Блок аппаратов электровоза
Полезная модель направлена на снижение трудоемкости и повышение производительности труда при изготовлении каркасов блоков аппаратов, сборки блоков аппаратов за счет разделения каркаса на самостоятельные части, что позволяет до их объединения произвести рихтовку, термическую и механическую обработку частей каркаса, улучшение условий монтажа, эксплуатации и ремонта за счет возможности параллельной установки аппаратов на самостоятельные части каркаса, повышение уровня надежности и безопасности при монтаже и эксплуатации в виду превращения одной части каркаса в самостоятельный компонент с функцией грузоподъемной траверсы, разгружающей механизмы аппаратов и электрические соединения от сил деформации, возникающих при транспортировке блока аппаратов, а также при эксплуатации от суммарного воздействия весов аппаратов. Указанный технический результат достигается тем, что в блоке аппаратов, содержащий аппараты, электрические соединительные линии, каркас и элементы строповки, каркас состоит из трех самостоятельных компонентов - нижней пространственной и верхней плоской рам и элементов поперечной жесткости, объединяемых в единый узел разъемными и (или) неразъемными соединениями, при этом верхняя рама выполнена в виде грузоподъемной траверсы с элементами строповки и крепежными отверстиями для установки аппаратов и прокладки электрических соединительных линий. Верхняя рама может быть выполнена в виде грузоподъемной траверсы решетчатой конструкции. Объединение каркаса в единый узел может производиться или сварными соединениями, или болтовыми соединениями, или шарнирными соединениями.
Полезная модель относится к блокам аппаратов железнодорожного транспортного средства, преимущественно к блокам аппаратов электроподвижного состава магистральных железных дорог.
Известны блоки аппаратов электровоза грузового магистрального постоянного тока ВЛ11М (см. «Электровоз ВЛ11М», руководство по эксплуатации, Москва, «Транспорт», 1994, стр.131-132.). Известные блоки аппаратов, стационарно расположенные в высоковольтной камере электровоза, состоят из пространственных цельнометаллических каркасов и установленных на них силовой и низковольтной аппаратуры. Пространственные каркасы данных блоков аппаратов представляет собой сварные конструкции из стального профиля.
Недостатком известных блоков аппаратов является то, что монтаж силовой и низковольтной аппаратуры приходится выполнять на стационарных каркасах, заранее смонтированных внутри кузова электровоза. В связи с узкими проходами и ограниченностью рабочего пространства в кузове это существенно повышает трудоемкость процесса изготовления электровоза и снижает производительность труда, а также ухудшает ремонтопригодность. Невозможность монтажа аппаратуры на каркас вне электровоза обусловлено большими габаритами каркаса и с недостаточной жесткостью для устанавливаемых на каркас аппаратов, имеющими существенный вес. Надлежащую жесткость и прочность каркасы приобретают только после установки в электровозе. Фактическое выполнение каркаса в кузове электровоза затрудняет обеспечение необходимых требований по обеспечению плоскостности посадочных поверхностей и позиционной точности крепежных отверстий для установки аппаратов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели являются блоки аппаратов электровоза грузового постоянного тока 2ЭС6 (см. «Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями» Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000 РЭ Часть 1, с.16, 17, 19, 20). Известные блоки аппаратов включают в себя каркасы, аппараты и электрические и пневматические соединительные линии. Каркасы блоков аппаратов представляют собой цельнометаллические, цельносварные пространственные схожие конструкции, нижняя часть которых выполнена в виде пространственной рамы, а верхняя в виде плоской прямоугольной рамы. Верхняя рама выполнена плоской с целью плотного рядного размещения большого количества контакторов и подвода к ним кабелей и силовых шин. Из-за недостаточной для транспортировки блоков аппаратов жесткости верхней рамы с целью разгрузки механизмов аппаратов от сил, возникающих при деформации рамы при транспортировке и могущей в дальнейшем нарушить правильную работу аппаратов, элементы строповки выполнены на нижней пространственной раме. Для установки аппаратов и электрической и пневматической трассировки в каркасах выполнены привалочные поверхности с группами крепежных отверстий. При этом для установки контакторов необходимо выполнение отверстий, образующих сборочную группу, с позиционными допусками не более 
0,4 мм (в диаметральном выражении).
Недостатком известных блоков аппаратов является возникновение больших сварочных деформаций в цельносварных конструкциях каркасов. В связи с этим для обеспечения точности расположения сборочных групп отверстий обработку отверстий ведут после сварки каркаса. А так как группы отверстий расположены в разных пространственных положениях и на разной глубине конструкции каркасов, то станочная обработка отверстий представляется трудновыполнимой. Если в нижних рамах каркасов собираемость на горизонтальных плоскостях еще можно обеспечить выполнением отверстий в виде продолговатых отверстий или отверстий с повышенными монтажными зазорами для прохождения крепежных изделий, то в верхних плоских рамах из-за больших весов закрепляемого оборудования, в основном контакторов, требуется выполнение круглых отверстий с минимальными монтажными зазорами для исключения сдвига, что ведет за собой необходимость применения ручного сверления. Недостатком так же является то, что элементы строповки по вышеуказанным причинам размещены на нижних пространственных рамах вблизи от центра масс, что требует повышенных мер безопасности при выполнении стропальных и монтажных работ из-за склонности блоков аппаратов к раскачиванию и заваливанию. Вышеуказанные причины повышают трудоемкость как при изготовлении каркасов и сборке блоков аппаратов, так и при монтаже блоков аппаратов на электровозе.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является снижение трудоемкости и повышение производительности труда при изготовлении каркасов блоков аппаратов, сборки блоков аппаратов за счет разделения каркаса на самостоятельные части, что позволяет до их объединения произвести рихтовку, термическую и механическую обработку частей каркаса, улучшение условий монтажа, эксплуатации и ремонта за счет возможности параллельной (раздельной) установки аппаратов на самостоятельные части каркаса, повышение уровня надежности и безопасности при монтаже и эксплуатации в виду превращения одной части каркаса в самостоятельный компонент с функцией грузоподъемной траверсы, разгружающей механизмы аппаратов и электрические соединения от сил деформации, возникающих при транспортировке блока аппаратов, а также от суммарного воздействия весов аппаратов при эксплуатации.
Заявляемый технический результат достигается тем, что известном в блоке аппаратов железнодорожного транспортного средства, содержащий аппараты, электрические соединительные линии, каркас и элементы строповки, каркас состоит из трех самостоятельных компонентов - нижней пространственной и верхней плоской рам с крепежными отверстиями для установки аппаратов и прокладки электрических соединительных линий и элементов поперечной жесткости, объединяемых в единый узел разъемными и (или) неразъемными соединениями, при этом верхняя рама выполнена в виде грузоподъемной траверсы с элементами строповки, при этом установочные отверстия для аппаратов и электрических соединительных линий выполнены станочным способом.
При этом могут быть реализованы следующие конструктивные исполнения блока аппаратов:
- объединение каркаса в единый узел производится сварными соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде раскосов и (или) накладок;
- объединение каркаса в единый узел производится болтовыми соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде фланцев (и раскосов);
- объединение каркаса в единый узел производится шарнирными соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде раскосов.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 - приведено аксонометрическое изображение блока аппаратов железнодорожного транспортного средства.
На фиг.2 - приведено изображение варианта объединения каркаса блока аппаратов в единый узел с помощью болтовых соединений.
На фиг.3 - приведено изображение варианта объединения каркаса блока аппаратов в единый узел с помощью шарнирных соединений.
В связи с тем, что графическое изображение фигуры 1 заявленной полезной модели плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Блок аппаратов состоит из каркаса 1, размещенных на нем аппаратов 2 и электрических соединительных линий 3. Каркас 1 включает в себя нижнюю пространственную раму 4, верхнюю плоскую раму 5 и элементы поперечной жесткости 6 и (или) 7, соединенных между собой при помощи сварки. В свою очередь верхняя рама 5 состоит из двух продольных балок 8.1 и 8.2 с крепежными отверстиями для установки оборудования 9, боковых вертикальных стоек 10.1 и 10.2 и диагональных связей 11.1 и 11.2, при этом верхняя продольная балка 8.1 по краям имеет два элемента для строповки 12.1 и 12.2.
Варианты исполнений блока аппаратов, отличающиеся от основного исполнения, приведены ниже.
Вариант исполнения блока аппаратов, отличающийся от основного варианта тем, что объединение каркаса в единый узел производится болтовыми соединениями, а элементы поперечной жесткости выполнены в виде фланцев (и раскосов). Данный вариант исполнения блока аппаратов содержит каркас 1, состоящий из нижней пространственной рамы 4 с крепежными отверстиями 13.1, 13.2 для установки верхней рамы 5 и раскосов 6, верхней рамы 5 с фланцами 14 и крепежными отверстиями 15 для установки раскосов 6, раскосов 6 с фланцами 16.1 и 16.2 и болтов 17.1, 17.2 и 17.3.
Вариант исполнения блока аппаратов железнодорожного транспортного средства, отличающийся от основного варианта тем, что объединение каркаса в единый узел производится шарнирными соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде раскосов. Данный вариант исполнения блока аппаратов содержит каркас 1, состоящий из нижней рамы 4 с проушинами 18 и 19, верхней рамы 5 с проушинами 20 на боковых вертикальных стойках 10.1 и 10.2, раскосов 6 с отверстиями по концам и шарнирных узлов 21.1, 21.2 и 21.3. Раскосы могут быть выполнены с дискретным или плавным регулированием длины (как тандеры в авиации).
Заявленная полезная модель в основном варианте осуществляется следующим образом. При помощи сварки формируют нижнюю пространственную раму 4. Так же с помощью сварки формируют и плоскую решетчатую раму 5 из комбинации продольных балок 8.1 и 8.2, боковых вертикальных стоек 10.1 и 10.2 и диагональных связей 11.1 и 11.2. Далее к верхней балке 8.1 приваривают элементы строповки 12.1 и 12.2. Применение диагональных связей 10.1 и 10.2 дает повышенную прочность и жесткость верхней раме 5, значительную стойкость к изменению формы. Верхняя рама 5 приобретает свойства грузоподъемной траверсы. Компактность конструкции верхней рамы 5 позволяет установить раму под станочную обработку отверстий 9 для установки аппаратов 2 и прокладки электрических соединительных линий 3. Тем самым обеспечивается необходимая точность расположения крепежных отверстий 9. После выполнения отверстий 9 рамы 4 и 5 объединяется с помощью раскосов 6 и (или) накладок 7 в единый каркас 1. Так как длина присоединительных сварных шов незначительна, то они не вызывают больших сварочных деформаций. Разделение каркаса 1 на два значительных компонента позволяет до их объединения произвести при необходимости рихтовку и термическую обработку рам 4 и 5. Превращение верхней части каркаса в мощную грузоподъемную раму 5 разгружает механизмы аппаратов 2 и электрические соединения от сил деформации, возникающих при транспортировке блока аппаратов, а также от суммарного воздействия весов аппаратов при эксплуатации.
В дополнительном варианте с объединением нижней пространственной рамы 4, верхней плоской рамы 5 и элементов поперечной жесткости в единый каркас 1 посредством болтовых соединений в нижней раме 4 выполняют дополнительно крепежные отверстия 13.1 и 13.2. Верхнюю раму 5 также выполняют в виде грузоподъемной траверсы с дополнительными крепежными отверстиями 15 в вертикальных стойках 10.1 и 10.2. Элементы поперечной жесткости соединения нижней и верхней рам 4 и 5 выполняют в виде фланцев 14 и раскосов 6 с фланцами 16.1 и 16.2. При этом элементы поперечной жесткости в виде фланцев 14 могут применяться без раскосов 6, повышая компактность конструкции и улучшая условия охлаждения аппаратов 2. Верхняя рама 5 крепится болтами 17.1 через фланцы 14 к отверстиям 13.1 нижней рамы 4. Раскосы 6 болтами 17.2 и 17.3 через фланцы 16.1 и 16.2, соответственно, крепятся к отверстиям 13.2 нижней рамы 4 и отверстиям 15 верхней рамы 5. При такой конструкции почти совсем исключаются деформации, возникающие при соединении компонентов каркаса 1 в единое целое.
В дополнительном варианте с объединением нижней пространственной рамы 4, верхней плоской рамы 5 и элементов поперечной жесткости в единый каркас 1 посредством шарнирных соединений в нижней раме 4 выполняют проушины 18 и 19, а в верхней раме 5 проушины 20. По концам раскосов 6 выполняют отверстия. Объединение компонентов 4, 5 и 6 в единый каркас производят с помощью шарнирных соединения 21.1, 21.2 и 21.3, полностью разгружая конструкцию соединения в поперечном направлении от изгибающих моментов.
Надо сказать, что разделение каркаса на нижнюю и верхнюю рамы 4 и 5 позволяет организовать параллельное изготовление нижней и верхней частей каркаса и установку аппаратов 2, а также при объединений компонентов в единый каркас с помощью болтовых и шарнирных соединений применение различных металлов и материалов, например, современных композиционных материалов.
1. Блок аппаратов электровоза, содержащий аппараты, электрические соединительные линии, каркас и элементы строповки, отличающийся тем, что каркас состоит из трех самостоятельных компонентов - нижней пространственной и верхней плоской рам и элементов поперечной жесткости, объединяемых в единый узел разъемными и (или) неразъемными соединениями, при этом верхняя рама выполнена в виде грузоподъемной траверсы с элементами строповки и крепежными отверстиями для установки аппаратов и прокладки электрических соединительных линий.
2. Блок аппаратов электровоза по п.1, отличающийся тем, что объединение каркаса в единый узел производится сварными соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде раскосов и (или) накладок.
3. Блок аппаратов электровоза по п.1, отличающийся тем, что объединение каркаса в единый узел производится болтовыми соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде фланцев и раскосов.
4. Блок аппаратов электровоза по п.1, отличающийся тем, что объединение каркаса в единый узел производится шарнирными соединениями, при этом элементы поперечной жесткости выполнены в виде раскосов.
5. Блок аппаратов электровоза по п.1, отличающийся тем, что верхняя рама выполнена в виде грузоподъемной траверсы решетчатой конструкции.
