Назначение электрических приводов

 

Главной задачей, стоящей перед ОАО «РЖД», является повышение эффективности ее работы. Решение этой стратегической задачи невозможно без оснащения железных дорог современными и надежными техническими средствами. При этом особая роль принадлежит таким средствам автоматики как электрическая, диспетчерская, горочная автоматические централизации и другие управляющие системы. Составляя всего 5 % от общей стоимости основных фондов, они обеспечивают безопасность движения поездов, определяют пропускные способности железнодорожных линий, вносят свой вклад в автоматизацию перевозочного процесса. Однако эффективность функционирования управляющих систем во многом зависит от качества исполнительных устройств, важное место среди которых занимают стрелочные электроприводы.

В релейной централизации стрелочные электроприводы предназначены для перевода, запирания и контроля положения централизованных стрелок.

Классификация электроприводов.

1. По виду потребляемой энергии:

– электромеханические (электрические);

– электропневматические;

– электрогидравлические.

В устройствах релейной централизации применяют только электрические приводы, в которых электрическая энергия преобразуется в механическую для перемещения остряков стрелочного привода при переводе стрелки. Электромеханические электроприводы классифицируют:

2. По времени перевода стрелки:

– быстродействующие (до 1 с / на сортировочных горках 0,6 с);

– нормальнодействующие (от 2-х до 5 с / обычные 2,5-3 с);

– медленнодействующие (10 и более с / тяжелые стрелки).

3. По виду запирания остряков:

– приводы с внутренним запиранием (при котором замыкающее устройство помещено внутри привода и конструктивно соединено с переводным механизмом);

– приводы с внешним запиранием (когда замыкающее устройство в виде шарнирно-упорного замыкателя установлено внутри колеи стрелочного перевода).

4. По способу восприятия взреза стрелки:

– взрезные (наличие взрезного устройства, которое предотвращает поломку частей привода при взрезе стрелки, но нарушается управление стрелкой до ее осмотра и ручного восстановления взрезного сцепления, при этом также осуществляется контроль взреза стрелки);

– не взрезные (отсутствуют взрезные устройства и при возникновении взреза стрелки происходит поломка частей привода и требуется его замена исправным, из-за отсутствия взрезного устройства конструктивно проще и поэтому более надежны и просты в эксплуатации).

5. По виду коммутации рабочих и контрольных цепей:

– контактные (в которых связь двигателя и контрольных элементов электропривода с источником питания и постовой схемой управления приводом осуществляется через контакты устройства автопереключателя, расположенные внутри привода. За счет подгорания контактов и их отказов при обледенении или индевении снижается надежность контактных электроприводов);

– бесконтактные (в которых применены бесконтактные автопереключатели).

6. По типу электродвигателя:

– постоянного тока напряжением 30, 100, 160 В;

– переменного тока – 127 и 220 В;

– электрогидравлические.

В стрелочных приводах применяют следующие электродвигатели:

МСП-0,15 – постоянного тока, номинальной мощностью 0,15 кВт, напряжением 30, 100, 160 В; используют для нормальнодействующих электроприводов;

МСП-0,25 – постоянного тока, номинальной мощностью 0,25 кВт, напряжением 30, 100, 160 В; используют для быстро- и нормально-действующих электроприводов;

МСТ-0,25 – переменного тока, трехфазный, асинхронный, с короткозамкнутым ротором, напряжением 127, 220 В, с номинальной мощностью 0,25 кВт;

МСТ-0,3 – переменного тока, трехфазный, асинхронный, напряжением 110 и 190 В, номинальной мощностью 0,3 кВт;

МСТ-0,6 – переменного тока, трехфазный, асинхронный, напряжением 110 и 190 В, мощностью 0,6 кВт.

На сегодняшний день взамен электродвигателей типа МСТ разработано двенадцать модификаций (МСА-0,3, МСА-0,3А, МСА-0,6, МСА-0,6А, МСА-0,3Б, МСА-0,3В, МСА-0,3 ВСП, МСА-0,6 ВСП, МСА-0,3А ВСП, МСА-0,6А ВСП, МСА-0,3Б ВСП, МСА-0,3В ВСП) новых стрелочных электродвигателей переменного тока МСА (мотор стрелочный асинхронный). МСА – это бескорпусный электродвигатель с подшипниками закрытого исполнения (серия 80000) и ресурсом работы более 50 тыс. ч
(3,5·10⁷ перево­дов). Двигатели МСА имеют массу не более 14,5 кг по сравнению с 18,5 кг у МСТ-03, что дает значительную экономию материалов и электроэнергии на их изготовление, меньше изнашивается станочное оборудование. МСА на 30 % дешевле предшественника.

А взамен электродвигателя постоянного тока МСП разработаны: ДПС с номинальной мощностью электродвигателей – 250 Вт, вращающим моментом – 1,4 Н•м, кратностью пускового тока и пускового момента в зависимости от модификации составляет 5,5 или 6; ДБУ бесконтактный управляемый электродвигатель с номинальным напряжением питания постоянного тока – 160 В, потребляемой мощностью – не более 450 Вт и массой – не более 8 кг, что в два раза легче чем МСП.

Согласно требованиям ПТЭ стрелочные приводы должны обеспечивать:

– обеспечивать при крайних положениях стрелок плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу и подвижного сердечника крестовины к усовику;

– не допускать замыкания остряков стрелки или подвижного сердечника крестовины при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом или подвижным сердечником и усовиком 4 мм и более;

– отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм.

Обеспечение плотного прилегания прижатого остряка в крайних положениях стрелки при ее исправном состоянии и нормальной ширине рельсовой колеи зависит, прежде всего, от точности отработки приводом величины рабочего хода стрелки, гарантирующих зазор менее 4 между остряком и рамным рельсом. Данная величина установлена для исключения удара в острие остряка, а также взреза при противошерстном движении подвижного состава по стрелке.

При следовании по стрелке на ее остряки воздействуют горизонтальные и вертикальные силы, имеют место тряска, вибрации и т. д. В этих условиях может происходить отход прижатого остряка от рамного рельса и, как следствие, попадание гребней колес подвижного состава в образовавшийся зазор, что приводит к аварийной ситуации. Поэтому надежное запирание остряков, в особенности прижатого, является важным требованием к стрелочным приводам.

Стрелки на станциях имеют три положения: плюсовое крайнее, среднее и минусовое крайнее. Крайним называют такое положение стрелки, при котором прижатый остряк заперт и прилегает к рамному рельсу с зазором менее 4 мм, а отжатый остряк отстоит от своего рамного рельса на расстояние не менее 125 мм. Плюсовым положением является такое положение ее остряков, при котором обеспечивается пропуск поездов по прямому направлению пути, а минусовым – при переходе с одного пути на другой. Отжатый остряк в крайнем положении может запираться или не запираться, что определяется конструкцией привода. Средним называют такое положение стрелки, при котором прижатый остряк отстоит от рамного рельса на 4 мм и более.

Обязательным условием дистанционного управления стрелками является наличие контроля их положения на посту централизации. Поэтому стрелочные приводы должны иметь датчик контроля – автопереключатель, обеспечивающий контроль положения стрелки и преобразующий информацию об этом в электрическую величину для дистанционной передачи в орган управления. Информация передается как при перемещении остряков электроприводом, так и гребнями колес состава, при взрезе стрелки.

В процессе эксплуатации стрелки возможно попадание посторонних предметов между остряком и рамным рельсом, что препятствует нормальному переводу. Если автоматическое возвращение стрелки в исходное положение не предусмотрено, то привод должен быть оснащен защитой от перегрузок.

Электропривод должен обеспечивать работу в трех режимах:

1) нормальном перевода стрелки, когда после полного ее перевода электродвигатель автоматически выключается автопереключателем;

2) недохода остряка стрелки на 4 мм и более при случайном препятствии между остряком и рамным рельсом, когда электродвигатель не выключается автопереключателем и продолжает работать на фрикцию, преодолевая сопротивление трения и потребляя ток на 25 % больше номинального;

3) взреза стрелки, когда происходит принудительный перевод остряков стрелки подвижным составом и электропривод выходит из строя. Электропривод осуществляет одновременный перевод остряков стрелки и замыкание шибера при полном их переводе.

Электропривод типа СП осуществляет совместный перевод и одновременное запирание обоих остряков стрелки, развивает большое тяговое усилие, более безопасен и надежен в работе, чем взрезной. Такой электропривод не имеет взрезного устройства, и при взрезе стрелки происходит поломка его частей.

Электропривод типа СП (рис. 2.1) состоит из корпуса 10, соединительной муфты 9, редуктора со встроенной фрикционной муфтой 8, контрольных линеек 7, шибера 6, главного вала 5, блока правого и левого автопереключателей 4, обогревательных элементов 3, панели освещения 2, двигателя 1 и блокировочного устройства 11. Рабочая линейка (шибер) соединяется с двумя остряками стрелки посредством рабочей и связной тяг, каждая контрольная линейка – отдельной тягой с одним из остряков.

 

Рис. 2.1. Стрелочный привод СП-6

В корпусе электропривода имеются два отверстия: в одно вставляется курбельная рукоятка для перевода стрелки вручную, во второе – ключ для открытия крышки привода. Эти отверстия закрыты специальной заслонкой, связанной с блокировочным контактом 11, который включен в рабочую цепь электродвигателя. Для открытия крышки или ручного перевода стрелки с помощью курбеля заслонка поворачивается, курбель вставляется в отверстие и прокручивается до появления щелчка.
При повороте заслонки рабочая цепь электродвигателя разрывается, и привод отключается от управления с поста централизации.

На ручное управление курбелем стрелку может переводить ДСП с разрешения поездного диспетчера при неисправностях, связанных с нарушением работы электродвигателя стрелочного привода или элементов схемы управления стрелкой, а также при выполнении электромехаником регулировочных работ на выключенной стрелке. Перевод стрелок курбелем осуществляется ДСП, оператором поста централизации, сигналистом или другим работником службы движения, назначенным для этой цели.

Основной частью электропривода является электродвигатель 1 постоянного или переменного тока, который вращение якоря сообщает механической передаче, состоящей из редуктора и внешней пары шестерен. С помощью механической передачи дальнейшее вращательное движение якоря электродвигателя передается на шестерню, где преобразуется в поступательное движение переводных тяг, связанных с остряками стрелки.

При недоходе остряка стрелки до рамного рельса возрастает усилие перевода стрелки, электродвигатель работает на фрикцию и не выходит из строя. Продолжительная работа на фрикцию может вызвать перегрев и сгорание электродвигателя, поэтому имеется схема сброса стрелок, с помощью которой происходит отключение питания электродвигателя при длительной работе электродвигателя на фрикцию. Автопереключатель в электроприводе служит для автоматического выключения электродвигателя в конце перевода стрелки, изменения направления вращения электродвигателя и создания цепей контроля положения стрелки. Контактная система автопереключателя содержит четыре группы контактов, которые имеют определенное назначение и нумерацию (рис. 2.2). Наружные контакты Р и Р' являются рабочими, через которые замыкаются рабочие цепи перевода стрелки. Внутренние контакты К и К' являются контрольными, через которые создаются контрольные цепи положения стрелки.

 

 

Рис. 2.2. Нумерация контактной системы автопереключателя

При переводе стрелки в минусовое положение, когда начинает вращаться главный вал, происходит переключение контактов автопереключателя: размыкаются контрольные контакты К и замыкаются наружные рабочие контакты Р' (41-42, 43-44, 45-46). При этом размыкается контрольная цепь плюсового положения стрелки и замыкается рабочая цепь для возможности обратного перевода стрелки в плюсовое положение.

При полном переводе стрелки в минусовое положение, когда вырезы контрольных линеек совпадают, происходит переключение рабочих контактов Р автопереключателя на контрольные К' (21–22, 23–24,25–26).
Таким образом, при переведенном (минусовом) положении стрелки замкнуты контрольные контакты К', которые замыкают цепи контроля минусового положения стрелки, и замкнуты рабочие контакты Р' для перевода стрелки в плюсовое положение.

Если происходит недоход остряка до рамного рельса во время перевода стрелки, то вырезы на контрольных линейках не совмещаются.
Кулачок автопереключателя занимает среднее положение, поэтому размыкаются рабочие контакты Р и Р' и не замыкаются контрольные контакты К и К'. Контроль положения стрелки не появляется. На аппарате управления загорается красная лампочка, стрелка теряет контроль.

При взрезе стрелки перемещаются контрольные линейки. Контрольная линейка отжатого остряка выталкивает кулачок автопереключателя на поверхность линейки, который занимает среднее положение, размыкая контрольные и рабочие контакты. Стрелка теряет контроль своего положения.

Все невзрезные электроприводы в основном имеют унифицированную конструкцию и отличаются передаточным числом редуктора, тяговым усилием и временем перевода стрелки (от 2 до 7 с).

Винтовой электропривод типа ВСП имеет иную конструкцию, и является более надежным в работе и устанавливается взамен электропривода типа СП.

Стрелочный электропривод типа СПГ (стрелочный привод горочный) имеет конструкцию, аналогичную конструкции привода типа СП. Отличительной особенностью привода типа СПГ является редуктор с меньшим передаточным числом для сокращения времени перевода стрелки (0,5...1 с). На горках применяют быстродействующие невзрезные электроприводы типа СПГ-ЗМ с контактным автопереключателем и СПГБ-4М с бесконтактным автопереключателем.

Электропривод типа СПВ относится к типу взрезных приводов и устанавливается в маневровых районах станций, где сравнительно велика опасность взреза стрелки. Конструкция такого привода обеспечивает раздельный ход остряков стрелки, что дает возможность проконтролировать взрез стрелки и исключить при этом поломку привода при взрезе. Но привод типа СПВ менее надежен в работе, чем невзрезной привод.
В электроприводе типа СПВ вращение двигателя передается на главный вал через взрезное устройство, которое предохраняет привод от поломки при взрезе стрелки. Взрез стрелки может произойти при пошерстном движении подвижной единицы, когда колесо, воздействуя на отжатый остряк, заставляет вращаться рабочую шестерню главного вала электропровода. Так как корпус взрезного устройства заперт, основание устройства проворачивается внутри корпуса, ролики выходят из углублений на корпусе, и происходит расцепление основания с корпусом. Вал повернется, автопереключатель встанет в среднее положение и разомкнет рабочие и контрольные контакты. Для устранения взреза электромеханик должен открыть крышку привода, извлечь специальный фиксатор и с помощью курбеля установить привод в нормальное положение.

Цель лабораторной работы

 

Целью работы является изучение конструкции стрелочных приводов, особенностей их работы и применения на станциях магистральных железных дорог.

 

Описание рабочего места

 

Для выполнения лабораторной работы предоставляются стрелочный электропривод СП-6, контрольные линейки и кyрбельная рукоятка.

 

Порядок проведения

1. По данному методическому указанию и рекомендуемой литературе ознакомиться с назначением и конструкцией основных элементов и узлов стрелочного электропривода СП-6.

2. Вращением курбельной рукояткой оси электродвигателя привести привод в одно из крайних (исходных) положений, чтобы были замкнуты одна группа внешних (рабочих) и одна группа внутренних (контрольных) контактов, расположенных по разные стороны главного вала. Определить нумерацию контактной системы автопереключателя.

3. Медленно вращая ось электродвигателя, проследить за работой и взаимодействием деталей привода в течение полного перевода из одного положения в другое и обратно. Повторяя это действие несколько раз, выяснить расположение и назначение элементов привода.

4. Внимательно проследить за последовательностью переключения подвижных контактных ножей в течение полного цикла работы привода. Определить, в какой момент и под действием каких деталей размыкаются контрольные и замыкаются рабочие контакты.

5. Ознакомиться с конструкцией блокировочного контактного устройства и курбельной заслонки.

 

Оформление отчета

1. Цель работы.

2. Требования ПТЭ к приводам централизованных стрелок.

3. Классификация стрелочных приводов.

4. Схема электропривода СП-6.

 

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняет стрелочный привод?

2. Классификация стрелочных электроприводов.

3. Разновидности электродвигателей, используемые в стрелочных приводах.

4. Требования ПТЭ к электроприводам.

5. Режимы работы электропривода.

6. С помощью какого устройства контролируется положение стрелки?

7. В каких случаях электродвигатель работает, а остряки не перемещаются?

8. Что называется взрезом стрелки и как ведет себя при этом привод?