АВТОМАТИЧЕСКИЙ СТОЯНОЧНЫЙ ТОРМОЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMATIC RAILWAY PARKING BRAKE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к автоматическому стояночному тормозу, предназначенному для удержания единицы железнодорожного подвижного состава в неподвижном состоянии или её принудительной остановке при отказе основной тормозной системы в ситуации выполнения экстренного торможения и последующего истощения тормозной системы, и может быть использована в системе торможения отдельной единицы пассажирского железнодорожного подвижного состава, преимущественно моторвагонного подвижного состава.
Из уровня техники известен автоматический стояночный тормоз железнодорожного транспортного средства (Патент РФ №2553498, В61Н 11/02, B60T 13/68, 20.03.2015 г.), содержащий тормозной цилиндр, шток которого шарнирно связан с тормозной рычажной передачей, а также узел фиксации штока, содержащий оснащенный поршнем полый винт, свободно вращающуюся на упорном подшипнике конусную гайку и контртело в виде втулки, которые во взаимодействии образуют фрикционную пару. Корпус узла фиксации штока установлен на задней крышке тормозного цилиндра с образованием герметичной полости перед поршнем тормозного цилиндра, находящейся под давлением в процессе работы автоматического стояночного тормоза.
Недостатком известного устройства является снижение надежности устройства, обусловленное размещением места соединения корпуса узла фиксации непосредственно на задней крышке тормозного цилиндра, при котором корпус узла фиксации образует большое плечо, создающее с учетом большого веса узла фиксации концентрацию напряжений при вибрационных и динамических усилиях в зоне сопряжения корпуса со стенками задней крышки, что в эксплуатации может привести к разбалтыванию накручиваемого корпуса узла фиксации. Снижение жесткости соединения в зоне тормозной полости, находящейся под давлением, увеличивает вероятность потери герметичности, приводящей к неисправности тормозного цилиндра и тормозной системы в целом и таким образом, влияет на безопасность движения.
При создании изобретений решалась задача повышения безопасности движения.
Технический результат – повышение надежности автоматического стояночного тормоза и его срока службы.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматический стояночный тормоз железнодорожного транспортного средства содержит тормозной цилиндр, внутри которого размещены поршень со штоком, связанным с тормозной рычажной передачей; и узел фиксации штока тормозного цилиндра, размещенный в собственном корпусе, закрепленном на задней крышке тормозного цилиндра, при этом узел фиксации содержит управляющий поршень, установленный в корпусе с образованием герметичной управляющей полости и атмосферной полости, и полый винт, взаимодействующий со штоком тормозного цилиндра и выполненный с возможностью заклинивания в случае падения давления в управляющей полости под воздействием пружины на управляющий поршень, при этом согласно изобретению, задняя крышка тормозного цилиндра выполнена с удлиненной горловиной, предназначенной для крепления корпуса узла фиксации.
При этом, согласно изобретению, место соединения  горловины с корпусом расположено в зоне упомянутой атмосферной полости.
При этом, согласно изобретению, задняя крышка тормозного цилиндра выполнена с ребрами жесткости.
При этом, согласно изобретению, задняя крышка отлита из чугуна.
При этом, согласно изобретению, торец горловины задней крышки выполнен с фланцем, предназначенным для фланцевого соединения с корпусом узла фиксации
При этом, согласно изобретению, автоматический стояночный тормоз содержит узел отключения автоматического стояночного тормоза, который установлен в атмосферной полости и выполнен с возможностью взаимодействия в рабочем состоянии с полым винтом для фиксации его в исходном положении.
В предлагаемой конструкции автоматического стояночного тормоза задняя крышка тормозного цилиндра выполнена с удлиненной горловиной, с ребрами жесткости и фланцем для соединения с корпусом узла фиксации штока тормозного цилиндра. Такая форма задней крышки обеспечивает продольное смещение места соединения корпуса узла фиксации с задней крышкой, способствующее уменьшению изгибающего момента в узле соединения за счет уменьшения длины и веса присоединяемой части без привлечения дополнительных деталей и устройств, что в свою очередь приводит к снижению концентрации напряжений в узле соединения, возникающих под влиянием динамических и вибрационных нагрузок. А выполнение на задней крышке ребер жесткости дополнительно усиливает ее несущую способность.
Место соединения  задней крышки с корпусом узла фиксации может быть расположено в зоне атмосферной полости, разгерметизация которой в случае разбалтывания соединения не повлияет на работу автоматического стояночного тормоза и тормозной системы в целом.
Совокупность существенных признаков в предлагаемой конструкции автоматического стояночного тормоза позволяет повысить прочность соединения корпуса с задней крышкой и исключает вероятность потери герметичности, приводящей к неисправности автоматического стояночного тормоза и тормозной системы в целом, благодаря чему повышается надежность автоматического стояночного тормоза и его срок службы, обеспечивается безопасность движения.
Сущность изобретения поясняется описанием конкретного примера исполнения и иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг. 1 – вид автоматического стояночного тормоза в продольном разрезе (рабочее состояние).
фиг. 2 – автоматический стояночный тормоз железнодорожного транспортного средства  (общий вид, аксонометрическая проекция);
Автоматический стояночный тормоз железнодорожного транспортного средства содержит тормозной цилиндр 1, шток 2 которого может быть шарнирно связан с  тормозной рычажной передачей железнодорожного транспортного средства (не показана), а также узел фиксации 3 штока 2  тормозного цилиндра 1 (фиг. 1).
Тормозной цилиндр 1 содержит корпус 4, герметично закрытый задней крышкой 5, внутри которого размещен связанный со штоком 2 поршень 6, подпружиненный возвратной пружиной 7. Поршень 6 со штоком 2 выполнены с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса тормозного цилиндра 1 под воздействием сжатого воздуха, поступающего из воздухораспределителя (не показан) через впускное отверстие 8 в задней крышке 5 и создающего рабочее давление в тормозной полости 9, и последующего возврата в исходное положение под воздействием пружины 7 в отпускном положении тормозного цилиндра 1.
Задняя крышка 5 выполнена с ребрами жесткости 10 (фиг. 2) и имеет удлиненную горловину 11. Торец задней крышки 5 со стороны корпуса 4 тормозного цилиндра 1 выполнен округлой формы, по периметру торца выполнены отверстия для размещения крепежных болтов 12. В приведенном примере осуществления изобретения задняя крышка 5 отлита из чугуна.
Торец горловины 11, как показано в примере осуществления изобретения, выполнен с фланцем, предназначенным для фланцевого соединения с корпусом 13 узла фиксации 3, для чего на торцевой поверхности корпуса 13 предусмотрен соответствующий фланец. При присоединении корпуса 13 к горловине 11 задней крышки 5 образуется внутренняя полость 14, в которой установлен узел фиксации 3 (фиг. 1, 2). Представленный пример соединения горловины 11 задней крышки 5 с корпусом 13 узла фиксации 3 не является ограничивающим изобретение, поскольку соединение может быть выполнено любым другим известным способом, например, путем вворачивания (наворачивания) корпуса 13 в (на)  горловину 11 задней крышки 5.
Узел фиксации 3 (фиг. 1) включает полый винт 15 с несамотормозящейся резьбой, один конец которого жестко связан с поршнем 16 с образованием герметичной рабочей полости 17 перед поршнем 16, постоянно сообщенной с тормозной полостью 9 тормозного цилиндра 1. Свободный конец полого винта 15 взаимодействует со штоком 2 тормозного цилиндра 1 посредством поршня 6 тормозного цилиндра 1. Таким образом, полый винт 15 узла фиксации 3 выполнен с возможностью одновременного осевого перемещения вместе со штоком 2 тормозного цилиндра 1 под воздействием рабочего давления в тормозном цилиндре, и возврата в исходное положение под действием пружины 7 тормозного цилиндра 1.
На полом винте 15 установлена находящаяся в постоянном зацеплении с ним конусная гайка 18, смонтированная посредством подшипника в теле управляющего поршня 19 с возможностью перемещения вдоль полого винта 15 по его резьбе при вращении. Рабочая поверхность конусной гайки 18 выполнена конической, сопрягаемой с внутренней поверхностью контртела с образованием фрикционной пары, фиксирующей движение конусной гайки 18 вдоль полого винта 15. В представленном примере контртелом является червячное колесо 20, смонтированное на упорном подшипнике и находящееся в постоянном сопряжении с червяком 21, выполненным с возможностью стопорения червячного колеса 20. Червяк 21, являющийся механизмом ручного привода управления перемещением полого винта 15, содержит четырехгранную головку 22 (фиг. 1,2) с поверхностью «под ключ», с помощью которой можно вручную воздействовать через полый винт 15 на шток 2 тормозного цилиндра 1 в случае зацепления фрикционной пары, путем вращения червяка вручную с помощью спецключа.
Управляющий поршень 19 (фиг. 1) выполнен подпружиненным, установлен с образованием герметичной управляющей полости 23 и атмосферной полости 24 и воспринимает разность встречно направленных усилий от пружины 25 и давления в управляющей полости 23, создаваемого поступлением сжатого воздуха из тормозной магистрали (или запасного резервуара). Пружина сжатия 25 управляющего поршня 19 обеспечивает фрикционное зацепление конусной гайки 18 с червячным колесом 20 в случае снижения давления в тормозной магистрали, необходимого для преодоления усилия, создаваемого пружиной 25.
Место соединения 26 горловины 11 задней крышки 5 тормозного цилиндра 1 и корпуса 13 узла фиксации 3 расположено в зоне атмосферной полости 24. Такое размещение обеспечивает безопасность при работе тормозного цилиндра 1, оснащенного стояночным тормозом, поскольку исключает вероятность утечек, вызванных ослаблением места соединения 26 горловины 11 задней крышки 5 тормозного цилиндра и корпуса 13 узла фиксации.
В предлагаемом примере осуществления автоматический стояночный тормоз содержит узел отключения 27 стояночного тормоза, также размещенный в атмосферной полости 24, выполненный с возможностью взаимодействия в рабочем состоянии с полым винтом для фиксации его в нерабочем положении, исключающем влияние на осевое перемещение поршня 6 и штока 2 тормозного цилиндра 1.
Стояночный тормоз работает следующим образом.
Под действием давления управляющий поршень 19 (фиг. 1), перемещаясь вправо (по рисунку), осуществляет сжатие пружины 25, а также смещение гайки 18 с последующим её отводом и выводом из конусного фрикционного зацепления с червячным колесом 20. Давление, нагнетаемое воздухораспределителем через впускное отверстие 8 поступает в тормозную полость 9 тормозного цилиндра 1 и через сквозное отверстие полого винта 15 поступает в рабочую полость 17. Давление в рабочей полости 17  воздействует на поршень 16, вызывая смещение полого винта 15 вслед за поршнем 6 тормозного цилиндра 1. При последующем отпуске тормозного цилиндра 1, по мере снижения давления в тормозной полости 9, усилием возвратной пружины 7 обеспечивается штатный отход поршня 6 в исходное положение. Одновременно с отходом поршня 6 обеспечивается отход полого винта 15 в исходное положение за счет свободного свинчивания с него гайки 18 в результате ее нахождения вне конусного фрикционного зацепления с червячным колесом 20.
При всех режимах торможения без полной разрядки тормозной магистрали работа стояночного тормоза не влияет на тормозные процессы транспортного средства.
В случае снижения давления в тормозной магистрали или в запасном резервуаре ниже нормируемой величины, воздействие на управляющий поршень 19 осуществляется усилием пружины 25. При этом происходит смещение и заклинивание червячного колеса 20 и гайки 18, находящейся в конусном фрикционном зацеплении с червячным колесом 20. Вместе с заклиниванием гайки 18 происходит заклинивание полого винта 15, который подпирает поршень 6 тормозного цилиндра 1 и исключает его отход в исходное положение.
Для дистанционного прекращения действия автоматического стояночного тормоза нейтрализуется удерживающее усилие полого винта 15 подачей давления сжатого воздуха, необходимого для полного служебного торможения. Под действием давления управляющий поршень 19, преодолевая усилие пружины 25, отходит вправо. При этом конусная гайка 18 выходит из фрикционного зацепления, обеспечивая свободное перемещение полого винта 15 вдоль корпуса 13.
Для отключения работы автоматического стояночного тормоза, например, при маневровой работе, используется узел  отключения 27 стояночного тормоза, размещенный в атмосферной полости 24, который фиксирует полый винт 15 в нерабочем положении, исключающем влияние на осевое перемещение поршня 6 и штока 2 тормозного цилиндра 1.
Таким образом, указанный технический результат достигнут, обеспечено повышение надежности автоматического стояночного тормоза и узла его отключения.