Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тяговые аппараты и электрическое оборудование. Курс лекций
.pdf
8 9 10
7
6
5
4
3
2
11
12
13
14
1
15
Рисунок 3.17 – Контакторный элемент выключающего типа
группового переключателя 1KHD1 электровоза ЧС2Т:
1 – изоляционные установочные рейки; 2 – контактодержатель;
3 – сердечник дугогасительной катушки; 4 – обмотка дугогасительной
катушки; 5 – камера; 6 – контакты; 7 – стальной полюс; 8 – подвижный
контактодержатель; 9 – валики; 10 – гибкий шунт; 11 – рычаг; 12 – ролик;
13 – кулачковая шайба; 14 – изоляционная втулка; 15 – выводная шина
4
3
2
1
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Рисунок 3.18 – Тормозной переключатель ПТ-022 электровоза ВЛ11М
с переключающими контакторными элементами:
1 – тяга блокировочного вала; 2 – пневматический привод;
3 – шестерня; 4 – вентиль; 5 – сварной каркас; 6 – силовой элемент;
7 – подвижный контакт; 8 – узел подшипника; 9 – стальной вал;
10 – кулачковая шайба; 11 – притирающая пружина;
12 – палец блок-контакта; 13 – изоляционная планка;
14 – неподвижный контакт; 15 – гибкий шунт; 16 – выводная шина
61
(МС)
(М'С)
М
MAX
MAX
С
М'
С
М
С
М
СУ
0 α
α
1
α'
1
Рисунок 3.19 – Диаграмма моментов сил сопротивления движению ролика
по поверхности кулачковой шайбы
Помимо моментов сил сопротивления, вызываемых взаимодей-
ствием механизма кулачковых контакторов с шайбами кулачкового
вала, на групповой вал в заключительной стадии поворота к фиксированной позиции действуют также моменты сил, вызванных различными устройствами фиксации, обеспечивающими установку вала
в этой позиции. Механизмы фиксации имеют различное исполнение
в зависимости от вида привода и требований к нему.
Полный момент сил сопротивления групповых контакторов мож-
но получить, суммируя кривые моментов сопротивления отдельных кулачковых контакторов при одинаковых углах поворота. Чтобы уменьшить максимальный момент группового привода, следует
избегать одновременного включения и выключения нескольких контакторных элементов, иначе будут суммироваться несколько максимальных значений при одинаковых углах поворота. Вращающий
момент, приложенный к кулачковому валу, должен превышать суммарный момент сил сопротивления (на 15…20 %), а момент силы,
фиксирующей привод, – максимальное значение момента сопротивления при подходе к фиксированной позиции [3].
3.4.4 Трехпозиционные переключатели
Примером трехпозиционного переключателя может служить пнев-
матический привод группового переключателя электровозов ВЛ23. Этот
62
привод имеет три фиксированных положения вала, соответствующих
последовательному, последовательно-параллельному и параллельному соединениям двигателей (рисунок 3.20). Фиксация здесь достигается применением трех поршней: двух одинакового диаметра, связанных
зубчатой рейкой, и третьего свободного поршня большего диаметра.
В позиции I вала сжатый воздух подается в правую часть цилиндра
и два жестко связанных поршня находятся в крайнем левом положении.
В позиции II сжатый воздух поступает в правую и левую части цилиндра, но преобладает давление на поршень, имеющий большую площадь,
который занимает крайнее правое положение; два других поршня займут среднее положение. В позиции III сжатый воздух подается в среднюю часть цилиндра, а правая часть цилиндра соединяется с атмосферой; сдвоенные поршни перемещаются в правую часть цилиндра.
I
II
III
Рисунок 3.20 – Работа трехпозиционного
пневматического привода
3.4.5 Многопозиционные переключатели
Аппараты, у которых количество рабочих позиций составляет
от 4 до 40, называются многопозиционными. В настоящее время
63
силовые многопозиционные переключатели можно встретить на всех
а
электровозах переменного тока (серии ВЛ80С, ВЛ80Т, 2ЭС5К, ВЛ65,
ЭП1, ЧС4Т, ЧС8 и др.), пассажирских электровозах постоянного тока
(ЧС2, ЧС2Т), электропоездах (все серии).
Многопозиционные переключатели с электропневматическим
приводом применяются на электровозах чехословацкой постройки
и моторвагонном подвижном составе.
На электровозах ЧС2 и ЧС2Т установлены групповые переклю-
чатели 18КН и 1KHD1 соответственно (рисунок 3.21), обеспечивающие работу тяговых двигателей на всех соединениях.
7
6
5
4
3
8
9
10
2
11
б
15
13
1
1314
1
12
3
4
5
1
6
Рисунок 3.21 – Групповые многопозиционные переключатели 1KND1 (а)
и 18КН (б) электровоза ЧС2:
1 – изоляционная рейка; 2 – контакторный элемент без дугогашения;
3 – рама с блоком дугогасительных камер; 4 – запирающий рычаг;
5 – контакторный элемент с камерой; 6,8,9 – боковины каркаса;
7 – соединительная труба; 10 – пневматический привод;
11 – блок-контакты; 12 – вал; 13 – кронштейн; 14 – редуктор;
15 – пружины подъема камер; 16 – диск с указанием позиций
64
16
1211
Для привода этих переключателей применяют пневматический
четырехцилиндровый поршневой двигатель с V-образным расположением цилиндров, клапанная система которого управляется
электромагнитными вентилями. Диаграмма заполнения цилиндров
сжатым воздухом и включения вентилей в пределах одного оборота
коленчатого вала при работе приведена на рисунке 3.22.
047
1
3
048
II III IV
3
4
1 2
Рисунок 3.22 – Кинематическая схема и порядок работы цилиндров
пневмопривода переключателей 1KND1, 18КН:
1… 4 – номера цилиндров; 047, 048 – вентили;
I…IV – фиксированные положения привода
2
4
2
3
1
4
048 047
I
1
3
2
4
Привод является реверсивным, т. е. при возврате в нулевую пози-
цию все процессы протекают в обратной последовательности. В пределах одного оборота вала привод имеет четыре позиции, что требует
применения редуктора между коленчатым и кулачковым валами. Четкость фиксаций позиций обеспечивается соответствующим временем перехода с одной на другую и набора всех позиций. Время перехода должно быть не менее 90…100 мс, время прохождения всех 32-х
позиций группового контроллера составляет 17 ± 2 с.
Время перехода можно регулировать, изменяя диаметр проходно-
го отверстия в прокладке между крышкой и цилиндром. В некоторых конструкциях в основных цилиндрах для уточнения фиксации
положений привода предусматривают еще и вспомогательные отверстия, гасящие кинетическую энергию дополнительным трением
и компрессией сжатого в них воздуха.
65
Для моторных вагонов электропоездов, где групповые аппараты
3 4 5 6 7 8 9
а
обычно размещают под вагоном, что усложняет их обслуживание,
требуется по возможности малогабаритный многопозиционный привод с малым числом цилиндров. Наибольшее распространение получил на отечественных моторных вагонах привод системы Л. Н. Решетова (рисунок 3.23), состоящий из двух цилиндров с поршнями,
соединенными рейкой.
1
9
б
в
г
д
1 2
Рисунок 3.23 – Схема работы привода Л. Н. Решетова:
а, д – фиксированные позиции; б, в, г – промежуточные положения
привода; 1, 9 – вентили; 2, 8 – поршни; 3, 6 – ролики; 4 – вал;
5 – звезда; 7 – шток
66
Работа привода происходит при поочередной подаче питания на
вентили (см. рисунок 3.23, а). При возбужденной катушке вентиля 1 сжатый воздух перемещает поршень 2 вместе с рейкой штока 7
в крайнее правое положение. Если прервать цепь катушки вентиля 1
и подать питание на вентиль 9, то сжатый воздух будет давить на поршень 8, перемещая подвижную систему в крайнее левое положение.
При этом ролик 6 приблизится к звезде 5 (см. рисунок 3.23, б) и далее,
катясь под лучом звезды (см. рисунок 3.23, в, г), заставит ее вращаться
против часовой стрелки. Вместе со звездой будет вращаться шестерня,
а следовательно, и кулачковый вал реостатного контроллера.
Звезда и кулачковый вал при дальнейшем питании катушки вен-
тиля 9 будут вращаться до тех пор, пока ролик 6 не упрется во впадину звезды (см. рисунок 3.23, д), фиксируя ее. Это соответствует
полному ходу штока внутри цилиндра от правого фиксированного положения к левому. При этом вершина третьего луча звезды 5
установится несколько ниже осевой линии и ролика 3. Если кулачковый вал будет стремиться повернуться дальше, т. е. проскочить
соответствующую позицию, то нажатие ролика 6 на впадину звезды противодействует этому, и вал остановится только в определенном положении.
Последующее вращение кулачкового вала может быть достигну-
то поступательно-возвратным перемещением рейки внутри цилиндра, что возможно лишь при прекращении питания катушки вентиля 9 и возбуждении катушки другого вентиля. В этом случае ролик
3 будет воздействовать на луч звезды 5 сверху, заставляя ее, а следовательно, и кулачковый вал вращаться в том же направлении до
тех пор, пока ролик 3 не установится во впадину между двумя выступами звезды.
Поочередное питание катушек достигается с помощью переклю-
чателя вентилей. При каждом продольном ходе рейки от одного положения к другому поступательно-возвратное движение поршней преобразуется во вращательное движение звезды, причем каждому ходу
поршней соответствует поворот звезды на 1/6 окружности (60°). Кулачковый вал контроллера соединен со звездой зубчатой передачей,
передаточное отношение которой выбирается так, что при повороте звезды на 60° вал поворачивается на 20°. Это соответствует одной
позиции кулачкового вала.
Особенностями этого привода являются:
– обязательное равенство углов между всеми позициями кулачко-
вого вала, в т. ч. между последней и 1-й позициями. Угол между ними
67
должен быть 360°/N, где N – целое число. При сложных переключениях для перехода с одной позиции на другую может быть использован двойной угол и, соответственно, два хода поршней;
– при прекращении процесса пуска на любой рабочей позиции
привод не может быть возвращен в нулевое положение иначе как за
счет вращения его вхолостую вперед до окончания полного оборота кулачкового вала на 360°. Это свойственно всем приводам, имеющим вращение в одном направлении.
Все типы силовых контроллеров, на которые ставится привод Ре-
шетова, имеют схожую конструкцию. Для примера на рисунке 3.24
приведено устройство контроллера 1КС.009 – основного аппарата
автоматического управления процессом пуска электропоездов серий ЭР2Т и ЭД2Т. Конструкция силовых контакторных элементов
КЭ-4Д приведена на рисунке 3.25.
11
10
4 5 6 7 8 9
3
2
1
20212223242526
12
13
14
15
16
17
18
19
Рисунок 3.24 – Силовой контроллер 1КС.009:
1, 4 –зубчатые передачи; 2, 10, 16, 18, 22 – рамы; 3 – пневматический
привод; 5 – гайка; 6, 9 – кулачковые валы; 7 – перегородка; 8 – контактор;
11 – рейка; 12 – блокировочные контакты; 13, 19 – зубчатая передача вра-
щения вала; 14 – кулачковый вал управления; 15 – кулачковые шайбы;
17 – изоляционная рейка; 20 – силовые контакторы КЭ-4Д-2;
21 – подвеска для поддержания главного вала; 23 – кулачковые шайбы
главного вала; 24 – угольник; 25 – храповик; 26 – механический фиксатор
68
9 10 11
( )
К
n
tN=+601
8
7
6
5
4
3
2
1
13
Рисунок 3.25 – Силовой контакторный элемент КЭ-4Д:
1 – включающая пружина; 2 – ролик; 3 – рычаг; 4 – притирающая
пружина; 5 –ось; 6, 10 –держатели; 7 –подвижный контакт; 8 – гибкий
шунт; 9 – неподвижный контакт; 11 – изолятор; 12 – кронштейн;
13 – направляющий стержень
12
3.4.6 Электродвигательный привод
В многопозиционных переключателях на ЭПС наряду с элек-
тропневматическим приводом часто применяют электродвигательный привод, который обладает рядом преимуществ:
– высокая стабильность выходных параметров: частота враще-
ния и момент на валу;
– устойчивость к внешним воздействиям;
– возможность реверсирования валов;
– большая эксплуатационная надежность.
Так как частота вращения вала двигателя составляет nД =
= 1000…1500 об/мин, а частота вращения кулачкового вала переключателя nК[1] значительно ниже, требуется применять каскады понижающих редукторов
, (3.9)
69
где t – время переключения между смежными позициями на ку-
Д
К
·
.
n
n
µ= = =
1400 24
560
60
лачковом валу, с;
N – общее количество позиций переключателя.
Например, для группового переключателя ЭКГ-8 при nД = 1400
об/мин и собственным временем переключения N∙t = 24 с передаточное отношение редуктора составит
Чтобы получать такие высокие передаточные отношения в пере-
ключателях с электродвигательным приводом, применяют многоступенчатые понижающие передачи, состоящие, как правило, из цилиндрических и червячных редукторов, располагающихся каскадом.
Другая трудность в исполнении многопозиционных групповых
аппаратов с электродвигательным приводом – необходимость нейтрализации свободных перемещений звеньев редуктора, т. е. осуществление остановки и надежной фиксации кулачкового вала на
выбранной позиции.
В целях устранения указанных недостатков в многопозиционных ап-
паратах применяют механизмы прерывистого вращения, которые при
вращающемся вале серводвигателя создают перерывы в движении кулачковых валов и надежно фиксируют их до окончания торможения
двигателя. Пример такого механизма – мальтийский крест, применяемый в главных контроллерах грузовых электровозов ВЛ80Т, ВЛ80С.
Схема работы мальтийского креста приведена на рисунке 3.26.
Серводвигатель СД вращает ведущий барабан А, штырь В которого
входит в паз крестообразного ведомого креста С и поворачивает его
на угол α, равный 60°. При дальнейшем вращении ведущего барабана крест запирается в фиксированном положении секторным выступом D. Если в это время двигатель будет выключен и заторможен, то
вал ЭКГ остается точно на фиксированной позиции даже при значительной неточности места остановки ведущего кулачка.
Мальтийский механизм не только осуществляет прерывистое вра-
щение, он понижает частоту вращения на выходе. Его передаточное
отношение для схемы на рисунке 3.26 составит [1]
µ = N
где N
NЦ – количество цевок.
70
– количество пазов;
П
/ NЦ = 6, (3.10)
П
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]