Лабораторная работа №3 Вивчення стрілкових електроприводів типу сп

Мета роботи: Вивчити основні вузли та їх призначення у автоматизованих стрілочних електроприводах типу СП

Короткі відомості з теорії

Объектами управления и контроля при электрической централизации (ЭЦ) являются стрелки. Для управления стрелками с поста ЭЦ оборудуются реверсивными стрелочными электроприводами.

Стрелочные электроприводы предназначены для перевода, запирания и контроля положения стрелок, включенных в централизацию.

Стрелочные электроприводы всех видов должны обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу, не допускать замыкания стрелки при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более, отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм, переводить стрелку из одного положения в другое с ходом остряков 154 мм.

Обеспечение прилегания прижатого остряка в крайних положени­ях стрелки при ее исправном состоянии и нормальной ширине колеи, прежде всего, зависит от точности отработки приводом рабочего хода стрелки. Поэтому привод должен обеспечивать требуемую точность рабочего хода стрелки, чтобы зазор между прижатым остряком и рамным рельсом был меньше 4 мм. При таком зазоре исключается удар в острие остряка бандажом колеса подвижной единицы, а также противошерстный взрез стрелки.

При следовании подвижного состава по стрелке на ее остряки воздействуют вертикальные и горизонтальные силы. Вследствие воз­никающей при этом вибрации возможны отход прижатого остряка от рамного рельса и попадание гребней колес вагонов в пространство между прижатым остряком и рамным рельсом, что ведет к аварии. Поэтому надежное запирание остряков, и в особенности прижатого, является важным требованием к стрелочным приводам.

Важнейшим условием дистанционного управления стрелками яв­ляется наличие контроля их положения на посту управления. Поэто­му стрелочные приводы имеют датчик контроля (автопереключа­тель), обеспечивающий контроль положения стрелки и преобразую­щий эту информацию в электрическую величину для дистанционной передачи ее в орган управления.

В процессе эксплуатации стрелок возможно попадание посторон­них предметов между остряком и рамным рельсом, препятствующее нормальному переводу. Для защиты электродвигателя от перегрузок предусматривается специальное устройство — фрикцион.

Стрелочные приводы, кроме дистанционного, должны допускать перевод стрелки вручную. При этом, а также при вскрытии привода электрическое питание должно отключаться автоматически.

Кроме общих требований к стрелочным приводам, к приводам го­рочной централизации предъявляются специальные требования, вы­текающие из специфики работы сортировочных горок. Горочные электроприводы должны обладать высоким быстродействием, макси­мальной надежностью, защитой от динамических воздействий на стрелку в конце перевода.

Конструкции стрелочных электроприводов должны обеспечивать возможность быстрой замены неисправных частей, требовать мини­мум ухода.

В электрической централизации применяют электромеханические стрелочные электроприводы с внутренним замыканием. Они различа­ются по способу фиксации взреза на взрезные и невзрезные. В конст­рукции взрезного привода предусматривают взрезное устройство, с помощью которого предотвращается поломка частей привода при взрезе стрелки. Взрезом стрелки считается принудительный перевод стрелки под действием скатов подвижного состава. Невзрезной при­вод взрезного устройства не имеет, поэтому при взрезе стрелки про­исходит поломка частей привода и требуется его замена. Невзрезные приводы по обеспечению безопасности, надежности и экономично­сти имеют преимущества перед взрезным.

Невзрезные стрелочные электроприводы разработаны в связи с укладкой рельсов тяжелого типа Р65 и использованием стрелочных переводов с пологими марками крестовин 1/18 и 1/22, так как при этом для перевода стрелки требуется большее тяговое усилие. Они осуществляют нераздельный перевод и одновременное замыкание обоих остряков стрелки.

По времени перевода стрелки электромеханические стрелочные электроприводы с внутренним замыканием делятся на медленно­действующие с временем перевода 10 с и более, нормальнодействующие — 1,5—6 с и быстродействующие —1 с; по типу электродвига­теля — постоянного тока напряжением 30, 100 и 160 В и переменного тока напряжением 127 и 220 В.

Все невзрезные электроприводы в основном имеют унифициро­ванные узлы.

Работа электропривода протекает в такой последовательности. После срабатывания пускового реле, включающего электродвига­тель, вал электродвигателя начинает свободное вращение или холос­той ход. Во время холостого хода размыкаются контрольные кон­такты автопереключателя, сигнализируя о начавшемся переводе стрелки, и замыкаются рабочие контакты обратного перевода стрел­ки, тем самым подготавливается цепь реверсирования. Затем проис­ходят отпирание стрелки и рабочий ход электропривода. В конце рабочего хода стрелка занимает новое крайнее положение, стрелка запирается, контактами автопереключателя выключается электро­двигатель и замыкаются контрольные контакты автопереключателя.

После выключения электродвигателя кинетическая энергия якоря и других вращающихся масс электропривода гасится фрикционом-тормозом. Если электродвигатель в конце перевода не выключился, то электропривод начинает работать на фрикцию до тех пор, пока он не будет выключен или возвращен в исходное положение поворотом рукоятки на центральном посту или автоматическим устройством, срабатывающим по истечении 8—10 с при системах ЭЦ и ДЦ и 1,2 с при системе ГАЦ, или пока не перегорит предохранитель в рабочей цепи.

Таким образом, нормальная работа стрелочного электропривода состоит из следующих этапов: пускового, отпирания, рабочего хода, запирания и контроля.

Для электрической централизации применяют электроприводы с внутренним запиранием: невзрезные постоянного и переменного тока СП-3, СП-6 и переменного тока СП-8; взрезные постоянного и переменного тока СПВ-6.

На сортировочных горках и в маневровых районах станций, где требуется ускоренный перевод стрелок, используют невзрезные электроприводы постоянного тока: СПГ-3 СПГ-ЗМ с контактным автопереключателем; СПГБ-4 и СПГБ-4М с бесконтактным автопе­реключателем.

Стрелочный электропривод СП-3. Электропривод СП-3 является третьей моделью невзрезных стрелочных приводов с внутренним замыканием. Его выпускают с электродвигателем постоянного тока МСП-0,25 и МСП-0,15 и переменного тока МСТ-0,25.

Основными параметрами электропривода СП-3 являются: макси­мальное тяговое усилие 6000 Н; максимальное время перевода 7 с; электропитание постоянным током при номинальных напряжениях 30, 100, 110 и 160 В и переменным током частотой 50 Гц, напряжением 127 и 220 В; размеры 780X955X255 мм, масса 165 кг; установка с правой и левой стороны стрелки.

Стрелочный электропривод СП-3 (рис.4.1.) состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, редуктора 5 с фрикционной муфтой (фрикцио­ном) 15, контрольных линеек 11 и 12, рабочей рейки (шибера) 10, автопереключателя 8, устройства для обогрева и освещения 6, блоки­ровочного устройства с контактами 16, соединительной муфты 3, промежуточной шестерни 4, шестерни фрикции 14, вала-шестерни 13, зубчатого колеса главного вала 7 и главного вала 9.

Механическая передача электропривода четырехкаскадная (рис. 4.2), служит для передачи движения якоря к рабочей рейке (шиберу). Вращательное движение якоря электродвигателя переда­ется через соединительную муфту валу-шестерне 13 редуктора, расположенного в корпусе 1; вал-шестерня с шестерней 3 образует первый каскад передачи. Вращение от шестерни 3 через промежуточ­ную шестерню 4 (см. рис. 1) передается на шестерню 11 (второй каскад) (см. рис.4.2), которая свободно насажена на вал-шестерню 10.

Рис. 4.1. Стрелочный электропривод СП-3

Рис. 4.2. Механическая передача электропривода СП-3

Через фрикцион, расположенный в корпусе 12, вращение переда­ется на третий каскад передачи — вал-шестерню 10 и зубчатое колесо 2 главного вала 6. Шиберная шестерня 8, которая выполнена за одно целое с главным валом, осуществляет передвижение шибера 7 (чет­вертый каскад передачи). Зубчатое колесо 2 свободно насажено на главный вал. Выступ 5 колеса после поворота на угол 46° приходит в зацепление с диском 9 главного вала. Таким образом, холостой ход привода составляет 46°. На зубчатом колесе 2 имеется трапецеи­дальный выступ 4 для ограничения поворота колеса.

Фрикционное сцепление (рис.4.3.) предназначено для смягчения остановки якоря электродвигателя в конце перевода стрелки и предохранения обмоток электродвигателя от возможного сгорания. Корпус 3 фрикциона представляет одно целое с шестер­ней 1 редуктора и вместе с ней свободно расположен на валу-шестер­не 2. На втулку 4, которая тесно закреплена на валу-шестерне 2, на­девают восемь дисков: четыре чугунных 6, закрепленных жестко с корпусом при помощи шпонок 5; четыре стальных 7, жестко закреп­ленных на втулке 4.

Рис. 4.3. Фрикционное сцепление

Диски вставлены вперемежку: после чугунного стальной и т. д. (на рис. 4.3 показано только по одному диску каждого вида). После дисков на ось надевают три тарельчатые пружины 8 и затем на кольцо 9 втул­ку 10, регулировочную гайку 12 с прорезями для стопорного винта и крышку 11. Вращением гайки 12 сжимают тарельчатые пружины, отчего диски прижимаются один к другому, и между ними возникает упругое сцепление трения. При выпуске с завода фрикционное сцеп­ление регулируется на усилие 2450 Н.

При работе двигателя во время перевода стрелки вместе с корпу­сом фрикциона вращаются чугунные диски. За счет силы трения усилие передается стальным дискам и, следовательно, валу третьего каскада передачи.

В случае недохода остряка до рамного рельса, когда усилие пере­вода становится больше, чем для преодоления трения между дисками, будут вращаться вал двигателя, шестерни первого и второго каскадов редуктора и чугунные диски. Третий и четвертый каскады передачи останутся на месте. Аналогичный процесс будет происходить и по окончании перевода стрелки, когда инерция выключенного двигателя и первых двух каскадов редуктора компенсируется проворачиванием фрикциона.

При работе электродвигателя на фрикцию ток, как правило, воз­растает на 25 %.

Блок автопереключателя предназначен для автоматиче­ского переключения обмоток электродвигателя, его выключения в конце каждого полного перевода стрелки и замыкания контрольных цепей положения стрелки.

Блок автопереключателя (рис. 4.4, а) содержит рабочие 1 и 15, контрольные 4 и 11 контактные колодки и колодки с ножами 3 и 14, которые замыкают контакты 31 и 32 (рис. 4.4, б). Автопереключатель собран на основании 18, в котором на осях 23 и 24 могут поворачи­ваться переключающие рычаги 13 и 6, на осях 19 и 28— ножевые ры­чаги 17 и 25. В основании 18 имеются пазы для прохода шибера и двух контрольных линеек 26 и 27.

На боковой стороне в бобышке имеется отверстие для запрессов­ки опорного шарикового подшипника главного вала. Для осей враще­ния ножевого и переключающего рычагов в основании предусмотрены отверстия. В собранном виде блок автопереключателя крепят к корпу­су привода шестью болтами.

Ножевой рычаг 25 представляет собой стальную обработанную отлитую деталь, вращающуюся на оси 28. На его верхней плоскости выфрезерован паз, в котором болтами закреплена колодка с ножами 3. Нижняя, изогнутая часть рычага заканчивается широким зубом, который при повороте к контрольной колодке входит в вырезы обеих контрольных линеек.

В тело рычага запрессована ось с роликом 2, находящимся в вил­кообразной части переключающего рычага 6. Ножевой рычаг 17 по конструкции аналогичен рычагу 25.

Переключающий рычаг 6 является, как и ножевой, стальной отли­той деталью. Его боковые грани обработаны для свободного враще­ния на оси 24 в пазу, выполненном в основании 18. Головка рычага, в которую запрессован палец с роликом 7, имеет Г-образную фор­му в месте западания в вырез шайбы главного вала 9. Переключающий рычаг, поворачиваясь, вилкообразной частью воздействует на ролик 2, переключая ножевой рычаг.

Рис.4.4. Блок автопереключателя

Пружины 8 размещены над переключающими рычагами 6 и 13 и по концам закреплены на них. Каждая пружина содержит 43 витка из проволоки диаметром 2 мм. По концам в каждую пружину ввинчены проушины 5. В каждой проушине предусматривается отверстие для надевания на фигурную стойку, отлитую в теле переключающего рычага 6 или 13.

Контрольные линейки 26 и 27 имеют на одном из концов прива­ренные ушки 20 и пальцы 21 для крепления к стрелочным контроль­ным тягам. Пальцы от выпадания предохраняют шплинты 22.

На каждой контрольной линейке расположены по два контроль­ных выреза, используемых при правой и левой установке привода. В крайнем положении стрелки зуб соответствующего ножевого рыча­га находится в совмещенных вырезах обеих линеек. При взрезе стрел­ки скошенная грань выталкивает зуб ножевого рычага на поверх­ность линейки. Угол контрольного скоса выбран так, что для выталки­вания зуба рычага достаточно усилия 2500—3000 Н, в то время как усилие взреза гораздо выше.

Для контроля положения каждого остряка используют две контрольные линейки. Между собой они отличаются только направ­лением сторон угла контрольного скоса.

Прежде чем познакомиться с взаимодействием частей автопе­реключателя, рассмотрим некоторые его особенности.

Контрольную систему автопереключателя используют: для выклю­чения электродвигателя в конце перевода (на оба направления две пары контактов); контроля положения остряков при обычно приня­том двухполюсном размыкании контрольных цепей (четыре пары); включения привода спаренной стрелки (две пары); управления с ма­невровой колонки или путевой коробки (две пары); для включения пневмообдувки (две пары).

Контактные пары имеют неодинаковый воздушный зазор, что оп­ределяется их назначением. На каждой контактной колодке располо­жена контактная пара с увеличенным воздушным зазором (12 мм вместо 6 мм), коммутирующая цепи электродвигателя. Зазор выбира­ют из расчета исключения дугообразования при использовании в электроприводе низковольтного электродвигателя. Контактные пары с воздушным зазором 6 мм используют в релейных цепях.

В процессе эксплуатации электроприводов наблюдается падение капель конденсата с внутренней поверхности крышки электроприво­да на контакты автопереключателя. Для исключения этого явления в электроприводе СП-3 контактная система автопереключателя за­крыта двумя защитными кожухами 12. Каждый кожух закреплен невыпадающим зажимом 30 (см. рис. 4.4, б) в виде барашковой гайки. Защитные кожуха предотвращают случайные замыкания контактов автопереключателя.

Переключающие рычаги 6 к 13 управляют ножевыми рычагами. Связь переключающих рычагов с главным валом осуществляется че­рез их Г-образные головки, западающие в определенных положениях в вырезы контрольных линеек.

Ножевые рычаги 17 и 25 коммутируют контактные колодки авто­переключателя в зависимости от положения переключающих рычагов и контрольных линеек. Связь ножевых рычагов с переключающими осуществляется через ролики 2 и 16, а с контрольными линейками— специальным зубом соответствующего рычага, западающим в выре­зы, сделанные в контрольных линейках. Пружины 8 стремятся по­вернуть ножевые рычаги в сторону контрольных контактных ко­лодок 4 к 11.

В крайнем положении стрелки, соответствующем положению ав­топереключателя, ролик 7 и головка переключающего рычага 6 будут соответственно находиться в радиальном вырезе. Колодка с ножами 3, установленная на ножевом рычаге 25, замыкает контакты конт­рольной контактной колодки 4, а угол поворота рычага 25 ограничен упором 29 в основании 18. В начале перевода стрелки ролик 7 выжи­мается вращением колеса из радиального выреза на цилиндрическую часть, приподнимая переключающий рычаг и выводя его головку из углового выреза. Ножевой рычаг 25 размыкает контакты контрольной контактной колодки 4 и замыкает контакты рабочей колодки I. В конце перевода стрелки в радиальном и угловом вырезах окажутся соответственно ролик 10 и головка переключающего рычага 13, а но­жевой рычаг 17, если зуб западает в вырезы на контрольных линей­ках 26 и 27, замкнет контакты контрольной колодки 11, включая контрольную цепь нового положения.

Рассмотрим действие автопереключателя в некоторых случаях.

При взрезе стрелки в положении, изображенном на рис. 4, а, левый ножевой рычаг 25 под действием контрольных линеек, перемещаемых остряками стрелки, будет выведен в среднее положение. Правый ножевой рычаг останется в прежнем положении, так как главный вал 9 при взрезе неподвижен. Контроль прежнего положения стрелки будет выключен, а нового — не включен.

При обрыве рабочей тяги контрольные линейки перемещаться не будут, так как остряки стрелки неподвижны. В этом случае в конце срабатывания привода зуб одного из ножевых рычагов упрется в по­верхность контрольных линеек, вследствие чего этот рычаг займет среднее положение.

Обрыв контрольной тяги приводит к тому, что остряки будут перемещать только одну контрольную линейку. Следовательно, выре­зы в линейках будут смещены друг относительно друга. В этом случае зуб одного из ножевых рычагов также упрется в поверхность контрольной линейки, а рычаг и колодка с ножами займут среднее положение, не замыкая контактов контрольной колодки. Для исклю­чения ложного контроля при возврате стрелки в исходное положение между серьговыми болтами связной и контрольной тяг устанавливают проволочные звенья. Благода­ря этому оторвавшаяся контроль­ная тяга сможет совершать лишь неполный ход и, таким образом, вырезы в обеих линейках будут по-прежнему смещены относитель­но друг друга. К аналогичной си­туации приведет и разъединение связной тяги с остряком вследст­вие повреждения серьги.

Электродвигатель привода по­сле выключения в конце перевода и стопорения при зажатом фрик­ционе может резко изменять на­правление вращения. Это приво­дит к нежелательному обратному проворачиванию шестерни и, в частности, зубчатого колеса, которое воздействует через ролик на переключающий и связанный с ним но­жевой рычаги. На зубчатом колесе привода СП-3 установлено фик­сирующее устройство, исключающее это явление.

Внутренний замыкатель (рис. 4.5) служит для запирания остряков в крайних положениях стрелки. Замыкания осуществляются при помощи скошенных зубцов 1 на шибере и шиберной шестерне 2. В крайнем положении стрелки скошенный зуб шестерни находит на скошенный зуб шибера, тем самым создается упор, препятствующий передвижению шибера, а значит, и передвижению, остряков.

Рис. 4.5. Внутренний замыкатель

При повороте шиберной шестерни на угол 20° зуб шестерни сходит с зуба шибера и боковой гранью начинает толкать шибер, выводя его из замыкания. После поворота шестерни на 32° ее зубья входят в нормальное зацепление с зубьями шибера, после чего начинается нормальный перевод стрелки. В конце полного перевода стрелки ши­бер останавливается, а шестерня еще поворачивается на угол 16°, в результате чего скошенный зуб шестерни находит на скошенный зуб шибера и запирает остряки в переведенном положении. Полный пово­рот главного вала составляет угол 280°, при этом ход шибера равен (154±2) мм.

Рис. 4.6. Устройство для обогрева и освещения

Устройство для обогрева и освещения (рис.4.6, а) предотвращает обледенение контактной системы автопереключателя из-за резких колебаний температуры и влажности внутри приво­да, а также служит для включения осветительной лампы. Оно сос­тоит из кронштейна 2, на гильзах 6 которого смонтированы резис­торы 3, 4, 5 и электрическая розетка 1. Резисторы 4 и 5 предназна­чены для обогрева и каждый имеет мощность 25 Вт и сопротивление 56 Ом. В качестве обогревателей применяют проволочные эмалиро­ванные влагостойкие резисторы ПЭВ. Резистором 3 типа ПЭВР регу­лируют напряжение на осветительной лампе ЖС-12-15 (12В, 15 Вт). Он имеет мощность 25 Вт и максимальное сопротивление 27 Ом. Обогреватели питаются от понижающего трансформатора ПОБС-5А (рис. 4.6, б), устанавливаемого в трансформаторном ящике на группу стрелок (не более пяти) рядом с разветвительной муфтой. Трансформаторы ПОБС-5А питаются током промышленной частоты напряжением 220 В от трансформатора ТС или от специального изолирующего трансформатора.