УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВИНЧИВАНИЯ ГАЕК ПРОМЕЖУТОЧНОГО РЕЛЬСОВОГО СКРЕПЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ Российский патент 2000 года по МПК E01B29/28 

Изобретение относится к области механизации путевого хозяйства железнодорожного транспорта.

Известны устройства для отвинчивания гаек промежуточного рельсового скрепления (например по авт.св. СССР N 1310466, E 01 B 29/28; авт.св. СССР N 1370170, E 01 B 29/28; авт.св. СССР N 1562375, E 01 B 29/28), содержащие экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированными на нем гайковертами с постоянной частотой вращения их шпинделей.

Отвинчивание гаек промежуточного рельсового скрепления предопределяет приложение большого крутящего момента для "срыва" гайки с места с дальнейшим отвинчиванием гайки при значительно меньшем крутящем моменте.

Известные устройства с постоянной частотой вращения шпинделей их гайковертов, а следовательно, с неизменным на них крутящим моментом требуют установки двигателя с мощностью, обеспечивающей крутящий момент для "срыва" гайки, чем предопределяет его неэффективное использование, выражающееся в использовании его установленной мощности лишь кратковременно и не использовании ее в основном процессе отвинчивания.

Известны устройства (например по авт.св. СССР N 92934, E 01 B 29/28), содержащие экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированным на нем гайковертом, редуктор которого содержит соосно смонтированные планетарные передачи и кулачковую муфту. Диск кулачковой муфты, сидящий подвижно в осевом направлении на выходном валу первой планетарной передачи снабжен кулачками с обеих сторон и находится в зацеплении либо с кулачками полумуфты, жестко закрепленной на валу основной шестерни второй планетарной передачи, либо с кулачками на корпусе этой передачи. Изменяя таким образом частоту вращения шпинделя, изменяют и создаваемый на нем крутящий момент. Управление переключением скоростей и, соответственно, прикладываемого крутящего момента осуществляется вручную при перемещении диска кулачковой муфты.

Известны устройства (например по авт.св. СССР N 1059044, E 01 B 29/28), содержащие экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированными на нем двухшпиндельными гайковертами с независимым вертикальным перемещением ключа на каждом шпинделе, приводимыми одним двигателем. "Срыв" гайки с места осуществляется по очереди одним, а затем вторым шпинделем с дальнейшим отвертыванием гаек обоими шпинделями. Мощность двигателя реализуется для поочередного "срыва" каждой гайки с последующим отвинчиванием двух гаек.

Известны устройства (например, описанные в книге: Л.Н. Горохов, Н.А. Карпов и др. Путевые приборы и механизмы. - М.: Транспорт, 1966. - с. 98 - 102), содержащие экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированным на нем гайковертом, редуктор которого содержит параллельно расположенные валы с размещенными на них парами ведущих и ведомых шестерен для передачи ведомому валу большей или меньшей частоты вращения. На ведущем валу на шлицах смонтирована кулачковая муфта для поочередного зацепления то с одной, то с другой шестернями для обеспечения большей или меньшей частоты вращения ведомого вала, а следовательно, и крутящего на нем момента. Управление муфтой осуществляется вручную рычажно-тросовой системой, а следовательно, вручную осуществляется и управление крутящим моментом на шпинделе гайковерта.

Известны устройства (например по авт.св. СССР N 123552, E 01 B 29/28), содержащие экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированным на нем гайковертом, выполненным в виде двухсекционного трехступенчатого гидронасоса, сочлененного с трехвинтовым гидромотором системой золотников. Частота вращения шпинделя гайковерта, а следовательно, и крутящий момент на нем регулируются автоматически в зависимости от нагрузки на ключе. Однако такое исполнение гайковерта довольно сложно, многоступенчатая гидравлическая система очень медленно реагирует на изменение условий отвинчивания гайки, довольно долго производится переключение с одной скорости на другую, тогда как необходимый крутящий момент очень резко изменяется сразу же после "срыва" с места. Кроме того, такой гайковерт не способен работать уверенно в условиях низких температур.

Известно устройство для отвинчивания гаек промежуточного рельсового скрепления железнодорожного пути (авт. св. СССР N 142675, E 01 B 29/28 - принято за прототип), содержащее экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированным на нем гайковертом, включающим в себя редуктор с параллельно расположенными ведущим и ведомым валам с размещенными на них двумя парами ведущих и ведомых шестерен зубчатого зацепления для передачи ведомому валу большей или меньшей частоты вращения, при этом на ведущем валу шестерни посажены свободно для переменного взаимодействия со связанным подвижно вдоль вала подпружиненным сцепным элементом. Сцепной элемент сочленен с обеспечивающей большую частоту вращения ведомому валу шестерней с помощью подпружиненных шариков и винтовых скосов, выполненных на сцепном элементе и шестерне. Со второй шестерней, обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомому валу, сцепной элемент сочленяется кулачками, выполненными на сцепном элементе и шестерне.

При малом моменте сопротивления на ведомом валу сцепной элемент соединен подпружиненными шариками и винтовыми скосами с шестерней, обеспечивающей большую его частоту вращения. При повышении момента сопротивления сцепной элемент проворачивается относительно этой шестерни и, взаимодействуя своими винтовыми скосами со скосами шестерни, смещается вдоль вала, преодолевая сопротивление пружины, и входит в зацепление с шестерней, обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомого вала. Таким образом производится быстрое и автоматическое переключение скоростей ведомого вала, а следовательно, и реализация разного крутящего момента.

Однако при переключении частоты вращения ведомого вала наблюдаются удары концов винтовых скосов при их выключении, а также и при включении из-за их несовпадения, наблюдающегося после снятия ключа шпинделя с гайки, что сказывается на долговечности соединения, надежности, излишнем шуме. Кроме того, в известном устройстве обеспечивается последовательность: малый крутящий момент - большой крутящий момент, которая используется при завинчивании гайки и поэтому устройство не может быть использовано при отвинчивании гайки, когда повышенный момент необходим в начале процесса.

Необходимо устройство для отвинчивания гаек промежуточного рельсового скрепления железнодорожного пути, обеспечивающее переезд от шпалы к шпале установленных на нем гайковертов, способных при минимально возможной установочной мощности приводного двигателя обеспечить первоначальный высокий крутящий момент для "срыва" гайки с места с последующим автоматическим обеспечением более низкого крутящего момента за счет автоматического изменения скорости вращения шпинделя с более низкой частоты вращения на более высокую, что обеспечит процесс отвинчивания гаек промежуточного рельсового скрепления за короткое время, с высокой производительностью.

Для этого в известном устройстве, содержащем экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированными на нем гайковертами, каждый из которых включает в себя редуктор с параллельно расположенными ведущими и ведомым валами с размещенными на них двумя парами ведущих и ведомых шестерен зубчатого зацепления для передачи ведомому валу большей или меньшей частоты вращения, при этом одна из шестерен пары на своем валу посажена свободно для попеременного взаимодействия со связанным с этим валом сцепным элементом, для сцепления обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомому валу шестерни со сцепным элементом между ними устроена обгонная муфта, а для сцепления второй, обеспечивающей большую частоту вращения ведомому валу шестерни со сцепным элементом они смонтированы на ведомом валу, снабжены сухарями, один из которых размещен на сцепном элементе, а второй на шестерне и соединены между собой пружиной кручения.

Свободная установка шестерни, обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомому валу, на одном из валов и связанная с этим валом установка на нем сцепного элемента с устройством обгонной муфты между ними, свободная установка на ведомом валу шестерни, обеспечивающей большую частоту вращения ведомому валу, и связанная с ведомым валом установка на нем сцепного элемента, снабжение их сухарями, один из которых размещен на сцепном элементе, а второй на шестерне, и соединение их между собой пружиной кручения позволяют ведомому валу какое-то время вращаться с меньшей частотой вращения, а затем с большей и после окончания процесса отвинчивания гайки и снятия нагрузки с вала приведения сцепного элемента относительно шестерни с сухарем в исходном положение, что, таким образом, обеспечивает "срыв" каждой гайки с места при приложении повышенного крутящего момента при пониженной частоте вращения с последующим отвинчиванием гайки с пониженным крутящим моментом на повышенной частоте вращения, что в свою очередь предопределяет применение приводного двигателя с минимально возможной установочной мощностью.

Свободная установка шестерен обеих пар передачи и установка сцепного элемента на ведомом валу предопределяет компактность конструкции с использованием одного единого корпуса сцепного элемента. Свободная же установка обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомому валу шестерни на ведущем валу с установкой же здесь корпуса сцепного элемента требует установки дополнительного корпуса сцепного элемента, но при этом обеспечиваются меньшие усилия на муфте обгона.

На фиг. 1 схематически изображен вид сбоку предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема редуктора гайковерта; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, начало работы с пониженной частотой вращения ведомого вала; на фиг. 4 - то же, начало работы с повышенной частотой вращения ведомого вала; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2, муфта обгона.

Устройство содержит экипаж 1 для перемещения по рельсам железнодорожного пути (механизм перемещения экипажа не показан) со смонтированными на нем гайковертами 2, шпиндели 3 которых оснащены ключами 4 для взаимодействия с гайками промежуточного рельсового скрепления. Механизмы возвратно-вертикального перемещения ключей не показаны.

Каждый из смонтированных на экипаже 1 гайковертов 2 оборудован редуктором с параллельно расположенными ведущим 5 и ведомым 6 валами. Ведущий вал 5 сочленен с приводным двигателем 7, а ведомый вал 6 со шпинделем 3 с ключом 4.

На валах размещена пара зубчатых шестерен 8 и 9 для передачи ведомому валу меньшей частоты его вращения и пара зубчатых шестерен 10 и 11 для передачи ведомому валу большей частоты его вращения. На ведущем валу шестерни 8 и 10 посажены жестко, а на ведомом валу шестерни 9 и 11 посажены свободно. На ведомом валу жестко посажен сцепной элемент 12, который сочленен с шестерней 9 муфтой обгона 13, а с шестерней 11 соединен пружиной кручения 14 и оборудован сухарем 15 для взаимодействия с сухарем 16 шестерни 11.

Возможен вариант устройства редуктора, когда шестерни 10 - 11 и их связь со сцепным элементом 12 выполнена так, как описано выше, а связь шестерен 8 - 9 со сцепным элементом выполнена следующим образом. Шестерня 9 на ведомом валу 6 монтируется жестко безо всякой связи со сцепным элементом 12. Шестерня 8 на ведущем валу 5 монтируется свободно, на котором жестко монтируется дополнительный корпус сцепного элемента, сочленяемый с шестерней 8 муфтой обгона.

Работает устройство следующим образом.

Переезжая от шпалы к шпале экипаж 1 останавливается над шпалой так, что ключи 4 гайковертов 2 оказываются над гайками промежуточного рельсового скрепления. Ключи опускаются, надеваются на гайки и гайковерты включаются в работу по их отвинчиванию.

Вращение от двигателя передается на ведущий вал 5 по часовой стрелке. Пара зубчатых колес 8 - 9 и обгонная муфта 13 через сцепной элемент 12 передают вращение ведомому валу 6, который начинает вращаться против часовой стрелки с меньшей частотой вращения и, следовательно, с большим крутящим моментом. С угловой скоростью, соответствующей меньшей частоте вращения вала, начинает вращаться и сухарь 15 сцепного элемента 12 (фиг. 3). А вот сухарь 16 шестерни 11 начинает вращение против часовой стрелки с большей угловой скоростью, соответствующей большей частоте вращения шестерни 11 пары зубчатых шестерен 10 - 11, поскольку передаточное число передачи этой пары меньше передаточного числа пары зубчатых шестерен 8 - 9. В результате этого сухарь 16 догоняет вращающийся с меньшей частотой вращения сухарь 15, преодолевая сопротивление пружины кручения 14. Дальнейшая передача вращения от ведущего вала передается через пару шестерен 10 - 11 и сухари 16 - 15 на сцепной элемент 12 и на ведомый вал 6 с большей частотой его вращения и, следовательно, с меньшим крутящим моментом (фиг. 4), при этом вращению пары шестерен 8 - 9 между собой способствует муфта обгона 13, позволяя сцепному элементу свободно проворачиваться относительно шестерни 9 (фиг. 5).

После отвинчивания гайки ключ 4 поднимается, двигатель останавливается, сцепной элемент под действием пружины кручения занимает исходное положение (фиг. 3). Гайковерт готов для отвинчивания очередной гайки в режиме: "срыв" с большим крутящим моментом, но с меньшей частотой вращения - дальнейшее полное отвинчивание с меньшим крутящим моментом, но с большей частотой вращения ключа.

Угол поворота α ведомого вала с меньшей частотой вращения определяется по следующим зависимостям

где β и γ - угловые размеры сухарей,
U₁ - передаточное число пары зубчатых шестерен для передачи ведомому валу меньшей частоты его вращения,
U₂ - передаточное число пары зубчатых шестерен для передачи ведомому валу большей частоты его вращения.

Изобретение относится к области механизации путевого хозяйства железнодорожного транспорта. Устройство содержит экипаж со смонтированными на нем гайковертами, каждый из которых включает в себя редуктор с параллельно расположенными ведущим и ведомым валами с размещенными на них двумя парами ведущих и ведомых шестерен зубчатого зацепления для передачи ведомому валу большей или меньшей частоты вращения, при этом одна из шестерен пары на своем валу посажена свободно для попеременного взаимодействия со связанным с этим валом сцепным элементом, для сцепления обеспечивающей меньшую частоту вращения шестерни со сцепным элементом между ними установлена обгонная муфта, а для сцепления второй шестерни, обеспечивающей большую частоту вращения, со сцепным элементом они смонтированы на ведомом валу, снабжены сухарями, один из которых размещен на сцепном элементе, а второй - на шестерне и соединены между собой пружиной кручения. Достигаемый технический результат при минимально возможной установочной мощности приводного двигателя - обеспечить первоначальный высокий крутящий момент для "срыва" гайки с места с последующим автоматическим обеспечением более низкого крутящего момента за счет автоматического изменения скорости вращения шпинделя с более низкой частоты вращения на более высокую. 5 ил.

Устройство для отвинчивания гаек промежуточного рельсового скрепления железнодорожного пути, содержащее экипаж для перемещения по рельсам железнодорожного пути со смонтированными на нем гайковертами, каждый из которых включает в себя редуктор с параллельно расположенными ведущими и ведомым валами с размещенными на них двумя парами ведущих и ведомых шестерен зубчатого зацепления для передачи ведомому валу большей или меньшей частоты вращения, при этом одна из шестерен пары на своем валу посажена свободно для попеременного взаимодействия со связанным с этим валом сцепным элементом, отличающееся тем, что для сцепления обеспечивающей меньшую частоту вращения ведомому валу шестерни со сцепным элементом между ними установлена обгонная муфта, а для сцепления второй, обеспечивающей большую частоту вращения ведомому валу шестерни со сцепным элементом они смонтированы на ведомом валу, снабжены сухарями, один из которых размещен на сцепном элементе, а второй на шестерни и соединены между собой пружиной кручения.