тяговое устройство

Формула изобретения

Тяговое устройство, содержащее два приводных колеса, взаимодействующих с рельсом во встречных направлениях, одно из которых смонтировано на расположенном вдоль рельса первом рычаге, концы которого жестко соединены с огибающими рельс хомутами со сцепными устройствами, а второе приводное колесо смонтировано на поворотном рычаге, который шарнирно соединен своим концом с первым хомутом, при этом на поворотном рычаге установлен дифференциальный редуктор, имеющий укрепленное на валу его приводного колеса водило с сателлитами, центральную и солнечную шестерни, Т-образный рычаг, направленные в разные стороны вдоль рельса короткие плечи которого взаимодействуют посредством сухарей с овальными гнездами полости, расположенной на конце поворотного рычага со стороны второго хомута, перпендикулярный рельсу шарнирный стержень, соединяющий средний шарнир Т-образного рычага с кронштейном второго хомута первого рычага, приспособление начального затяга, опорные ролики, смонтированные на первом рычаге, отличающееся тем, что солнечная шестерня дифференциального редуктора выполнена с возможностью поворота относительно геометрической оси редуктора и шарнирным стержнем соединена с перпендикулярным ему рычагом, укрепленным на валу, который установлен на поворотном рычаге, параллельном оси приводного колеса редуктора, на котором в плоскости приводного колеса редуктора укреплен перпендикулярный рельсу рычаг, конец которого соединен параллельным рельсу шарнирным стержнем с концом длинного плеча Т-образного рычага.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое тяговое устройство относится к транспортным средствам и может быть использовано при движении рельсовых транспортных средств по сложной пространственной трассе с углами наклона до 90°.

Известно несимметричное реверсивное тяговое устройство, осуществляющее регулирование приводных колес на рельс в зависимости от величины сопротивления прицепных транспортных средств, принятое за прототип, по а.с. №522980, МКИ В 61 С 15/02, публ. 1976 г., имеющее балансирный механизм и два работающих на растяжение и сжатие стержня, два угловых рычага со стороны прицепных вагонеток, короткие плечи которых направлены вдоль тягового рельса в противоположные стороны, а длинные плечи перпендикулярны рельсу.

Это устройство при регулировании давления приводных колес на рельс не учитывает собственные сопротивления и имеет недостаточную надежность сцепления приводных колес с рельсом при движении по рельсовым путям со значительными углами наклона.

Техническим результатом предложения является повышение надежности сцепления приводных колес с рельсом за счет учета всех видов сопротивления поезда.

Технический результат достигается тем, что тяговое устройство, содержащее два приводных колеса, взаимодействующих с рельсом во встречных направлениях, одно из которых смонтировано на расположенном вдоль рельса первом рычаге, концы которого жестко соединены с огибающими рельс хомутами со сцепными устройствами, а второе приводное колесо смонтировано на поворотном рычаге, который шарнирно соединен своим концом с первым хомутом, при этом на поворотном рычаге установлен дифференциальный редуктор, имеющий укрепленное на валу его приводного колеса водило с сателлитами, центральную и солнечную шестерни, Т-образный рычаг, направленные в разные стороны вдоль рельса короткие плечи которого взаимодействуют посредством сухарей с овальными гнездами полости, расположенной на конце поворотного рычага со стороны второго хомута, перпендикулярный рельсу шарнирный стержень, соединяющий средний шарнир Т-образного рычага с кронштейном второго хомута первого рычага, приспособление начального затяга, опорные ролики, смонтированные на первом рычаге, отличающееся тем, что солнечная шестерня дифференциального редуктора выполнена с возможностью поворота относительно геометрической оси редуктора и шарнирным стержнем соединена с перпендикулярным ему рычагом, укрепленным на валу, который установлен на поворотном рычаге, параллельном оси приводного колеса редуктора, на котором в плоскости приводного колеса редуктора укреплен перпендикулярный рельсу рычаг, конец которого соединен параллельным рельсу шарнирным стержнем с концом длинного плеча Т-образного рычага.

Такое тяговое устройство обеспечивает учет всех сопротивлений поезда при регулировании давления приводных колес на рельс независимо от места их возникновения и надежное сцепление приводных колес с рельсом при всех условиях работы, включая перегрузки в пределах прочности наиболее нагруженных деталей.

Предлагаемое тяговое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 дана кинематическая схема тягового устройства. На фиг.2 приведена принципиальная схема дифференциального редуктора с присоединенными по фиг.1 деталями.

Тяговое устройство (фиг.1) содержит взаимодействующие во встречных направлениях с рельсом 1 приводные колеса 2 и 3. Колесо 2 смонтировано на расположенном вдоль рельса рычаге 4, который выполняет роль рамы тягового устройства и выполнен слитно с огибающими рельс хомутами 5. Хомуты 5 соединены с расположенной над рельсом плитой 6, на которой смонтированы опорные ролики 7, передающие силу тяжести тягового устройства на рельс 1.

Приводное колесо 3 установлено на поворотном рычаге 8, конец которого шарниром 9 соединен с первым хомутом 5. На рычаге 8 установлен дифференциальный редуктор 10, принципиальная схема которого дана на фиг.2. Центральная шестерня 11 редуктора взаимодействует с сателлитами 12, которые входят в зацепление с солнечной шестерней 13, выполненной с возможностью поворота в корпусе дифференциального редуктора 10 относительно его геометрической оси. Солнечная шестерня 13 шарниром 14 соединена с шарнирным стержнем 15, который при работе дифференциального редуктора 10 удерживает его от вращения, взаимодействуя с концом перпендикулярного ему рычага 16, укрепленного на параллельном оси приводного колеса 13 валу 17.

Конец рычага 18 параллельным рельсу шарнирным стержнем 19 соединен шарниром 20 с концом длинного плеча Т-образного рычага 21. Средний шарнир 22 Т-образного рычага перпендикулярным рельсу шарнирным стержнем 23 соединен с шарниром кронштейна 24 второго хомута рычага 4.

Со стороны второго хомута между рычагами 4 и 8 шарнирно установлено приспособление начального затяга 25, которое располагается над рычажным механизмом. Благодаря этому упрощаются компоновочные работы, а шарнир 9 будет разгружен от части перекашивающего момента, создаваемого силой тяжести поворотного рычага 8 с установленными на нем узлами и деталями.

Работа тягового устройства осуществляется следующим образом.

Если тяговое устройство находится в покое и на него не действуют внешние нагрузки, то приводные колеса 2 и 3 удерживаются в контакте с рельсом 1 приспособлением начального затяга 25.

При работе тягового устройства происходит регулирование давления приводных колес на рельс в соответствии с необходимой величиной тягового или тормозного усилия. Это достигается использованием способа регулирования давления приводных колес на рельс в зависимости от реализуемого ими крутящего момента, отражающего все виды сопротивления поезда независимо от места их возникновения.

Принцип действия регулирующего механизма тягового устройства основан на том, что солнечная шестерня выполнена с возможностью поворота относительно геометрической оси дифференциального редуктора, и используется равенство активных и реактивных сил, действующих при контакте солнечной шестерни с сателлитами.

При работе редуктора имеет место равенство реактивного момента М_Р, действующего на водило 26 (фиг.2) со стороны приводного колеса 3, и активного момента М_А, действующего на водило 26 со стороны двигателя (не показан). Эти моменты определяются следующими зависимостями:

На основании равенства М_P и М _A можно определить величину силы С

Здесь - расчетный и постоянный по величине коэффициент сцепления колеса с рельсом; D - диаметр приводного колеса; - коэффициент сопротивления подшипников приводного колеса; N - регулируемое давление приводного колеса на рельс; - коэффициент полезного действия дифференциального редуктора; r₀ - радиус начальной окружности центральной шестерни; r_c - радиус начальной окружности сателлитов; d - посадочный диаметр вала приводного колеса; С - результирующая сила взаимодействия центральной шестерни, сателлитов и солнечной шестерни, которая условно принята действующей по касательной к начальным окружностям и по оси шарнирного стержня 15 (на фиг.2 показана приложенной к одному из сателлитов).

Сила С через шарнир 14, шарнирный стержень 15, рычаг 16, вал 17, рычаг 18 в виде сил P₁ и Р₂ передается на шарнирный стержень 19 и далее воздействует на шарнир 20 Т-образного рычага 21, который в зависимости от направления вращения приводного колеса 3 преобразует ее в силы К₁ и К₂.

Величину сил К определяют, исходя из условия равновесия моментов внешних сил, действующих на поворотный рычаг 8, относительно шарнира 9, которыми являются: N - нормальная реакция рельса; W - касательная реакция рельса в виде полезной силы тяги, равной ; действующие в стержне 23 силы К₁ и К ₂ в зависимости от направления движения тягового устройства. Полученные для вычисления сил К зависимости имеют вид:

Здесь - суммарный коэффициент сопротивления в зоне контакта приводного колеса с рельсом.

Далее определяют передаточные числа m₁ и m₂ Т-образного рычага при первом и втором направлениях движения тягового устройства. Для этого принимают Р₁=Р₂,=Ci _i, где i - передаточное число системы рычагов 16 и 18 с учетом смещения шарнира 14 относительно начальной окружности солнечной шестерни. Зависимости для вычисления передаточных чисел Т-образного рычага 21 имеют вид

При первом направлении движения сухарь 27 входит в контакт с овальным гнездом 28 полости 29 и в работу включается правая половина Т-образного рычага. При втором направлении движения сухарь 30 входит в контакт с левьм овальным гнездом 28 и в работу включается левая часть Т-образного рычага 21. Шарниры и сухари 22, 27, 30 и 20 располагают по углам разных прямоугольных треугольников с общей гипотенузой 22-20. Поэтому овальные гнезда 28 имеют несимметричное расположение в полости 29.

Итак, при работе предлагаемого тягового устройства происходит автоматическое регулирование давления приводного колеса 3 на рельс 1 в зависимости от величины реализуемого им крутящего момента. При этом реакция рельса на колесо 3 передается через хомуты на рычаг 4 и обеспечивает регулируемое давление колеса 2 на рельс в режиме работы колеса 3. Колесо 2 имеет индивидуальный привод и вырабатывает свою долю силы тяги.

Предлагаемое тяговое устройство обеспечит надежное движение транспортных средств по сложной пространственной трассе с углами наклона рельсовых путей до 90°. Оно может быть использовано в качестве механизма подачи и фрикционного привода технологических аппаратов.