АВТОМАТРИСА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ Советский патент 1926 года по МПК B61C5/00 

Предлагаемая автоматриса для железных дорог имеет целью эффективно работающую и компактную силовую установку, в особенности, в комбинации с двигателем внутреннего горения, обладающую значительной гибкостью действия, главным образом, в отношении изменения и регулирования скорости.

На фиг. 1 изображен боковой вид, частично в разрезе, автоматрисы; на фиг. 2 - вид сверху передней части автоматрисы, с некоторыми частями в разрезе, на фиг. 3 - вид сверху переднего ската и его привода, при чем некоторые части в разрезе плоскостью, проложенною ниже плоскости 2, и также некоторые детали механизма для регулирования скорости; на фиг. 4 - боковой вид, частью в разрезе, одного из насосов силовой установки, вместе с частью автоматического механизма для регулирования скорости; на фиг. 5 - поперечный разрез по линии V-V на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез детали фиг. 2 по линии VI-VI; на фиг. 7 - часть вертикального разреза по линии VII-VII на фиг. 6; на фиг. 8 - вертикальный разрез детали тормазного цилиндра и его соединений; на фиг. 9 - вертикальный разрез по линии IX-IX на фиг. 3; на фиг. 10 - вид сверху деталей, показанных на фиг. 5, частично в разрезе по линии X-X на фиг. 5.

Рама 27 автоматрисы поддерживается осями 28, 29 с колесами 25 обычного типа, приспособленными для движения по рельсам 26. В представленной на чертежах конструкции колеса 25 закреплены наглухо на соответственных осях 28 и 29. Кузов, пол которого обозначен значком 30, снабжается большей частью будками 31 у обоих концов, так что машинист может управлять движением каждого из них. У заднего конца автоматрисы имеется двигатель 32 какой-либо подходящей конструкции, работающий на жидком горючем и служащий как для движения автоматрисы так и по желанию, для привода вспомогательных механизмов, например, динамомашины 33, доставляющей ток для головных фонарей и для аккумуляторной батареи, применяемой в комбинации с последними. Двигатель можно пускать в ход каким-нибудь подходящим способом, для чего может служить, например, электрический стартер общеизвестного типа, часть которого показана на фиг. 1 у 34. Вал 35 двигателя, проходящий в горизонтальном направлении по продольной оси автоматрисы, снабжен маховиком 36, а впереди него шестерней 37, которая находится в сцеплении с двумя зубчатыми колесами 38, укрепленными на горизонтальных продольных валах 39; эти валы, равно как и соответствующий конец вала 35, уложены в подшипниках коробки 40. Такое устройство позволяет осуществить требуемое понижение скорости при передаче движения от вала 35 двигателя на вал 39. Валы 39, вращающиеся в одном и том же направлении, образуют, ведущие валы двух жидкостных насосов для передачи движения с переменной скоростью; их корпуса обозначены числами 41 и 42. Эти насосы не показаны во всех своих деталях, так как главные особенности их уже известны, поскольку насосы этого типа описаны в американских патентах Гарвея Д. Вильямса №925148 от 15 июня 1909 г. и №1044838 от 19 ноября 1912 г. Валы 39¹ насосов могут составлять одно целое с ведущими валами 39, хотя в изображенной на чертежах форме выполнения между каждым валом 39 и насосным валом 39', расположенным на одной линии с ним, включена сцепная муфта 43 какой-либо подходящей конструкции. На фиг. 5 пунктирными линиями указаны два сегментовидных окна 44, 45, которыми снабжена концевая или клапанная тарелка 46 каждого насоса, каковая тарелка соответствует средней тарелке конструкции по указанным выше патентам Вильямс и концевой тарелке 16 в американском патенте Рейнольда Дженни №1020285 от 12 марта 1912 г. Как объяснено, в этих патентах, одно из этих окон 44, 45 образует всасывающее, а другое - нагнетательное окно насоса, при чем какое из окон 44 или 45 является всасывающим, зависит от направления вращения насосного вала 39′, а также от направления, в котором рабочий орган или качающийся диск 47 насоса наклонен по отношению к поперечной вертикальной плоскости. Как описано в этих патентах, вращение качающегося диска 47 совместно с валом 39′ сообщает вовзратно-поступательное движение поршням 48 внутри цилиндрических полостей насосного барабана 49, вращающегося совместно с указанным валом, при чем длина хода поршней зависит от наклона диска 47. В изображенной на чертежах конструкции жидкость, прогоняемая насосом 41, приводит во вращение заднюю ось 29, тогда как жидкость, прогоняемая насосом 42, сообщает вращение передней оси 28. С этой целью окна 44 концевых щитов обоих насосов 41, 42 соединены трубами 50, 51 с одним окном концевых щитов корпусов моторов 52 и соотв. 53, тогда как другие окна концевых щитов этих корпусов 52, 53 соединены трубами 54 и 55 с другими окнами 45 насосов 41 и соотв. 42. Корпуса 52, 53 моторов поддерживаются кузовом 27 посредством подвесок 56 или каким-нибудь другим подходящим способом. В этих корпусах помещены реверсивные ротационные моторы какой-либо подходящей конструкции, приспособленной для работы жидкостью, подаваемой под давлением по трубам 50, 51 или 54, 55, при чем другая пара труб (54, 55 или соотв. 50, 51) служит в это же время для возвращения жидкости к насосам. Валы 57 моторов вращаются в том или другом направлении в зависимости от того, через какие окна (44 или 45) насосы производят нагнетание жидкости. Возможно применение всякого подходящего реверсивного жидкостного мотора, но в действительности моторы выбираются предпочтительно конструкции подобной насосам, указанным в упомянутых выше патентах Вильямса. Валы моторов передают движение осям 28, 29 при помощи шестерен 58, сцепляющихся с зубчатыми колесами 59 на этих осях (фиг. 3).

Рабочие диски 47 моторов вращаются в переставных коробках 60, которые могут поворачиваться на оси 61. Положение или наклон обоих коробок 60 всегда одинаковы в обоих насосах 41, 42, но обе эти коробки могут перестанавливаться одновременно на оси вращения 61 и устанавливаться либо в нейтральном положении, при котором рабочие диски 47 перпендикулярны к валам 39′, так что вращение насосных барабанов 49 не сопровождается возвратно - поступательным движением поршней 48, либо в положении наклонные в ту или другую сторону, с переменным углом наклонения, вследствие чего соответственные жидкостные моторы 52, 53 принуждаются к вращению в том или другом направлении с различными скоростями. Таким образом, в зависимости от установки коробок 60, моторы 52, 53 и оси 28, 29 будут вращаться в сторону движения матрисы вперед или назад, или же матриса совершенно не будет приводиться в движение, несмотря на вращение барабана 49, когда коробка 60 находится в указанном выше нейтральном положении.

Механизм для одновременной и одинаковой установки обоих коробок 60, при которой каждая из них находится всегда в таком же положении по отношению к насосному валу 39′, как и другая коробка 60, конструируется преимущественно как изображено на фиг. 1-5, 9 и 10. Каждая коробка 60 снабжена с одной стороны выступом 62, в развилине которого может скользить камень 63, вращательно укрепленный на цапфе 64 ползуна 65, который может скользить вдоль неподвижной вертикальной направляющей 66, устроенной в продолжении 67 корпуса насоса. Ползуны 65 снабжены направленными вверх стержнями 68, которые соединены наглухо с горизонтальной поперечиной, так что эти стержни перемещаются совместно как одно целое. Стержни 68 снабжены также коробками 70, в которых устроены гнезда подходящей формы для приема шариков или роликов 71, при чем возможны качания этих шариков или роликов на горизонтальных осях. Шарики или ролики имеют поперечные отверстия, сквозь которые проходят (возможно скольжение в продольном направлении) утонченные концы плеч 72, наглухо скрепленных с качающимися цапфами 73 и 74 (фиг. 5), поворотно поддерживаемыми неподвижным кожухом 75 и скрепленных между собою кольцеобразной соединительной частью 76. Геометрическая ось цапф 73 и 74 параллельна осям 61 обоих насосов 41 и 42, расположенным по одной прямой, одна на продолжении другой. С одной из цапф 73, 74 наглухо скреплен направленный вниз рычаг 77, проходящий приблизительно в средней продольной плоскости матрисы; он может качаться вперед и назад внутри выреза 78 в полу 30 кузова.

Рычаг 77 и вся соединенная с ним качающаяся конструкция может приводиться в движение либо машинистом, либо автоматически, для регулирования скорости и направления движения матрисы. Для ручного управления машинистом предусмотрен следующий механизм:

Нижний конец рычага 77 сочленен с направленной назад серьгой, которая в представленной на чертеже конструкции устроена раздвижной из двух телескопических частей 80, 81, из коих последняя соединена посредством поперечной горизонтальной шпильки 82 с вилкообразной соединительной деталью 83, которая сочленена вертикальным шарниром 84 с свободно поддерживаемой поперечиной 85. Концы последней образуют одинаковые верхнюю и нижнюю вилки 86 и 87 (фиг. 3 и 9), в которых могут скользить своими параллельными гранями камни 88 и 89, поворотно укрепленные на вертикальных цапфах 90 и 91 гаек 92. Эти гайки, удерживаемые, благодара такому устройству, от вращения, находятся в винтовом сцеплении с нарезными частями 93 валов 94, которые поддерживаются подходящими неподвижными подшипниками 95 и идут вдоль матрисы. Вблизи концов матрисы на валах 94, укреплены конические шестерни 96, находящиеся в сцеплении с подобными же шестернями 97 у нижних концов вертикальных валов 98, коих верхние концы снабжены ручными маховичками 99. Соединения между обоими частями 80, 81 раздвижной серьги устроено следующим образом: одна из этих частей 80 имеет форму цилиндра, в котором могут перемещаться два поршнеобразных диска 100 и 101, между которыми расположена пружина 102, обвивающаа стержневидный конец другой части 81. При нормальных условиях, как показано на фиг. 3, пружина 102 полностью растянута, прижимая поршень 100 к заплечику в части 80 и поршень 101 к крышке 103, навернутой на эту же часть. Поршень 100 примыкает к гаечной головке 104 на внутреннем конце стержня, так что часть 81 телескопической серьги втягивается внутрь другой части 80 или, иными словами, серьга 80, 81 сокращается до минимальной своей длины.

При поворачивании одного из маховичков 99 гайка 92, на соответствующем валу, перемещается в продольном направлении, вследствие чего поперечина 85 выполняет качание на вертикальной оси, образуемой цапфами 90, 91 другой гайки 92. Это вызывает перемещение шарнира 84 вперед или назад, в зависимости от направления вращения маховичка 99, при чем часть 81 телескопической серьги перемещается в том же направлении, как и поперечина 85, а часть 80 тотчас же следует за ней, благодаря действию диска 100 через пружину 102 и диск 101, если поперечина 85 выполняет движение вперед, тогда как при перемещении этой поперечины назад часть 80 оттягивается назад частью 81, благодаря действию диска 101, на который давит пружина 102, так как начальное сжатие пружины больше сопротивления деталей, соединенных с частью 80 серьги. Таким образом рычаг 77 производит качание вперед или назад, поворачивая цапфы 73, 74 и плечи 72, так что стержни 68 перемещаются вверх или вниз, изменяя наклон коробок 60 и тем увеличивая или уменьшая количество жидкости, перегоняемой насосами 41 и 42 при каждом обороте их валов, или же, при изменении наклона этих коробок 60 в другую сторону, реверсируя направления течения жидкости по отношению к окнам 44, 45. Скорость жидкостных моторов 52, 53 тем самым соответственно изменяется, или моторы реверсируются, или же, наконец, при установке коробок 60 в нейтральном положении, эти моторы совершенно останавливаются, несмотря на то, что работа первичного двигателя 32 продолжается.

Поскольку дело касается только что описанного механизма ручного управления, серьга 80, 81 может быть и не телескопической конструкции, т.е. может быть заменена жесткой серьгой, соединенной шарниром 79 с рычагом 77 и шарниром 82 с деталью 83. Телескопическая конструкция серьги 80, 81 со включением пружины 102 предусмотрена, ввиду некоторых особенностей описываемого ниже автоматического механизма, для управления давлением и скоростью, так что назначение той частной конструкции, которая изображена на чертежах, состоит в том, чтобы обеспечить возможность как ручного, так и автоматического управления в условиях, исключающих возможность того, чтобы один из этих механизмов управления препятствовал правильному действию другого.

Механизм автоматического управления имеет следующее устройство: качающаяся кольцеобразная соединительная часть 76 снабжена верхним и нижним выступами 76′, перемещающимися внутри продольных вырезов 104′ коробки 75 и способными действовать при этом на выступе 105, 106, которые могут также выполнять продольное относительно коробки 75 движение внутри тех же вырезов. Эти выступы составляют одно целое с кольцами 107 и соответственно 108, которых спиральная пружина 109 стремится прижимать к заплечикам 110 коробки 75, имеющим кольцевую форму, прерываемую лишь вырезами 104′. Кольца 107, 108 имеют также выступающие внутрь кольцевые заплечики 111, преимущественно с конической или скошенной поверхностью, как показано на фиг. 4, каковые заплечики нормально прижимаются пружиной 109 к соответствующим поверхностям крышек 112, навинченных на концах пилиндра 113, охватываемого пружиной 109. Крышки 112 остаются, следовательно, в неизменном расстоянии друг от друга, как и заплечики 110. Цилиндр 113 плотно охватывает неподвижный поршень 114, скрепленный с неподвижным штоком 115. Внутри этого штока имеется продольный канал 116, при помощи которого цилиндровая камера с одной стороны поршня сообщается с трубой 117, и другой продольный канал 118, при помощи которого цилиндровая камера, по другой стороне поршня 114, сообщается с трубой 119. Поршневой шток 115 окружен подходящими сальниками 120, которые зажаты между крышками 113 и концами цилиндра 113. Трубы 117 и 119 соединены с противоположными окнами клапанного щита 46. Так, труба 117 соединена трубами 121, 122, 123 и 124 с окнами 45 обоих клапанных щитов 46, тогда как труба 119 соединена с другими окнами этих щитов посредством труб 125, 126, 127 и 128.

Когда в циркуляционной системе, т.е. в окнах 44 или 45 (в зависимости от того, которые из них являются в данный момент нагнетательными окнами), давление превышает известную величину, соответствующую сопротивлению пружины 109, избыток давления действует на сальник 120 по одной стороне поршня 114, вследствие чего цилиндр 113 перемещается в соответствующем направлении. Крышка 112 у одного конца цилиндра, давлением на заплечики 111 соседнего кольца 107 или 108, сдвигает это кольцо с соответствующего заплечика 110 коробки 75, преодолевая сопротивление пружины 109. На фиг. 4 выступы 105 и 106 колец 107, 108 прилегают к выступам 76′ качающейся детали 76. Такое их положение соответствует лишь специальному случаю и эти выступы 76′ не всегда примыкают к выступам 105, 106, когда кольца 107, 108 упираются в заплечики 110. Во всяком случае, перемещение цилиндра либо немедленно, либо после короткого холостого хода вызывает поворачивание деталей 76, благодаря встрече выступов 105, 106 с выступами 76′. Это качание детали 76, в зависимости от его направления, производит опускание или подъем стержней 68 при посредстве плеч 72, соответственно чему изменяется также наклон перекидной коробки 60. Соединения выполнены таким образом, что указанное перемещение влечет за собою уменьшение наклона перекидной коробки, вследствие чего автоматически уменьшается скорость, с которой рабочая жидкость протекает через систему гидравлической передачи силы, а соответственно этому и скорость моторов 52, 53, когда давление превышает известный предел. Части приходят в равновесие, как только возрастающее натяжение пружины 109 уравновешивает давление на действующую в данный момент сторону поршня 114.

Описанное выше автоматическое регулирование не мешает одновременному действию ручного управления. Как видно из фиг. 3, при движении рычага 77, под влиянием механизма автоматического регулирования, часть 80 телескопической серьги перемещается вместе с этим рычагом, тогда как часть 81 остается неподвижной, при чем происходит просто натяжение пружины 102, так как часть 80 увлекает в свое движение либо диск 100, либо диск 101, в зависимости от направления качания рычага 77. Таким образом, действие автоматического механизма не изменяет положения поперечины 85. С другой стороны, независимо от положения, в которое мог быть установлен рычаг 77, ручное управление может производиться во всякое время при помощи одного из двух маховичков 99. Для охлаждения жидкости (масла), содержащейся в корпусах насосов 41, 42 и моторов 52, 53, предусмотрено следующее устройство. Из верхних частей насосных корпусов, наполненных маслом, поднимаются трубы 129, примыкающие к трубе 130, от которой отходят трубы 131, 132, ведущие к масляному баку 133, высота установки которого достаточна для обеспечения хорошей циркуляции масла по термо-сифонному принципу. Бак 133 не наполняется маслом до верха, но оставляется место для расширения жидкости. Несколько ниже уровня масла в баке имеется выходное отверстие, через которое нагретое масло переходит в радиатор 134 какой либо подходящей конструкции, а из выпускного отверстия радиатора охлажденное масло переходит по трубе 135 во входное окно подходящего насоса 136, напр., коловратного типа, с валом 137, приводимым во вращение подходящим приводом, который представлен на чертеже в виде цепной передачи 138 от одного из валов 39. Нагнетательная труба 139 насоса 136 соединена разветвлениями 140, 141 с нижними частями соответствующих насосных корпусов 41 и 42. Холодное масло подается таким образом в коробки насоса внизу, тогда как нагретое масло выходит вверху; благодаря такой циркуляции, температура масла и насосов 41, 42 удерживается в надлежащих пределах. Из трубы 139 холодное масло проводится также по трубам 142 и 143 к нижним частям обоих моторных корпусов 52, 53, а нагретое масло поднимается кверху этих корпусов по трубам 144, соединенным с трубой 132 при помощи трубы 145. Таким образом, нагретое масло как из насосов 41, 42, так и из моторов, поступает в бак 133, а оттуда возвращается к этим насосам и моторам в охлажденном состоянии, чем предотвращается перегревание частей устройства. Радиатор 134 охлаждается воздухом, входящим через отверстия 147 в камеру 146, устроенную под крышей кожуха; из этой камеры воздух проходит через отверстие 148 в камеру 149, в которой помещен радиатор, затем через радиатор 150 с водяным охлаждением, который соединен не показанными на чертеже трубами с обычной водяной рубашкой двигателя 32, и, наконец, через раструб 151 во входное отверстие всасывания вентилятора 152. Вал 153 этого вентилятора может приводиться во вращение одним из валов 39, при посредстве конической зубчатой передачи 154, вертикального вала 155 и второй зубчатой конической передачи 156. Воздух всасываемый вентилятором 152, выбрасывается через отверстие 157 в камеру 146′, которая устроена под крышей кузова и имеет выпускные отверстия 158. Эта камера 146′ снабжена, кроме того, отверстием 159 для вывода нагретого воздуха, который вытягивается вторым вентилятором 160 на том же валу 153 из отделения 161, образуемого стенками 162, 163, и содержащего двигатель 32. Воздух входит в это отделение у маховика 36 и через различные отверстия, устроенные в нижней части названного отделения.

Желательны указатели давления в каждой будке 31, так чтобы машинист мог предупреждаться о ненормальном повышении или падении давления в насосно-моторной циркуляционной системе. Для этой цели устроены трубы 164, 165, соединенные трубами 123 и соотв. 127 и, следовательно, с окнами 45 и соотв. 44. Эти трубы 164, 165 сообщаются с патрубками 166, расположенными по одной прямой, один на продолжении другого, при чем для соединения служат навернутые колпачки 167 и ниппеля 168 (фиг. 6). Концы патрубков 166 ввинчены в клапанную коробку 169 с центральной камерой 170, в которой может перемещаться в продольном направлении шарик 171, ложащийся на одно из седел 172 у внутренних концов патрубков 166. Пробка 173 обычно закрывает нижний раструб камеры 170, тогда как верхний раструб 174 сообщается с трубой 175, которая соединена с продольной трубой 176, идущей от одной будки 31 к другой и снабженной ответвлениями 177 к измерителям давления 178. Для управления сообщения с этими измерителями можно предусмотреть краны 179. Клапан 171 смещается автоматически всякий раз, как окна 44, 45 обмениваются функциями (с нагнетания на всасывание и обратно), что происходит, когда матриса изменяет ход с переднего на задний или наоборот. Вследствие этого, сообщения трубы 175, 176, 177 с приборами для измерения давления остаются всегда в соединении с той трубой 164 или 165, которая в данный момент соединена с нагнетательными окнами насосов 41 и 42. В то же время, как это видно из фиг. 6, труба 165 или 164, которая в это время соединена с всасывающими окнами насосов, отсекается клапаном 171 от сообщения с измерительными приборами 178.

Наконец, автоматриса оборудована тормазным устройством, которое приходит в действие автоматически всякий раз, как давление в нагнетательной части гидравлической системы передачи силы превышает определенное значение. Для этой цели, с трубой 176 соединены поперечные трубы 180, от которых ответвляются вниз трубы 181, идущие к тормазным цилиндрам 182, в которых работают поршни 183. идущие к тормазным цилиндрам 182, в которых работают поршни 183, побуждаемые к перемещению вверх спиральными пружинами 184. Каждый поршневой шток 185 шарнирно соединен у 186 с тормазным рычагом 187, имеющим ось вращения 188 и тормазную колодку 189 для действия на смежное колесо 25. При появлении ненормального давления, поршни 183, преодолевая сопротивление пружин 184, производят автоматическое притягивание тормазов. Для возможности притягивания тормазов вручную, можно предусмотреть, например, следующее устройство: оба тормазных рычага 187 у одного и того же конца соединены коромыслом 190, которое можно оттягивать вниз помощью цепи 191, проходящей под направляющим роликом 192 и наматывающейся на шкив или барабан 193, укрепленный на валу 194 с ручным маховичком 195.

Автоматриса для железных дорог, характеризующаяся совокупным применением: а) двигателя внутреннего сгорания 32 с электрическим стартером 34 и водяной рубашкой, приводящего в движение динамо 33 для освещения и для зарядки аккумуляторов и через посредство гидравлических насосов 41, 42 с регулирующими качающимися коробками 60 (фиг. 4) ротационные моторы 52, 53, сцепленные зубчатыми передачами 58, 59 с колесами автоматрисы (фиг. 3); б) механизма для установки коробок 60 (фиг. 4, 5, 9, 10), в коем кольцеобразная часть 76 (фиг. 4, 5), поворотная на цапфах 73, 74, снабженная плечами 72, перестанавливает, посредством коробки 70, роликов 71 и стержней 68 с ползунами 65 и коленами 63, плечи 62 коробки 60 или в ручную при посредстве рычага 77 (фиг. 1, 3), соединенного через посредство пружинящих частей 80, 81 и поперечины 85 с приводами от ручных маховиков 99, или автоматически в зависимости от избытка давления в насосах, передаваемого каналами 116, 118 и полого штока 115 гидравлическому цилиндру 113, перемещающемуся по неподвижному поршню 114 вместе с надетыми на него кольцами 107, 108 прижимаемыми заплечиками 111 к неподвижным выступам 110 (фиг. 10) под давлением пружины 109 и перестанавливающими кольцевую часть 76 посредством ребер 105, 106 за выступы 76; в) приспособления для охлаждения рабочего масла, в коем масло подается термосифоном в бак 133, а оттуда поступает в радиатор 134, соединенный с насосами 136, нагнетающими масло в насосы 41, 42, и охлаждаемый воздухом, всасываемым вентилятором 152 и проходящим по пути через радиатор 150 с водяным охлаждением; г) измерителей давления 178 в насосах 41, 42, соединяемых, при посредстве труб 176 с ответвлениями 177, кранами 179 и патрубком 175, с коробкой 169 (фиг. 6), содержащей шарик 171, перекрывающий одну из ветвей 164, 165, ведущих к насосам 41, 42 и д) тормазного устройства, в коем колодки 189 (фиг. 1, 3) прижимаются к колесу автоматически или через посредство цепи 191, проходящей через ролики 192 и наматываемой на шкив 193 ручным маховичком 195, или же автоматически при превышении известной величины давления в насосах, передающимся по трубам 176, 180 и отжимающим вниз поршни 185 в тормазных цилиндрах 182 (фиг. 8).