ТОРМОЗНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВАГОНА
RAILWAY CAR BRAKES

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к устройствам для определения тормозных усилий на колесах железнодорожного подвижного состава.
Известно тормозное оборудование вагона, используемого, например, в конструкции вагонов-самосвалов (см. книгу Логинов А.И., Афанаскин Н.Е. Вагоны-самосвалы. - М.: Машиностроение, 1975. 192 с., стр.149-152). Такое тормозное оборудование вагона состоит из тормозной магистрали, подключенной через воздухораспределитель к запасному резервуару. Запасный резервуар также через тот же воздухораспределитель предназначен для подачи сжатого воздуха в режиме торможения в тормозной цилиндр, который приводит в движение рычажную передачу управления тормозными колодками. Существенным недостатком такого тормоза является то, что усилие, создаваемое тормозными колодками, остается постоянным несмотря на то, что вагон-самосвал может находиться в порожнем или груженом состоянии, а это существенно сказывается на возникающих нагрузках, приложенных к элементной базе вагонов и тормозном пути.
Известны также современные рельсовые транспортные средства и, в частности, широкий конструктивный спектр грузовых вагонов, тормозное оборудование которых существенно отличается от аналога (см. книгу Вагоны. Под ред. Л.Д.Кузмича. - М.: Машиностроение, 1978. 376 с.) и, в частности, тем что их тормозное оборудование включает в себя автоматический регулятор режимов торможения (авторежим), который позволяет дифференцировать тормозное усилие на колодках в зависимости от состояния загруженности рельсовых транспортных средств. Такой авторежим (см. ту же книгу, стр.68, рис.35) модели №265-000 монтируется на хребтовую балку вагона над тележкой. Он состоит из управляющей части (демпфера) и воздушного реле давления и устанавливается таким образом, чтобы его пята опиралась на плиту опорной балки тележки вагона. В результате, использование авторежима позволяет изменять давление воздуха в тормозном цилиндре за счет линейного перемещения пяты в случае, как загружен или загружен от груза вагон. Несмотря на эффективность использования такого устройства ему присущ и важный недостаток, заключающийся в том, что конструкция его является сложной из-за наличия большого числа составляющих деталей, что в итоге надежность его невысока.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции авторежима.
Поставленная цель заключается в том, что запасный резервуар выполнен из диамагнитного материала и в нем подвижно размещен изготовленный из магнитного материала поршень, снабженный обратный клапаном и взаимодействующим через стенку запасного резервуара с подвижно расположенным в корпусной части последнего, также выполненного из диамагнитного материала, подпружиненным пружиной сжатия магнитным ползуном, при этом корпусная часть магнитного ползуна, с одной стороны, связана с атмосферой, а с другой - с помощью трубопроводов соединена с корпусами с подвижно в них размещенными подпружиненными пружинами сжатия поршнями, снабженными редукционными, подпружиненными пружинами сжатия сферической формы клапанами, при этом указанные пружины поршней и клапанов имеют различную линейную жесткость и одна из каждых полостей корпусов соединена с атмосферой, причем последние с помощью трубопровода связаны с авторежимом, состоящим из корпуса, выполненного в виде цилиндра с соосно расположенными поперечными каналами и подпружиненного пружиной сжатия плунжера с выточкой и пятой, а упомянутые соосно расположенные каналы в зависимости от загрузки кузова вагона грузом, с одной стороны, соединены с помощью трубопроводов с корпусами перепускных клапанов и воздухораспределителем, а с другой - с надпоршневой полостью тормозного цилиндра.
На фиг.1 показана принципиальная схема тормозного оборудования вагона, на фиг.2 - сечение по А - А запасного резервуара и на фиг.3 - разрез одного из ее перепускных клапанов.
Тормозное оборудование вагона состоит из тормозной магистрали 1, связанной трубопроводом 2 с воздухораспределителем 3. Воздухораспределитель 3 с помощью трубопровода 4 соединен с запасным резервуаром 5, изготовленным из диамагнитного материала, в котором подвижно размещен изготовленный из магнитного материала поршень 6, снабженный обратным клапаном 7. Запасный резервуар 5 выполнен за одно целое с корпусной частью 8, в которой подвижно установлен магнитный ползун 9, подпружиненный пружиной сжатия 10. Корпусная часть 8 соединена трубопроводом 11 с запасным резервуаром 5 и каналом 12 с атмосферой, а также снабжена каналами 13 и 14, которые связаны соответственно с трубопроводами 15 и 16 с корпусами 17 и 18. В корпусах 17 и 18 подвижно расположены поршни 19 и 20, снабженные юбками 21, подпружиненными пружинами сжатия 22 редукционными клапнами сферической формы 23 и 24 и каналами 25, соединяющими корпуса 17 и 18 с атмосферой. Корпуса 17 и 18 также подключены с помощью трубопроводов 26 и 27 соответственно к поперечным каналам 28 и 29, выполненными в корпусе авторежима 30, причем они расположены соосно другим каналам 31 и 32, также выполненными в корпусе авторежима 30 и трубопроводами 33 и 34 подключены к надпоршневой полости тормозного цилиндра 35, поршень 36 которого подпружинен пружиной сжатия 37, а его шток 38 соединен с рычажной передачей управления тормозными колодками 39. Внутри корпуса авторежима 30 подвижно размещен пружиненный пружиной сжатия 40 плунжер 41, снабженный выточкой 42 и пятой 43, взаимодействующий с плитой боковины тележки 44. Сам корпус авторежима 30 жестко закреплен на раме 45 вагона. В корпусе авторежима 30 также еще выполнены соосно расположенные каналы 46 и 47, один из которых связан трубопроводом 48 с надпоршневой полостью тормозного цилиндра 35, а другой трубопроводом 49 соединен с воздухораспределителем 3.
Работает тормозное оборудование вагона следующим образом. Предположим, что вагон находится в порожнем состоянии и для его торможения широко известным в технике способом снижают давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 1, например, до такого значения, когда давление сжатого воздуха в трубопроводе 49, поступающего из запасного резервуара 5, составит 0,2 МПа. В этом случае сжатый воздух поступит в канал 46 и из него через выточку 42 (как это показано для этого этапа торможения на фиг.1) - в канал 4, а следовательно, и в надпоршневую полость тормозного цилиндра 35, поршень 36, которого через шток 38 приведет в движение рычажную передачу управления тормозными колодками 39, что и вызовет торможение вагона. Но так как давление сжатого воздуха, за счет описанного процесса, в правой части запасного резервуара 5 снизится, то его поршень 6 переместится по стрелке В. Такое перемещение поршня 6 вызовет в этом же направлении и перемещение магнитного ползуна 9 за счет наличия магнитной связи между ними, при этом последний сожмет свою пружину сжатия 10 и тем самым откроет канал 13, закрыв канал 14, через который сжатый воздух по трубопроводу 11 поступит через трубопровод 15 в корпусы 17 и 18. Под действием такого давления сжатого воздуха поршни 19 и 20, сдеформировав свои пружины сжатия 22, переместятся по стрелке С и в результате перекроют своими юбками 21 каналы 25 корпусов 17 и 18, что исключит поступление сжатого воздуха в атмосферу. Как только это произойдет, под действием давления сжатого воздуха, продолжающего поступать в корпусы 17 и 18, откроются редукционные клапаны сферической формы 23 и 24 и тогда воздух поступит через трубопроводы 26 и 27 в поперечные каналы 29 и 28, выполненные в корпусе авторежима 30. Но так как в указанном тормозном режиме и показанном на принципиальной схеме фиг.1 они перекрыты плунжером 41, то сжатый воздух в тормозной цилиндр не поступит. После окончания торможения в указанном режиме давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 1 поднимают до нормативного и тогда он из воздухораспределителя 3 поступит по трубопроводу 4 в запасный резервуар 5, во-первых, переместив поршень 6 в направлении, обратном стрелке В, и, во-вторых, открыв обратный клапан 7, уравновесит давление сжатого воздуха с правой и левой сторон поршня 6. Одновременно за счет перемещения поршня 6 в направлении, обратном стрелки В магнитный ползун 9 также возвратится в исходное положение, показанное на фиг.1, перекрыв тем самым канал 13, но открыв канал 14, через который находящийся под давлением сжатый воздух в трубопроводах 26 и 27, корпусах 17 и 18, а также трубопроводе 15 выйдет в атмосферу через канал 12. В то же время под действием пружины сжатия 37 поршень 36 тормозного цилиндра 35 возвратиться в положение, показанное на фиг.1, и сжатый воздух по каналу 47, выточке 42, каналу 46 и трубопроводу 49 поступит в воздухораспределитель 3, который и стравит его в атмосферу, как это имеет место в известных конструкциях.
Теперь предположим, что вагон загружен грузом не полностью, а, например, только на 50% от его максимальной грузоподъемности. В этом случае режим торможения его происходит следующим образом. Во-первых, за счет деформации рессорного подвешивания вагона зазор «δ», расположенный между пятой 43 и плитой боковины тележки 44 исчезнет и плунжер 41 переместиться в своем корпусе 30 по стрелке Е, сжав пружину сжатия 40 таким образом, что выточка 42 разместится между каналами 28 и 33, а каналы 46 и 47, а также каналы 29 и 34 окажутся перекрытыми плунжером 41. Во-вторых, как это было описано выше, в случае необходимости торможения вагона известным способом снижают давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 1 и тогда он из запасного резервуара 5 по трубопроводу 4 поступит в воздухораспределитель 3 и от него по трубопроводу 49 попадает в канал 46, но так как последний перекрыт плунжером 41, то его движение прекращается. Одновременно с падением давления сжатого воздуха в запасном резервуаре 5 происходит перемещение поршня 6 в направлении стрелки В, и он за счет магнитной связи между ним и магнитным ползуном 9 создает условие по соединению канала 13 с трубопроводом 11 и перекрытию канала 14, обеспечив тем самым поступление сжатого воздуха в корпусы 17 и 18. Под действием сжатого воздуха поршни 19 и 20 корпусов 17 и 18 получают перемещение по стрелке С и когда произойдет полное, упругая деформация их пружин сжатия 22 юбки 21 своими торцевыми поверхностями перекроют каналы 25, исключив тем самым возможность в дальнейшем выхода воздуха через них в атмосферу. После этого редукционный клапан сферической формы 23, рассчитанный, например, для пропуска сжатого воздуха под давлением 0,3 МПа, откроется и последний поступит в трубопровод 26 и из него в канал 28 корпуса авторежима 30, а так как он связан через выточку 42 плунжера 41 с каналом 33, то через него сжатый воздух попадет в надпоршневую полость тормозного цилиндра 35, который, как это было описано выше, приведет в действие рычажную передачу управления тормозными колодками 39, осуществив тем самым торможение вагона. В то же время, редукционный клапан сферической формы 24 отрегулированный, например, на давление сжатого воздуха 0,4 МПа, не откроется и поэтому последний не поступит в трубопровод 27. После прекращения этого режима торможения давление в тормозной магистрали 1 поднимают до нормы и сжатый воздух из нее через воздухораспределитель 3, поступив в запасный резервуар 5, переместит поршень 6 в левую часть чертежа (см. фиг.1) и затем, открыв обратный клапан 7, создаст условие по одинаковому распределению давления сжатого воздуха, находящегося в левой и правой части запасного резервуара 5 относительно поршня 6.
Перемещение поршня 6 в левую часть чертежа (фиг.1) приведет к тому, что магнитный ползун 9 займет положение, показанное на фиг.1, соединив трубопровод 15 с каналом 14 и каналом 12 с атмосферой, что позволит поршню 19 под действием своей пружины сжатия 22 перейти в исходное положение и тем самым открыть каналы 25, через которые воздух, находящийся в тормозном цилиндре 35, будет вытеснен его поршнем 36 под действием пружины сжатия 37 через каналы 33 и 28 в трубопровод 26, а из него - и в корпус 17. В этом случае отпуск тормоза будет завершен.
Теперь рассмотрим третий режим торможения, когда вагон полностью загружен грузом и для его торможения необходимо создание тормозных сил гораздо больше, чем он является порожним или же загружен на 50% от максимальной его грузоподъемности. В этом случае плунжер 4 авторежима переместится также по стрелке Е и окажется в таком положении, когда выточка 42 свяжет между собой каналы 29 и 34, соединив трубопровод 27 с надпоршневой полостью тормозного цилиндра 35. Для этого, так же как и в предыдущих случаях снижают давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 1 и последний из запасного резервуара 5 через воздухораспределитель 3 поступает в трубопровод 49, но попасть из канала 46 в канал 47 он не может, так как они перекрыты плунжером 41. Одновременно за счет падения давления жатого воздуха в правой полости запасного резервуара 5 его поршень переместится по стрелке В и в этом же направлении получит движение и магнитный ползун 9, соединив между собой через трубопровод 11 канал 13 и, следовательно, трубопровод 15 и 16. При этом также и в предыдущем случае, переместив поршень 19 и, открыв редукционный клапан 23, сжатый воздух попадет в трубопровод 26, но пройти в канал 42 он не сможет, так как они оба будут перекрыты плунжером 41. С другой стороны сжатый воздух давлением 0,4 МПа попадет в корпус 18, и переместив его поршень 20 в крайнее положение, сжав свою пружину сжатия 22 своей юбкой, закроет каналы 25 после чего редукционный клапан 24, рассчитанный на пропуск сжатого воздуха давление 0,4 МПа, откроется и последний поступит в трубопровод 26, а затем пройдя через сопряжение между собой каналы 28 и 33 поступит в надпоршневую полость тормозного цилиндра 35, который за счет рычажной передачи управления тормозными колодками 39 создаст тормозное усилие на колесах колесных пар вагона. В этом случае тормозное усилие буде выше, так как давление сжатого воздуха составляет 0,4 МПа, превышая 0,3 МПа и 0,2 МПа, присутствующее в надпоршневой полости тормозного цилиндра 35 в двух других ранее описанных режимах работы тормозного оборудования вагона. Отпуск тормоза в случае полностью загруженного вагона в принципе аналогичен для вышеописанной работы устройства. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно проще по конструкции, а следовательно, в условиях эксплуатации будет более надежно.