В настоящее время на ряде дорог Российской Федерации проходят эксплуатационные испытания винтовые стрелочные электроприводы (ВСП), использующие принципиально новые подходы к конструкции его основных узлов. Прежде всего, это конструкции силового механизма, механизма замыкания шибера и контрольной системы.

Разработано несколько модификаций электроприводов типа ВСП. Базовая модель - невзрезной привод ВСП-150, с внутренним замыканием. Взрезной электропривод ВСП-2х150В разработан для использования в маневровых районах. Для скоростного движения предназначен взрезной привод ВСП-220 – для работы с внешними замыкателями остряков. Эта модификация имеет также и внутренний замыкатель, дублирующий замыкание прижатого остряка. Также испытывается модификация с двойным внутренним запиранием – двухшиберный невзрезной привод ВСП-2х150Д.

Электропри вод ВСП-150 (рис. 1.21) состоит из блока электродвигателя 1; кулачковой муфты 3; двухступенчатого редуктора с встроенной фрикционной металлокерамической муфтой 5, 7, 10; шарико-винтовой пары качения (ШВП) 21, 11; фрикционных ограничителей хода гайки шарико-винтовой пары 8, 19; механизма запирания 12; шибера 20; контрольных линеек 17, 18; автопереключателя на базе микропереключателей мгновенного действия 16; корпуса 15; контактов безопасности 2; курбельных заслонок 6, 22; клеммной колодки 14; ввода кабеля 4. Электропривод может быть собран как для правосторонней, так и для левосторонней установки на стрелке. Для этого шибер имеет два выхода, один из которых (нерабочий) закрыт кожухом 9, а линейки 17, 18 переставляются. При этом крышка 13 устанавливается с противоположной стороны привода.

В основу принципа замыкания шибера положена работа кулачкового механизма второго порядка, значительно повышающая надежность, точность замыкания и удержания шибера в замкнутом состоянии. При этом замкнутое или разомкнутое положение шибера достоверно контролируется контрольной системой электропривода. Механизм замыкания позволяет снизить динамическое воздействие остряков на рамный рельс в конце перевода за счет снижения скорости доводки остряков.

На рис. 1.22 показан принцип работы механизма: толкатель 5 (рис. 1.22, а), движущийся поступательно слева направо, упирается в кулачки 7 и 8 в точках А, пытаясь повернуть их на своей оси. Однако этому препятствуют упоры 1 и 6, в поверхности В и Г которых упираются кулачки. Поступательное движение толкателя 5 приводит к поступательному движению кулачков 7 и 8, закрепленных в корпусе 9 и 11 механизма запирания шибера, и посредством полуколец 2 и 10, соответственно шибера 12. В конце перевода кулачки выходят за пределы поверхности В и Г упоров 1 и 6, поворачиваются на своей оси под действием толкателя 5 и входят в контакт с упорами 1 и 6, поверхностями Д и Е (рис. 1.22, б), а толкатель занимает место, контактируя с поверхностью кулачков Ж и 3, тем самым запирает их. Шибер заперт в крайнем правом положении.

Для того чтобы шибер переводился в другое крайнее положение, необходимо толкателю 5 двигаться справа налево до упора о кулачки 3 и 4, освободив кулачки 7 и 8 для поворота и, тем самым, отперев шибер. Дальнейший процесс перевода и запирания шибера идет аналогично.

В процессе перевода стрелки все вращающиеся и поступательно перемещающиеся детали силового механизма обладают определенным потенциалом кинетической энергии, которую при отключении двигателя в конце перевода необходимо гасить, так как она может привести к опасным последствиям. Это могут быть удары, откат гайки шарико-винтовой пары, размыкание шибера и др. С этой целью в электроприводе имеются специальные демпфирующие устройства - фрикционные ограничители 8 и 19 (см. рис. 1.21) хода гайки ШВП, исключающие удары в конце перевода и работающие по принципу обгонной муфты.

На винт шарико-винтовой пары устанавливается по два одинаковых узла демпфирующего устройства. Одно из устройств рассмотрено на рис. 1.23 и состоит из насаженного на винт ШВП с помощью шпонки 11 стакана 3; неподвижного диска 4; фрикционного кольца 5; подвижного диска 15 в сборе; второго фрикционного кольца 6; тарельчатой пружины 7; прижимной гайки 8 с элементами фиксации ее от отворота. Весь узел поджимается подшипником 9 и корпусом электропривода 10.

При вращении винта 2 ШВП гайка 1 в корпусе перемещается поступательно (на рис. 1.23 справа налево). После окончания перевода и при отключении двигателя она по инерции продолжает свое движение. На корпусе гайки имеется планка 14, которая совершает движение заодно с гайкой. В определенный момент она входит в зацепление с зубом 13 подвижного диска 15 фрикционного ограничителя. В свою очередь тот упруго зажат фрикционными кольцами 5 и 6 между подвижными шайбами 4, вращающимися заодно с винтом 2 ШВП. В момент зацепления зуба 13 и планки 14 происходит срыв фрикционного сцепления подвижного диска 15, и дальнейшее движение гайки 1 и вращение винта 2 ШВП идет с преодолением сил трения, т. е. гашением кинетической энергии. Эффективность торможения регулируется путем затяжки тарельчатой пружины 7 при помощи прижимной гайки 8. В выбранном положении гайка закрепляется винтом и стопорным кольцом. Конструкция демпфирующего устройства должна обеспечивать плавное, без ударов, торможение ШВП при ее подходе к крайнему положению. При этом тормозной путь должен быть не более 10 мм (2 оборота винта), исключая касание корпуса шарико-винтовой пары 3 и демпфирующего устройства, а при обратном вращении двигателя не оказывать торможение в начале движения.

Контрольная система электропривода ВСП-150 построена на базе микропереключателей. В отличие от электроприводов СП она является следящей, т. е. при изменениях положения шибера, остряков, механизма замыкания шибера, контрольных линеек и других факторов вырабатывает и передает на пост дежурному по станции информацию о положении стрелки. Система позволяет безошибочно фиксировать: взрез стрелки, вырыв одной или двух контрольных линеек, деформацию рабочих тяг, положение прижатого и отведенного остряка независимо друг от друга, запертое или разомкнутое состояние шибера.

Контрольная система состоит из блока выключателей (рис. 1.24) и блока механизма контроля (рис. 1.25). Блок выключателей состоит из восьми микропереключателей БП-01-10-220 (рис. 1.26).

Блок механизма контроля (рис. 1.25) состоит из: основания 1; контрольных линеек, состоящих из внешней 4 и внутренней 6 частей, соединенных при помощи сухаря 5; роликов 3; ползунов 2, шарнирно закрепленных на толкателе 9 и отведенных пружиной 11. Толкатели 9 воздействуют непосредственно на микропереключатели, блок которых закреплен на шпильках 12. Пружина 10 является возвратной пружиной для толкателей.

Контрольные линейки выполнены составными с целью устранения ложного контроля при вырыве линеек. При чрезмерном выходе контрольных линеек из привода, сухарь 5, удерживаемый до того основанием 1, выпадает и остается на дне корпуса электропривода. Внешняя часть контрольной линейки 4 может быть удалена из привода, а внутренняя часть 6 остается в электроприводе в положении потери контроля.

Контроль запирания осуществляется контрольной планкой 7, движущейся по направляющей 13 и связанной с толкателем 5 (см. рис. 1.22). По планке ходят закрепленные с толкателем 9 (см. рис. 1.25) коромысла 8 и получают сигнал о положении толкателя в механизме запирания.

В приводе, установленном на стрелке, в промежуточном положении гайки шарико-винтовой пары, оба толкателя 9 блока механизма контроля, воздействующие на микропереключатели БП-01-10-220, должны быть в верхнем положении. Верхние контакты всех микропереключателей должны быть разомкнуты, нижние - замкнуты (отсутствие контроля в обоих крайних положениях).

В крайних положениях гайки соответствующий толкатель 9 должен опуститься в прорези внутренних частей 6 контрольных линеек, и верхние контакты группы взаимодействующих с ним микропереключателей БП-01-10-220 должны замкнуться, нижние - разомкнуться (наличие контроля в соответствующем крайнем положении).

При выходе гайки шарико-винтовой пары из крайнего положения в момент, когда верхний ролик соответствующего толкателя 9 переместится с наклонной части контрольной планки 7 на ее горизонтальную поверхность, толкатель 9 должен выйти из прорезей внутренних частей контрольных линеек 6, и верхние контакты взаимодействующих с ним микропереключателей БП-01-10-220 должны разомкнуться (потеря контроля при отпирании шибера в соответствующем крайнем положении).

В состав блока выключателей (см. рис. 1.24) входят восемь микропереключателей 8 типа БП-01-10-220, закрепленных на раме 3 винтами 7. На раме 3 посредством оси 4 закреплены два рычага 2 с упругими элементами 1, на которые воздействует толкатель 9 (см. рис. 1.25) и перемещающий шток 9 микропереключателей 8.

Устанавливается на стрелку электропривод ВСП-150 с помощью специально разработанной гарнитуры. Привод крепится на полосы, крепящиеся к ближайшему рамному рельсу, что позволило не применять фундаментные угольники. Такой принцип установки электропривода позволяет снизить динамические воздействия на него при прохождении поезда и повысить скорость прохождения составов по стрелке, повысить уровень изоляции рельсовых цепей.