Устройство для подвода энергопитания к подвижному потребителю Советский патент 1991 года по МПК H02G11/02 

Фиг. 1

77rSSS

16 / 56

Изобретение относится к электротехнике, а именно к энергоснабжению транспортных средств, и может быть использовано в рельсовом транспорте, питающемся электроэнергией по гибкому энергоносителю.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения динамических нагрузок на кабель, закрепленный в средней части трассы, при изменении направления вращения кабельного барабана.

На фиг. 1 показано рельсовое транспортное средство с механизмом кабельного барабана; на фиг. 2 - механизм кабельного барабана; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2.

Устройство для подвода энергопитания к подвижному потребителю содержит вал 1, приводимый во вращение гидродвигателем 2 через цепную передачу 3, барабан 4 для энергоносителя 5, подаваемого через приемное устройство б и укладываемого при помощи кабелеукладчика 7. Через подшипники 8 с валом сопряжен корпус тормозного барабана 9. внутри которого установлена спиральная пружина 10, одним концом закрепленная на валу, а другим - на корпусе тормозного барабана. Корпус тормозного барабана охватывает ленточный тормоз, состоящий из ленты 11, рычага 12,электромаг- нита 13 и возвратной пружины 14. Управление ленточным тормозом осущест- вляется включением электромагнита при наезде выключателя 15 на установленную в определенном относительно точки закрепления кабеля к почве 16 месте направляющую 17. При этом длина направляющей подбирается такой, чтобы на пути от места срабатывания тормоза до прохождения приемным устройством транспортного средства точки закрепления энергоносителя к почве противомомент, создаваемый пружиной, равнялся бы моменту, передаваемому на вал 1 гидромотором 2 через цепную передачу 3.

Устройство работает следующим образом.

Транспортное средство, получающее энергию по гибкому энергоносителю, оснащается устройством для подвода энергопитания к подвижному потребителю. Общая протяженность трассы, обслуживаемой та- ким транспортным средством, может быть равна удвоенной кабелевместимости барабана. При этом точка закрепления энергоносителя к почве располагается посередине трассы.

Для спиральной пружины 10, внешний конец которой закреплен на корпусе тормозного барабана 9 жестко к ленте, который работает на чистый изгиб:

где р - угол поворота вала кабельного барабана;

МПр - момент, создаваемый на валу кабельного барабана спиральной пружины;

L - длина развернутой спиральной пружины;

Е - модуль упругости материала пружины;

Ix - моменет инерции сечения пружины

bS3 .

12

b - ширина пружины; S - толщина пружины. Если п - число оборотов кабельного барабана, то р 2 лт , MnaL

отсюда п

2яЕ Ix

(1)

I

Половина длины направляющей к- равна длине энергоносителя 5, намотанного на кабельный барабан 4 с момента срабатывания тормоза до прохождения приемным устройством 6 точки закрепления энергоносителя к почве 16:

,.

2nR n

(2)

где I - длина кабеля, намотанного на кабельный барабан;

R - радиус намотки кабеля на кабельный барабан во время прохождения транспортным средством точки закрепления кабеля к почве.

Подставляя (1) в (2), получают

1 2 п R MnPL

2 п 2 п Е х

или

MnpL Elx

I 2 R

(3)

Во время прохождения приемным устройством точки закрепления энергоносителя к почве момент, создаваемый на валу кабельного барабана спиральной пружиной, МПр должен быть равен приводному моменту на валу кабельного барабана М. Приравнивая и подставляя в (3)

М L

получают I 2 R .- Ь 1х

Если обозначить 1з - проекция расстояния между выключателем 15 и вертикальной осью симметрии приемного устройства 6 на вертикальную плоскость, параллельную продольной оси транспортного средства; И - часть длины направляющей 17 от ее начала до точки закрепления кабеля к почве 16 (по направлению движения транспортного средства (фиг. 1); г - оставшаяся часть длины направляющей 17 отточки закрепления кабеля к почве 16 до ее конца, то для случая, изображенного на фиг. 1

11

(4)

(5)

Если выключатель 15 установлен справа от приемного устройства 6 (фиг. 1), то в выражениях (4) и (5) знаки изменяются на противоположные. Для случая, когда выключатель 15 и вертикальная ось симметрии приемного устройства 6 находятся в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси транспортного средства (т, е. )

,.-1 -R ML

11-12-2 ТТ7

Например, рельсовое транспортное

средство движется в направлении, требующем намотки кабеля на барабан, т. е. к точке закрепления энергоносителя к почве. На определенном расстоянии от точки закрепления энергоносителя к почве 16 выключатель 15 наезжает на установленную вдоль рельсового пути направляющую 17 и подает сигнал на включение электромагнита 13 ленточного тормоза. Рычаг 12 поворачивается и прижимает ленту 11 к корпусу тормозного барабана 9, фиксируя его относительно рамы транспортного средства. Спиральная пружина 10, закрепленная одним концом на корпусе тормозного барабана, а другим концом - на валу 1, начинает закручиваться. Это происходит до тех пор, пока запасенная в ней потенциальная энергия не создаст противомомент, равный по величине приводному моменту на валу 1 кабельного барабана 4, передаваемому от двигателя 2 через цепную передачу 3, т. е. до остановки кабельного барабана. При этом по мере закручивания пружины натяжение кабеля уменьшается, так как сумма моментов, создаваемых натяжением кабеля и спиральной пружиной, равна приводному моменту на валу кабельного барабана. Это справедливо для приводов, обеспечивающих постоянство крутящего момента (например, объемных гидромоторов). Остановка кабельного барабана должна произойти тогда, когда приемное устройство 6 находится над точкой закрепления энергоносителя к почве 16. Чтобы кабельный барабан начал вращаться в обратную сторону (на размотку энергоносителя) при дальнейшем безостановочном движении транспортного средства, в энергоносителе должно возникнуть такое растягивающее усилие, которое создает на валу 1 крутящий момент, достаточный для преодоления инерционности заполненного энергоносителем барабана 4, и, после перехода гидродвигателя 2 в насосный режим,

переключения.специального гидравлического клапана (не показан) на подтормажи- вание кабельного барабана.

Аккумулированная спиральной пружиной энергия позволяет значительно уменьшить растягивающее усилие, возникающее в энергоносителе при прохождении транспортным средством точки закрепления энергоносителя в почве, а также способст0 вует более быстрому разгону полностью заполненного кабельного барабана до необходимой угловой скорости.

По мере дальнейшего движения транспортного средства выключатель 15 переста5 ет контактировать с направляющей 17, электромагнит 13 обесточивается и под воздействием возвратной пружины 14 рычаг 12 занимает исходное положение и отводит ленту 11 от корпуса тормозного барабана 9,

0 который начинает вращаться совместно с валом 1.

При движении транспортного средства по этому же пути в обратном направлении длина соответствующего участка направля5 ющей (от ее начала до точки закрепления кабеля к почве) выбирается из тех же соображений, что и при движении в прямом направлении. При этом длина этого участка направляющей больше противоположного

0 на величину двойного расстояния между выключателем 15 и точкой выхода энергоносителя из приемного устройства 6.

В связи с аккумулированием энергии спиральной пружиной при проходе транс5 портного средства к точке закрепления энергоносителя к почве и последующей отдачей накопленной энергии для разгона вращающихся масс механизма кабельного барабана при его реверсировании можно

0 существенно увеличить надежность гибкого энергоносителя путем снижения воздействующих на него динамических нагрузок, возникающих при прохождении транспортным средством точки закрепления энерго5 носителя к почве. Величина этих нагрузок превышает средние значения в 5-10 раз. Формула изобретения Устройство для подвода энергопитания к подвижному потребителю, содержащее

0 кабельный барабан, вал которого кинематически связан с приводом, накопитель энергии, выполненный в виде плоской спиральной пружины, внешний конец которой закреплен на внутренней поверхности

5 корпуса дополнительного барабана, установленного с возможностью поворота относительно вала кабельного барабана, и средства для изменения скорости вращения дополнительного барабана в зависимости ,от положения потребителя относительно

закрепления кабеля на почве о т л и- ч а ю щ е е с я тем, ч го, с целью повышения надежности путем снижения динамических нагрузок на кабель, закрепленный п средней части трассы при изменении направления вращения кабельного барабана, оно снабжено направляющей, устанавливаемой вдоль трассы в зоне точки закрепления кабеля на почве, внутренний конец плоской спиральной пружины закреплен на валу баоабанз, средства для изменения скорости вращения дополнительною барабан выполнены в виде тормоза, управляемого вновь введенным выключателем, установленным с во мож- i остию взаимодействия с направляющей при этом последняя выполнена с длиной i

Л

ю ш,

8.

11

0

5

2 R ML

| - л к тг1

t Ix

где R - радиус намотки кабеля на барабан во время прохождения транспортным средством точки закрепления кабеля в почве;

М - приводной момент на валу кабельного барабана,

L - длина раззернутой спиральной пружины,

Е - модуль упругости материала пружины,

х момент инерции сечечия пружины,

i - bS3 ix 12

(де в - ширина пружины; S - толщина пружины.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к энергоснабжению рельсовых транспортных средств, получающих электроэнергию по гибкому кабелю. Цель изобретения - повышение надежности кабеля. На валу 1 кабельного барабана 4 смонтирован накопитель энергии, выполненный в виде спиральной пружины, один конец которой закреплен на валу 1 кабельного барабана, а другой - на корпусе тормозного барабана 9, сопряженного с валом 1 кабельного барабана через подшипники На транспортном средстве смонтирован тормоз с возможностью воздействия на тормозной барабан 9 при взаимодействии выключателя 15 с направляющей 17. установленной вдоль рельсового пути у точки прикрепления энергоносителя к почве 16. Длину направляющей 17 выбирают такой, чтобы на пути от моста срабатывания тормоза до прохождения приемным устройством 6 точки прикрепления энергоносителя к почве 16 спиральная пружина закручивалась до момента, равного по величине приводному моменту, передаваемому на вал 1 кабельного барабана 4 гидродвигателем 2 3 ил ё

LJ;

«,

i - Л i

,

А

шг

Есикакшвпз