устройство заградительное

Формула изобретения

Устройство заградительное, содержащее опорное основание, на котором шарнирно закреплена крышка и установлен приводной вал, один конец которого жестко соединен с крышкой соосно с шарнирами, а другой конец жестко скреплен с кронштейном привода, соединенным с шибером привода, отличающееся тем, что оно снабжено регулируемыми пружинными амортизаторами, шарнирно прикрепленными одними концами к опорному основанию, а вторыми - к кронштейну привода с противоположных сторон таким образом, что при опущенной крышке пружины обоих пружинных амортизаторов деформированы на полные величины их рабочих деформаций, а при поднятой крышке пружины обоих пружинных амортизаторов деформированы на величину предварительной их деформации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области железнодорожного и автодорожного транспорта, а именно к устройствам, предназначенным для предотвращения несанкционированного въезда транспортного средства на железнодорожный переезд при приближении к нему поезда или на охраняемую территорию предприятия.

В качестве прототипа выбран заградительный элемент для устройства ограждения железнодорожного переезда [1], содержащий опорное основание, на котором шарнирно закреплена крышка и установлен приводной вал, один конец которого жестко соединен с крышкой соосно шарнирам, а на другом конце которого жестко закреплен, посредством шлицев, кронштейн противовеса, соединенный с шибером привода. Заградительный элемент [1] снабжен регулируемым по высоте ограничителем движения противовеса, укрепленным на опорной раме.

Эксплуатация заградительных элементов ограждения железнодорожных переездов [1] выявила следующие недостатки:

1. Большая масса противовеса вызывает инерционные и соответственно динамические нагрузки, действующие на элементы привода, особенно в начале и в конце подъема крышки. Так, открытие замка автопереключателя привода в начале подъема крышки приводит к мгновенному (ударному) приложению сил тяжести противовеса, передающихся через его кронштейн на приводной вал и элементы привода. Значительные динамические нагрузки, прикладываемые к приводу, возникают и в конце подъема крышки, когда производится гашение кинетической энергии (остановка) движущихся масс противовеса, крышки и привода. Все это вызывает повышенный износ деталей привода и его отказы.

2. Значительные затраты металла на изготовление противовеса и его кронштейна, которые составляют 15% от общей массы заградительного элемента.

3. Увеличенные габаритные размеры заградительного элемента из-за наличия противовеса с его кронштейном в ряде случаев не обеспечивают необходимый габарит приближения строений к железнодорожному пути при пересечении его с автодорогой под острым углом, что накладывает ограничения на размещение заградительного элемента относительно железнодорожного пути.

Задачей, решаемой с помощью предложенного технического решения, является повышение надежности заградительного устройства и снижение затрат на его изготовление и эксплуатацию.

Указанная задача решается тем, что заградительное устройство, содержащее опорное основание, на котором шарнирно закреплена крышка и установлен приводной вал, один конец которого жестко соединен с крышкой соосно шарнирам, а другой конец жестко закреплен с кронштейном привода, соединенным с шибером привода, снабжено регулируемыми пружинными амортизаторами, шарнирно закрепленными одними концами к опорному основанию, а вторыми - к кронштейну привода с противоположных сторон таким образом, что при опущенной крышке пружины обоих пружинных амортизаторов деформированы на полные величины их рабочих деформаций, а при поднятой крышке пружины обоих пружинных амортизаторов деформированы на величину предварительной их деформации.

Пружинные амортизаторы предназначены для обеспечения плавного перемещения крышки без рывков и ударов при ее подъеме или опускании и соответственно для снижения в 2-3 раза усилий, передающихся на элементы крышки, приводного вала и привода в начале или в конце подъема (опускания) крышки.

Первый пружинный амортизатор служит главным образом для удержания крышки заградительного устройства при отключенном двигателе привода в поднятом положении за счет усилия предварительной деформации пружины, а второй пружинный амортизатор - для удержания крышки в опущенном положении и предотвращения удара крышки по опорному основанию при отключении двигателя привода.

Опущенная крышка закрыта на замок автопереключателя привода, а пружины обоих пружинных амортизаторов максимально деформированы (сжаты или растянуты) на полные величины их рабочих деформаций. При этом первый пружинный амортизатор, линия действия силы пружины которого в данном положении крышки проходит через ось приводного вала, практически выключен из работы, так как его момент вращения от силы рабочей деформации пружины, передающийся через соединенный с ним кронштейн привода на приводной вал и шибер привода, равен нулю. Усилие рабочей деформации пружины второго пружинного амортизатора, передающееся через кронштейн привода на приводной вал и шибер привода, создает момент вращения, противоположный по направлению и уравновешивающий по величине момент, действующий на приводной вал от сил тяжести крышки.

При подъеме крышки замок автопереключателя открывается и двигатель привода начинает плавно свой пуск с минимальным усилием, необходимым для преодоления сил трения в элементах заградительного устройства. По мере увеличения угла подъема крышки пружинные амортизаторы перемещаются вместе с кронштейном привода относительно оси приводного вала, поворачиваясь в своих шарнирах - в местах сочленения с опорным основанием. При этом усилие деформации пружин амортизаторов уменьшается с наибольшего рабочего до усилия предварительной деформации при полностью поднятой крышке. Таким образом, сила рабочей деформации пружины второго пружинного амортизатора способствует на начальной стадии подъему крышки, а с увеличением угла подъема крышки плавно уменьшается до величины своего усилия предварительной деформации.

При подъеме крышки с нижнего крайнего положения линия действия усилия рабочей деформации пружины первого пружинного амортизатора из-за своего поворота постепенно отклоняется в сторону от оси приводного вала. Плавное увеличение плеча действия усилия деформации пружины первого пружинного амортизатора, при одновременном уменьшении его по своей абсолютной величине, с увеличением угла поворота крышки создает плавно нарастающий по величине момент, передающийся через кронштейн привода на приводной вал и способствующий в начальной стадии подъему крышки, а на конечной - удержанию крышки в поднятом положении при отключенном двигателе привода.

При опускании крышки двигатель привода начинает пуск плавно, преодолевая силы трения в элементах заградительного устройства и поворачивая кронштейн привода, при этом сила тяжести крышки способствует ее опусканию. В результате происходит поворот пружинных амортизаторов в исходное (первоначальное) состояние.

С уменьшением угла подъема крышки при ее опускании момент сопротивления от усилия деформации пружины первого пружинного амортизатора плавно уменьшается от максимального рабочего до минимального значения, равного нулю. Одновременно момент сопротивления опусканию крышки от усилия деформации пружины второго пружинного амортизатора плавно нарастает от минимального до максимального значения, уравновешивающего действие силы тяжести крышки в нижнем (опущенном) ее положении.

Таким образом, в соответствии с вышеизложенным, усилие предварительной деформации пружины первого пружинного амортизатора определяется по следующей формуле:

где Р - вес крышки заградительного устройства;

L - размер крышки по ее ширине;

h_1-1 - величина плеча действия усилия предварительной деформации пружины первого пружинного амортизатора относительно оси приводного вала при полностью поднятой крышке. Задается конструктивно;

_max - наибольший угол подъема крышки. Задается конструктивно.

Величина усилия рабочей деформации пружины первого пружинного амортизатора при полном его рабочем ходе (F_1-2) принимается из условия, что

а затем минимизируется с учетом конструктивных особенностей устанавливаемых пружинных амортизаторов.

Усилие предварительной деформации пружины второго пружинного амортизатора принимается по конструктивным требованиям минимальной величины, близкой или равной нулю:

Усилие рабочей деформации пружины второго пружинного амортизатора при полном рабочем ходе определяется из условия безударного опускания крышки на опорное основание:

где h_2-2 - плечо действия усилия деформации второго пружинного амортизатора при полном его рабочем ходе. Задается конструктивно.

Конструктивные размеры, жесткость и другие технические характеристики пружин первого и второго пружинных амортизаторов рассчитываются с учетом вышеприведенных формул (1-4) и в соответствии с методикой расчета пружин и требованиями ГОСТ 13764-86...ГОСТ 13776-86.

На фиг.1 показано заградительное устройство, на фиг.2 показана крышка с шарнирной опорой, вынесенной за контур ее очертания, и имеющая минимальный зазор в стыке с опорным основанием, на фиг.3 показан приводной вал, на фиг.4 показаны тяга и регулируемые пружинные амортизаторы.

Заградительное устройство содержит опорное основание 1 рамной конструкции, устанавливаемое на фундаменте 2 и предназначенное для установки на нем крышки 3 с кронштейном крышки 4, вала приводного 5, кронштейна привода 6, первого пружинного амортизатора 7, второго пружинного амортизатора 8, привода 9, кабельной муфты 10 и предохранительной цепи 11.

Поверхность для проезда транспортного средства по заградительному устройству образуется сплошным листом 12, приваренным к поддерживающим его продольным и поперечным балкам прокатного профиля опорного основания 1, и сплошным листом 13 крышки 3. Лист 13 также приварен к поддерживающим его поперечным и продольным балкам прокатного профиля крышки 3. Листы 12 и 13 имеют рифление для обеспечения необходимого сцепления колес транспортного средства с поверхностью крышки заградительного устройства.

С целью сопряжения с наименьшим зазором листы 12 и 13 в месте их стыка срезаны параллельно друг другу, по касательной, проведенной к траектории поворота заднего края листа 13 относительно оси вращения шарниров крышки 3.

Шарнирная опора крышки 3 представляет собой закрытый подшипник скольжения, состоящий из валика 14 и втулки 15, надетой на валик 14, который с помощью шайб 16 и шплинтов 17 закреплен между кронштейнами 18 крышки 3.

Крышка 3 свободно навешивается четырьмя шарнирными опорами, установленными на ее кронштейнах 18, на кронштейны 19 опорного основания 1.

В опущенном положении крышка 3 передним краем листа 13 опирается на продольную балку опорного основания 1, в средней части - на поперечные балки опорного основания 1 и задним краем опирается своими шарнирными опорами на кронштейны 19 опорного основания 1.

Один конец крышки 3 с помощью двух болтов 20 прикреплен к кронштейну 4, служащему для передачи крутящего момента от привода 9 на крышку 3 при ее подъеме или опускании.

Кронштейн 18 крышки 3 выполнен так, что ось вращения ее шарниров находится со стороны заднего края, за пределами контура очертания листа 13, а для листа 12 опорного основания 1 - внутри контура его очертания.

При подъеме крышки 3 загрязнения, накопившиеся возле стыка листов 12 и 13 сдвигаются поднимающимся задним краем листа 13 в сторону от стыка сопряжения деталей, а загрязнения, находящиеся на поверхности листа 13 крышки 3, скатываются в сторону от стыка и соответственно не попадают во внутреннюю полость заградительного устройства.

Вал приводной 5 установлен в передней 21 и задней 22 подшипниковых опорах опорного основания 1 и зафиксирован от продольного смещения кронштейном 23 (для ясности чтения чертежа показан только на фиг.3). Вал приводной 5 имеет на обоих концах шлицы для установки кронштейна 4 и кронштейна привода 6 и служит для передачи крутящего момента от шибера 24 привода 9, соединенного с кронштейном привода 6 тягой 25, к кронштейну 4, соединенному с крышкой 3 двумя болтами 20. Если в процессе эксплуатации заградительного устройства из-за наезда транспортного средства на поднятую крышку произошла пластическая деформация приводного вала 5 (скручивание на некоторый угол одного его конца относительно другого), то кронштейн привода 6 может быть свободно снят со шлицев приводного вала 5, затем повернут относительно его оси в сторону, противоположную скручиванию приводного вала 5 на угол, равный углу его скручивания, и, наконец, вновь свободно установлен на наиболее совпадающие с выполненным углом поворота шлицы приводного вала 5. Число шлицев, выполненных на приводном вале 5, определяет величину шага дискретного регулирования угла поворота кронштейна привода 6. Необходимая точность регулировки положения кронштейна привода 6 и нормативная высота подъема крышки 3 обеспечиваются при числе шлицев не менее 50. Указанное количество шлицев на приводном вале 5 технически возможно выполнить, что и было авторами осуществлено.

Вал приводной 5 закрыт сверху стальным листом 26, предохраняющим его от попадания атмосферных осадков и загрязнения. Для контроля состояния приводного вала 5 и очистки внутренней полости опорного основания 1 предусмотрена съемная крышка 27.

Кронштейн привода 6 соединен с приводом 9 посредством регулируемой по длине тяги 25, которая малой проушиной 28 с помощью оси 29, шайбы 30 и шплинта 31 соединена с шибером 24 привода 9, а большой проушиной 32 - с кронштейном привода 6. Регулировка длины тяги 25 производится ввинчиванием большой проушины 32 в малую 28 и фиксированием контргайкой 33.

Первый пружинный амортизатор 7 одним концом шарнирно соединяется с кронштейном привода 6 с помощью проушины 34, оси 35, шайб 36 и шплинтов 37, а вторым концом - с кронштейном 38 опорного основания 1 с помощью проушины 39, оси 40, шайбы 41 и шплинтов 42. Проушины 34 и 39 жестко соединены с тарелками соответственно 43 и 44, между которыми установлена пружина 45 (на фиг.4 для примера показана пружина сжатия). Тарелка 44 жестко соединена с двумя болтами 46, которые служат не только направляющими для пружины 45 по внутреннему ее диаметру, но также направляющими для тарелки 43, которая в сборе с пружиной 45 закрепляется на болтах 46 гайками 47 и контргайками 48.

Сборка, регулировка и установка первого пружинного амортизатора 7 в заградительное устройство выполняется следующим образом.

На болты 46 в сборе с проушиной 39 и тарелкой 44 устанавливаются пружина 45 и тарелка 43 в сборе с проушиной 34, которые вместе закрепляются гайками 47 до выбора свободных зазоров между пружиной 45 и тарелками 43 и 44. Затем производится регулировка первого пружинного амортизатора 7 путем дополнительного завинчивания гаек 47 на расчетную величину предварительной деформации его пружины (сжатия или растяжения) и фиксирования гаек 47 контргайками 48.

Первый пружинный амортизатор 7 закрепляют в шарнирной опоре кронштейна 38 опорного основания 1 с помощью оси 40, шайб 41 и шплинтов 42. Курбельной рукояткой или приводом 9 (при применении привода СП-6М с замком, запирающим крышку в поднятом и опущенном положениях) производится подъем крышки 3 и ее механическое фиксирование от возможного произвольного опускания. При поднятой крышке 3 между шарнирными опорами первого пружинного амортизатора 7, одна из которых на кронштейне привода 6 подвижная, образуется наибольшее расстояние, достаточное для свободной и безопасной установки пружинного амортизатора 7 без производства дополнительного его сжатия на величину рабочего хода.

Второй пружинный амортизатор 8 одним своим концом шарнирно соединяется с кронштейном привода 6 с помощью проушины 49, оси 50, шайб 51 и шплинтов 52, а вторым концом - с кронштейном 53 опорного основания 1 с помощью проушины 54, оси 55, шайб 56 и шплинтов 57. Проушина 49 жестко соединена с тарелкой 58, а проушина 54 - с тарелкой 59 и двумя болтами 60. Болты 60 служат направляющими для пружины 61 по внутреннему ее диаметру, которая установлена между тарелками 58 и 59. Пружина 61 и тарелка 58 с проушиной 49 закреплены на болтах гайками 62 и контргайками 63.

Сборка, регулировка второго пружинного амортизатора 8 выполняется аналогично регулировке первого пружинного амортизатора 7. Установка второго пружинного амортизатора 8 производится в шарнирные опоры свободно при поднятой крышке 3 заградительного устройства.

Если при установке первого пружинного амортизатора 7 крышка 3 не удерживается в поднятом положении на нормативной высоте, из-за большей ее массы изготовления либо из-за других отклонений в технологии ее изготовления, то в этом случае регулировка усилия предварительной деформации пружины 45 до необходимой величины выполняется дополнительным завинчиванием гаек 47 и контргаек 48 болтов 46.

Если крышка 3 опускается на опорное основание с ударом, то регулировка усилия рабочей деформации пружины второго пружинного амортизатора до необходимой его величины выполняется за счет дополнительного завинчивания гаек 62 и контргаек 63 болтов 60.

Если при изготовлении заградительного устройства допущены отклонения от установочных размеров размещения шарнирных опор по отношению друг к другу, а также отклонения линии, проходящей через оси 35 и 40, от приводного вала 5, то регулировка положения осей 40 и 55 выполняется за счет регулировочного перемещения кронштейнов 38 и 53 опорного основания 1 как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Кронштейн 38 жестко соединен с двумя болтами 64, каждый из которых закреплен на несущей опоре 67 опорного основания 1 двумя шайбами 65 и гайками 66 с противоположных ее сторон. Несущая опора 67 имеет вертикальные пазы для прохода через них болтов 64.

Регулировка осей 35 и 40 в горизонтальном направлении для увеличения расстояния между ними производится путем параллельного свинчивания гаек 66, а для уменьшения расстояния наоборот путем их завинчивания. Регулировка осей 35 и 40 для коррекции установочных размеров в вертикальном направлении производится путем перемещения кронштейна 34 на необходимую величину при ослабленных гайках 66 по вертикальным пазам и последующего закрепления болтов 64 шайбами 65 и гайками 66.

Кронштейн 53 закреплен на несущей опоре 68 опорного основания 1 с помощью двух болтов 69, которые проходят через вертикальные пазы несущей опоры 68 и закреплены с обеих ее сторон шайбами 70 и гайками 71. Регулировка положения оси 55 выполнена путем перемещения кронштейна 53 в горизонтальном направлении относительно опоры основания 1 за счет свинчивания (завинчивания) гаек 71 на болтах 69. Для регулировки положения оси 55 в вертикальном направлении несущая опора 68 снабжена пазами для перемещения по ним болтов 69 при ослабленных гайках 71.

Для защиты от атмосферных осадков и доступа посторонних лиц пружинные амортизаторы 7 и 8, а также кронштейн привода 6 закрыты кожухом 72.

Использование пружинных амортизаторов вместо противовеса позволяет снизить расход металла на каждом заградительном устройстве до 200 кг.

Изготовленный образец устройства заградительного с пружинными амортизаторами показал, что сохраняются все положительные свойства противовеса при обеспечении плавного пуска электродвигателя привода при подъеме и опускании крышки. Изготовленный образец устройства заградительного имеет габарит по ширине в два раза меньше по сравнению с заградительным устройством с противовесом, что позволяет его использовать в местах пересечения автодорог с железнодорожными путями под острым углом.

В качестве приводов используются специализированные электроприводы типа ЭП-УЗП или СП-6М. В электроприводе устанавливается низкооборотный электродвигатель переменного тока (850 об/мин), что резко снижает динамические нагрузки и скорости перемещения крышки и противовеса и соответственно повышает надежность и безотказность заграждающего устройства.

Подъем крышки происходит от электродвигателя привода 9, тогда как опускание может происходить и от воздействия веса выезжающего с переезда транспортного средства (при использовании привода ЭП-УЗП с принудительным запиранием крышки только в опущенном состоянии), а при исчезновении электропитания они приводятся в нужное положение курбельными рукоятками. При включении электродвигателя привода заградительного устройства, крышка которого находится в нижнем положении, под действием шибера 24 привода 9 происходит подъем крышки на установленный угол до срабатывания автопереключателя привода 9 при достижении шибером крайнего выдвинутого положения и отключение электропитания.

В поднятом состоянии крышка представляет собой механическое препятствие для въезда транспортных средств в зону переезда, но не является серьезным препятствием для выезда из зоны переезда транспортного средства, оказавшегося на переезде до момента подъема крышки, так как при воздействии на крышку силой более 100 кГс (от наезда колес транспортного средства на крышку со стороны железной дороги) она опускается и обеспечивает выезд транспортного средства из зоны переезда.

При применении заградительного устройства в качестве дорожного барьера, устанавливаемого перед охраняемым предприятием, оно оснащено приводом СП-6М с принудительным запиранием крышки в поднятом (верхнем) и в опущенном (нижнем) ее положениях.

Заградительные устройства устанавливаются поперек проезжей части автодороги по два с каждой стороны переезда заподлицо с покрытием дороги, причем левые заградительные элементы устанавливаются по выезду с переезда, а правые - по въезду в зону переезда. Передний брус крышки снабжен светоотражающими пластинами 73 красного цвета. При поднятых крышках они извещают водителя о запрещении въезда на переезд.

Привод 9 и пружинные амортизаторы 7, 8 с защитным кожухом 72 размещаются за пределами проезжей части автодороги.

Источник информации.

1. Свидетельство на полезную модель RU 23066, кл. 7 В 61 L 29/00 от 29.12.2001.