INVESTIGATION OF THE DENSITY OF POLYMER VALVES FOR PNEUMATIC EQUIPMENT
Authors: Осипов Дмитрий Валерьевич , Иванов Павел Юрьевич , Дульский Евгений Юрьевич , Ковшин Андрей Сергеевич , Пронин Константин Евгеньевич 
Published: July 2024

В статье исследован вопрос плотности пневматических клапанов, изготовленных при помощи технологий фотополимерной 3d-печати. Данные исследования проводятся в рамках научной работы по повышению эффективности автоматических пневматических тормозов грузового поезда путем снижения истощимости тормозной системы при циклических торможениях. Для решения поставленной задачи предлагается модернизация однотрубной тормозной системы путем обеспечения двухтрубного питания, с разработкой нового высокопроизводительного пневматического редуктора, изготовленного при помощи аддитивных технологий, служащего для дополнительного питания запасных резервуаров вагонов поезда. Однако, основной проблемой, существенно затрудняющей разработку такого прибора, является сложность изготовления клапанной пары в виду несовершенства контактной поверхности клапана и седла по причинам, связанным со свойствами структуры печатных деталей. Ступенчатость поверхности обусловлена методом изготовления изделий основанном на послойном наплавлении пластиковой нити при помощи 3d принтера. Решением данной проблемы является разработка клапанной пары на мягкой посадке, где сам клапан выполнен при помощи фотополимерной 3d печати, а седло для него изготовлено из резины средней жесткости, так как фотополимерная печать обладает существенно меньшей ступенчатостью. Однако, как было выявлено, существенное влияние на плотность такой клапанной пары оказывает площадь контакта клапана и седла, что приводит к необходимости применения более жестких пружин для создания требуемого нагружения с целью устранения утечек сжатого воздуха из области высокого давления в область с более низким давлением в камерах редуктора.

This article examines the issue of the density of pneumatic valves manufactured using photopolymer 3D printing technologies. These studies are carried out within the framework of scientific work to improve the efficiency of automatic pneumatic brakes of a freight train by reducing the exhaustion of the braking system during cyclic braking. To solve this problem, it is proposed to modernize the single-tube braking system by providing two-tube power, with the development of a new high-performance pneumatic gearbox manufactured using additive technologies, which serves for additional power supply of spare tanks of train cars. However, the main problem that significantly complicates the development of such a device is the complexity of manufacturing a valve pair due to imperfections of the contact surface of the valve and seat for reasons related to the properties of the structure of printed parts. The gradation of the surface is due to the method of manufacturing products based on layer-by-layer deposition of plastic thread using a 3d printer. The solution to this problem is the development of a valve pair on a soft landing, where the valve itself is made using photopolymer 3d printing, and the seat for it is made of medium-hardness rubber, since photopolymer printing has a significantly lower step. However, as it was found, the contact area of the valve and the seat has a significant effect on the density of such a valve pair, which leads to the need to use stiffer springs to create the required loading in order to eliminate leaks of compressed air from the high-pressure area to the area with lower pressure in the gearbox chambers.