочая тяга. По виду восприятия взреза стрелки, т.е. ее принудительного перевода ре- бордами колес поезда при пошерстном движении различают приводы взрезные и невзрезные. Взрезные приводы имеют взрезное устройство, которое предот- вращает разрушение механизма привода при взрезе стрелки. Взрезные приводы могут быть фиксаторного типа или с гибкой связью. Привод фиксаторного типа стопорится в крайних положениях фиксаторами. Между ведущим и ведомым валом привода устраивается нежесткое соединение при гибкой связи. По виду коммутации различают контактные и бесконтактные стрелочные приводы. Контактные автопереключатели ненадежны – теряется контакт, они подвержены механическому износу, подгорают, при низких температурах часто отказывают вследствие обледенения или индевения контактов. Применяются бесконтактные автопереключатели, в которых используются герконовые пере- ключающие элементы. На железных дорогах Российской Федерации применяются электропри- воды с внутренним замыканием невзрезные серии СП, взрезные серии СПВ и винтовые невзрезные серии ВСП. Лабораторная работа №1–1 – 46 До 1960 г. выпускались электроприводы типа СП-1, с 1960 г. по 1970 г. изготавливались электроприводы СП-2. Электроприводы СП-1 и СП-2 отлича- ются тем, что имеют иную конструкцию редуктора, фрикционное сцепление с вала электродвигателя перенесено на вал редуктора. С 1970 г. изготавливались электроприводы СП-2Р с раздельным крепле- нием рабочих и контрольных тяг с остряками стрелок. Электропривод СП-2Р по конструкции и характеристикам аналогичен электроприводу СП-2. Основ- ные характеристики электроприводов типов СП-2 и СП-2Р: общее передаточ- ное число – 55, максимальное тяговое усилие – 3500 Н, максимальное время перевода – 4 с, масса – 150 кг. С 1973 г. взамен электроприводов СП-2Р начали выпускать стрелочный электропривод СП-3, который имеет передаточное число 70, тяговое усилие до 6000 Н, максимальное время перевода 7 с, массу 165 кг. Электропитание произ- водится постоянным током при номинальных напряжениях 30, 100, 110 и 160 В и переменным током 50 Гц напряжением 127 и 220 В. Электропривод СП-8 имеет те же характеристики, что и СП-3, но элек- тропитание его трехфазного двигателя – 110 и 190 В. Кроме того, в приводе СП-3 предусмотрен электрический обогрев как средство против индевения кон- тактной системы. Основным отличием электропривода СП-6, который выпускается с 1982 г., от СП-3 является применение редуктора со встроенным фрикционом в корпус редуктора. Брянским заводом с 1993 г. начался выпуск электроприводов СП-6М вме- сто СП-6. Для высокоскоростного движения выпускается электропривод СП-12 для работы с внешним замыкателем. Главным отличием электропривода СП-12 от СП-6М является другой ход шибера и контрольных линеек и то, что запирание прижатого остряка осуществляется внешним замыкателем, а удержание отве- денного остряка – с помощью внутреннего замыкателя. Лабораторная работа №1–1 – 47 С 1995 года Брянский завод начал выпускать бесконтактные горочные электроприводы СПГБ-4Б вместо СПГБ-4М, а с 1999 года – новые винтовые невзрезные электроприводы с внутренним замыкателем типа ВСП. На сортировочных горках и в маневровых районах, где требуется уско- ренный перевод стрелок, используются невзрезные электроприводы: с контакт- ным автопереключателем – типов СПГ-2, СПГ-3 и СПГ-3М, с бесконтактным автопереключателем – типов СПГБ-4, СПГБ-4М и СПГБ-4Б. Электроприводы типов СПГ-2 и СПГ-3 имеют конструкцию, аналогич- ную соответственно электроприводам СП-2 и СП-3, но с целью увеличения скорости перевода стрелки уменьшены передаточные числа редукторов. Пере- даточное число редуктора привода СПГ-2 составляет 43, а привода СПГ-3 – 35. Для сортировочных горок на базе электропривода СП-3 были разработаны бес- контактные электроприводы типа СПГБ-4, на базе электропривода СП-6 – кон- тактные электроприводы типа СПГ-3М и бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4М и на базе электропривода СП-6М – бесконтактные электроприводы типа СПГБ-4Б. В настоящее время выпускаются горочные электроприводы только типа СПГБ-4Б. Ранее выпускавшиеся электроприводы взрезного типа серии СПВ осуще- ствляют раздельный перевод остряков стрелки и внутреннее замыкание только прижатого остряка. До 1974 г. изготавливались электроприводы типа СПВ-5. С 1974 г. по 1990 г. выпускались электроприводы СПВ-6, в которых использован закрытый редуктор с фрикционом от привода типа СП-3. Применение новых конструкций стрелочных переводов из рельсов тяже- лых типов с гибкими остряками, жестко связанными между собой тягами, ис- ключили возможность применения электроприводов серии СПВ, требующих обязательно раздельного хода остряков, производство электроприводов серии СПВ было прекращено. Лабораторная работа №1–1 – 48 Таким образом, в настоящее время для магистрального железнодорожно- го транспорта выпускаются промышленностью электроприводы СП-6М, СП-12 и ВСП-150 и горочные СПГБ-4Б. Невзрезные стрелочные электроприводы Невзрезные электроприводы осуществляют совместный перевод и одно- временное замыкание обоих остряков стрелки. Все приводы модификации СП имеют унифицированную конструкцию, основными частями которой являются (рис. ЛР1.2): − корпус (1); − электродвигатель (2); − блокировочная заслонка с контактом (3); − редуктор (5), совмещенный с фрикционной муфтой (4); − контрольные линейки (6 и 7); − рабочая линейка (шибер 8), связанная с шиберной шестерней (10); − блок автопереключателя (9); − обогревательный элемент (11). Механическая передача привода имеет четыре каскада и преобразует вращательное движение вала электродвигателя в поступательное движение ши- бера. Первые два каскада передачи оформлены в виде закрытого редуктора, ос- тальные каскады – открытого типа. При нормальном переводе вращение якоря двигателя 2 передается шестерням 12 и 14 (первый каскад), а затем шестерням 13 и 15 (второй каскад) редуктора. Шестерня 15 редуктора свободно насажена на своем валу, однако жестко связа- на с корпусом фрикциона 4, который за счет сил трения передает вращение на вал 16. На этом валу закреплена шестерня 17, связанная с зубчатым колесом 18 (третий каскад). Через зубчатое колесо вращение передается валу 19 и шибер- ной шестерне 10, которая перемещает шибер 8 (четвертый каскад) и вместе с ним – рабочую тягу и остряки стрелки. Лабораторная работа №1–1 – 49 Рис. ЛР1.2. Конструкция привода типа СП Рис. ЛР1.3. Конструкция фрикциона Лабораторная работа №1–1 – 50 Фрикционное сцепление (рис. ЛР1.3) служит для защиты обмоток дви- гателя от перегрузки. Корпус 3 фрикциона жестко связан с последней шестер- ней 1 редуктора и вместе с ней свободно насажен на вал 2. Внутри корпуса размещено четыре подвижных чугунных диска 6, жестко закрепленных шпон- ками 5 с корпусом, и четыре неподвижных стальных диска 7, закрепленных на втулке 4 вала 2. Чугунные и стальные диски чередуются между собой. После дисков на оси размещаются тарельчатые пружины 8, кольцо 9, втулка 10, регу- лировочная гайка 12 и крышка 11. Регулировочная гайка, сжимая набор дисков, создает между ними упругую связь за счет сил трения. При правильной регули- ровке фрикцион должен передавать вращающий момент, обеспечивающий но- минальную величину усилий на рабочем шибере. С этой целью с помощью ре- гулировочной гайки добиваются, чтобы в режиме работы на фрикцию потреб- ляемый ток превышал ток нормального перевода на 25—30%. Такая регулиров- ка обеспечивает надежный перевод исправной стрелки и гарантирует защиту электродвигателя от перегрузки при застопоривании остряков по какой-либо причине. Детально связь зубчатого колеса с главным валом показана на рис. ЛР1.4. На ступице 3 данного колеса имеется вырез 5 и выступ 4. Этот выступ входит в вырез диска 8 главного вала 19 с некоторым зазором между боковыми гранями, поэтому вращение от зубчатого колеса на главный вал передается не сразу, а после повотора колеса на 46 °. Холостой ход привода необходим для разгона электродвигателя и переключения контактов автопереключателя. При повороте ступицы 3 из ее выреза 5 выталкивается ролик 6 упорного рычага 9. Рычаг поднимается, освобождает диск 8 главного вала и одновремен- но роликом 11 поворачивает кулачок 14 автопереключателя. Контактный нож размыкает контрольную цепь прежнего положения стрелки и замыкает рабочую цепь для обратного перевода. Одновременно нижний конец кулачка 14 освобо- ждает контрольные линейки 13. Лабораторная работа №1–1 – 51 Рис. ЛР1.4. Связь зубчатого колеса с главным валом Рис. ЛР1.5. Внутренний замыкатель Лабораторная работа №1–1 – 52 Во время перевода ножевые рычаги замыкают рабочие (внешние) контак- ты автопереключателя, поскольку ролики 6 и 7 под действием пружин прижаты к цилиндрической поверхности ступицы колеса. В конце перевода ролик 7 по- падает в вырез 5. Если оба остряка переведены, то вырезы контрольных линеек совмещаются и нижний конец кулачка 15 западает в совмещенные вырезы, а ножевой переключатель обрывает рабочие контакты в цепи злектродвигателя и замыкает контрольные (внутренние) контакты в цепи, контролирующей пере- веденное положение стрелки. Головка рычага 10 опускается в вырез диска главного вала и запирает его. При взрезе контрольные линейки перемещаются и скошенная грань ли- нейки отжатого остряка выталкивает запавший кулачок в среднее положение. В случае разъединения с остряками рабочей или одной из контрольных тяг вырезы контрольных линеек не совмещаются, кулачок автопереключателя занимает среднее положение и не замыкает контрольных контактов. Внутренний замыкатель (рис.ЛР1.5) осуществляет запирание остряков в крайних положениях с помощью скошенного зуба шибера, в который упирается последний спиленный зуб шиберной шестерни. Отпирание шибера происходит в начале работы передачи, когда шибер- ная шестерня повернется на угол 20 ° и боковой гранью спиленного зуба начи- нает перемещать шибер, зубцы которого в дальнейшем входят в зацепление с нормальными зубьями шестерни главного вала. В конце перевода стрелки ши- бер выходит из зацепления, а спиленный зуб шестерни, повернувшись еще на 16 °, находит на скошенный зуб шибера и запирает остряки стрелки в крайнем положении. Для обеспечения нормального перевода стрелки необходим ход шибера 152 мм и поворот главного вала на 280 °. Первое ограничительное устройство поворота главного вала исполнено в виде выступа шиберной шестерни, кото- рый упирается в плоскость шибера при крайнем положении запирающего уст- ройства. Второе ограничительное устройство предусмотрено на зубчатом коле- Лабораторная работа №1–1 – 53 се (см. рис. ЛР1.4) и выполнено в форме сегментного выступа 2, который упи- рается в ограничитель 1 на корпусе привода. Второе ограничительное устрой- ство гасит в конце перевода кинетическую энергию механизма передачи. Взрезные стрелочные электроприводы Основные показатели взрезных приводов: максимальное тяговое усилие 3000 Н, максимальное время перевода 5 с, масса 195 кг. Электропривод СПВ-5 имеет следующие основные части (рис. ЛР1.6): − электродвигатель (1); − зубчатая механическая передача (2 – 3, 4 – 5, 8 – 11); − фрикционная муфта (6), связанная с редуктором валом (7); − взрезное сцепление (14), передающее вращение главному валу (12) с ши- берными шестернями (9 и 10); − рабочие линейки (шиберы 9А и 10А); − контрольные линейки 11А и 12А; − механический автопереключатель с кулачками (15 и 16); − предохранительная (курбельная) заслонка (17) с электрическим контактом. Взрезное устройство служит для защиты привода от механических по- вреждений при взрезе стрелки, за счет наличия нежесткой связи между главным валом и редуктором. Взрезное сцепление (рис. ЛР1.7) состоит из полого бара- бана (1), внутри которого размещены основание (4), ползуны (2) и взрезные пружины (3). Основание жестко связано с главным валом, а ролики ползунов под действием взрезных пружин входят в вырезы корпуса барабана, осуществ- ляя упругую связь последнего с главным валом. Со стороны редуктора к барабану приложен отпирающий диск (6), в вы- рез которого помещен отпирающий кулачок (7) шестерни (5) редуктора. С дру- гой стороны взрезное сцепление закрыто крышкой (8) с фиксатором (9), кото- рый прижимается плоской пружиной к основанию. Лабораторная работа №1–1 – 54 Рис. ЛР1.6. Взрезной стрелочный электропривод Рис. ЛР1.7. Взрезное устройство Лабораторная работа №1–1 – 55 При крайнем положении остряков стрелки барабан взрезного сцепления заперт рычагом (рис. 1.8.а), запавшим в глубокий вырез (в данном случае рыча- гом 11). Второй запирающий рычаг (10) упирается в выступающий из выреза барабана конец ползуна и находится в верхнем положении. В начале перевода отпирающий кулачок (7) на шестерне редуктора, выжимая ролик запавшего рычага (11), поднимает его и освобождает от замыкания барабан (1). Нижняя часть (17) запирающего рычага переключает контактные ножи автопереключа- теля, обрывает контрольную цепь и подготавливает рабочую цепь электродви- гателя для обратного перевода стрелки. В конце перевода запирающий рычаг (10) западает в глубокий вырез ба- рабана, запрет его и переключит кулачок автопереключателя (16) в контрольное положение. При этом нижняя часть кулачка должна находиться в совмещенных вырезах контрольных линеек (11А и 12А). В случае взреза стрелки (рис. 1.8.б) усилия от колесной пары через отжа- тый остряк, шибер, шиберную шестерню и главный вал прикладываются к ба- рабану. Запертый рычагом (11) барабан остается неподвижным, а ползуны сжимая взрезные пружины, сближаются, выходят из зацепления с корпусом ба- рабана и поворачиваются вместе с основанием и главным валом. При повороте основания (4) относительно корпуса в его кольцевой вырез западает фиксатор (14), блокирующий состояние взрезного устройства. Явление взреза фиксируется также автопереключателем. После смещения ползуна запирающий рычаг (10) теряет опору, опускается в мелкое углубление барабана и выводит своей нижней частью рычаг (16) в среднее положение. Од- новременно шайба (18), поворачиваясь вместе с главным валом, своей несре- занной частью нажимает на стержень (20), который выводит кулачок (15) авто- переключателя в среднее положение. Оба кулачка автопереключателя занимают среднее положение, размыкаются все цепи, теряется контроль и управление стрелкой. Лабораторная работа №1–1 – 56 а) б) Рис. ЛР1.8. Взрезное устройство при нормальном положении стрелки а) и при взрезе б) |