ТОРМОЗ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА
ROLLING STOCK BRAKE

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях пассажирских и грузовых вагонов.
Известен тормоз рельсового экипажа. Так в книге «Технический справочник железнодорожника»./Под редакцией Е.Ф.Рудой в томе 6 «Подвижной состав» (М., Гос. транспортное железнодорожное издательство, 1952 г.) на стр.866, фиг.49 в разделе «Автоматические тормоза» показана и описана рычажная передача грузового четырехосного вагона, состоящая из шарнирно соединенных между собой рычагов и подвесок с триангелями и тормозными колодками, управляемыми тормозным цилиндром, подключенным к запасному резервуару через воздухораспределитель (см. фиг.44, стр.863, а также стр.864 и 865), питаемым сжатым воздухом из тормозной магистрали. Существенным недостатком такого тормоза является то, что в случае утечки воздуха из запасного резервуара при длительной стоянке одиночного вагона или группы вагонов, без локомотива и, следовательно, отсутствия давления сжатого воздуха в тормозной магистрали может произойти роспуск тормозов, что приведет к самодвижению последних. В практике, чтобы предупредить такое возможное явление, используются башмаки, которые укладывают на рельсы под колеса подвижного состава. Несмотря на свою эффективность такого рода фиксации подвижного состава, у них есть недостатки. Во-первых, операция установки башмаков вручную небезопасна, и, во-вторых, известны случаи, когда станционные работники забывают установить башмаки, и следовательно, самодвижение вагонов не исключено. В то же время известны случаи, когда те же работники забывают убрать башмаки, и тогда при начальном движении подвижного состава последний сходит с рельсов.
Известно также рельсовое транспортное средство, описанное в патенте RU 2247560, которое снабжено дополнительным цилиндром, связанным трубопроводом с запасным резервуаром. Шток дополнительного цилиндра снабжен пальцем, подвижно расположенным в пазу серьги также шарнирно закрепленной на двуплечем рычаге основного тормозного цилиндра. При этом шток дополнительного цилиндра имеет выточку для размещения в ней стержня фиксатора, управляемого с помощью рукоятки разобщительного крана. Существенным недостатком такого устройства является то, что стержень фиксатора управляется вручную, что является неэффективным с точки зрения трудоемкости обслуживания, например, грузовых поездов, подвергающихся сортировке и тем самым роспуску на горках.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является исключение ручного труда при обслуживании тормозной системы поезда при подготовке его звеньев к расцепу или сцепу.
Поставленная цель достигается тем, что стержень фиксатора жестко присоединен к штоку вспомогательного цилиндра, подключенного напрямую к тормозной магистрали и на нем также жестко закреплен Г-образной формы упругий элемент круглого сечения с кулачком на его свободном конце, расположенным в продольном пазу втулки, жестко присоединенной к корпусу дополнительного цилиндра продольный паз имеет направляющий выступ криволинейной формы, образующий с ним поперечно расположенный паз, причем ширина поперечного паза выполнена меньшей, чем ширина продольного паза, а длина, большей размера кулачка упомянутого упругого элемента круглого сечения.
На фиг.1 показана принципиальная схема тормоза, на фиг.2 - укрепленный узел его фиксирующего устройства, на фиг.3 - часть его сечения вертикальной плоскостью, на фиг.4 - начальный момент срабатывания фиксирующего устройства, на фиг.5 - положение фиксатора в разных состояниях и на фиг.6 - начальный момент положения фиксатора в случае перехода фиксирующего устройства, когда рельсовый экипаж готов к движению в составе поезда.
Тормоз рельсового экипажа состоит из горизонтальных 1 и вертикальных рычагов 2, а также регулировочных рычагов 3 и подвесок 4, несущих тормозные колодки 5, контактирующие с колесом 6 колесных пар экипажа (последние не показаны). Один из вертикальных рычагов 2 с помощью шарнира 7 соединен со штоком основного тормозного цилиндра 8 и с помощью шарнира 9 связан с серьгой 10, в пазу 11 которого размещен подвижно палец 12 штока 13 поршня 14 дополнительного цилиндра 15. Поршень 14 подпружинен относительно дополнительного цилиндра 15 пружиной сжатия 16. Цилиндр 15 с помощью трубопровода 17 подключен к запасному резервуару 18, а он в свою очередь связан трубопроводом 19 с воздухораспределителем 20, который связан трубопроводом 21 с основным тормозным цилиндром 8 и трубопроводом 22 с разобщительным краном 23. Последний также соединен трубопроводом 24 с тормозной магистралью 25. На штоке 13 поршня 14 дополнительного цилиндра 15 выполнена выточка 26, взаимодействующая со стержнем фиксатора 27 штока 28 вспомогательного цилиндра 29. Поршень 30 вспомогательного цилиндра 29 подпружинен пружиной сжатия 31. Шток 28 вспомогательного цилиндра 29 подвижно размещен во втулке 32, жестко присоединенной к вспомогательному цилиндру 29 и снабжен Г-образной формы упругим элементом 33, на свободном конце которого выполнен кулачек 34. Во втулке 32 изготовлен продольный паз 35, имеющий направляющий выступ криволинейной формы 36, а также поперечный паз 37. Колесо 6 расположено на рельсовом пути 38. Вспомогательный цилиндр 29 при помощи трубопровода 39 подключен к тормозной магистрали 25.
Работает тормоз рельсового экипажа следующим образом. При необходимости служебного торможения экипажа в тормозной магистрали 25 широко известным в данной области техники способом снижают давление сжатого воздуха и тогда последний, находящийся в запасном резервуаре 18 через воздухораспределитель 20 по трубопроводу 21, поступает в основной тормозной цилиндр 8. При этом шток последнего выдвигается по стрелке А, что способствует поступательному и угловому перемещению связанного с ним вертикального рычага 2. Такие перемещения способствуют движению регулировочных рычагов 3 и подвесок 4, что и позволяет тормозным колодкам 5 войти в контакт с колесом 6 экипажа и тем самым снизить его поступательную скорость. В то же время упомянутый вертикальный рычаг 2 перемещает серьгу 10 также в направлении стрелки А и поэтому палец 12 штока 13 дополнительного цилиндра 15 свободно проскальзывает по пазу 11 и тем самым не оказывает осевого давления на шток 13. В этом случае шток 13 не может переместиться по стрелке А еще за счет того, что надпоршневая полость дополнительного цилиндра 15 находится над давлением сжатого воздуха, поступающего постоянно в дополнительный цилиндр 15 по трубопроводу 17 из запасного резервуара 18. Как только надобность в торможении экипажа отпадает, давление воздуха в тормозной магистрали 25 поднимают, что исключает подачу его в трубопровод 21 и последний через воздухораспределитель 20 соединяется с атмосферой, обеспечивая тем самым вышеуказанным деталям занять исходное положение, такое, как это показано на фиг.1. Если же при длительной стоянке экипажа без локомотива, снабженного устройством получения сжатого воздуха или же в случае разрыва поезда на подъеме, давление воздуха в тормозной магистрали 25 резко снижается и последний через воздухораспределитель 20 из запасного резервуара 18 поступает в основной тормозной цилиндр 15 и как это было описано выше, приводит экипаж или группу вагонов к останову. Однако в практике такая стоянка (особенно длительная) может привести к утечке сжатого воздуха из основного тормозного цилиндра 15, а также других приборов тормоза и тогда экипаж или группа вагонов не сможет быть больше удержана тормозными колодками 5. Как только это произойдет (давление сжатого воздуха в надпоршневой полости дополнительного цилиндра 15 будет снижаться), поршень 14 и его шток 13 будут перемещаться под действием сжатой пружины сжатия 16 также по стрелке А, приводя в движение рычажную систему тормоза и поджимая тем самым тормозные колодки 5 к колесам 6. В результате самодвижения экипажа будет исключено. В практике возможны случаи, когда, например, грузовые вагоны, снабженные представленным тормозом, подлежат роспуску или формированию на сортировочных станциях с использованием горок. В этом случае совершенно нежелательно срабатывание тормозных колодок 5. Поэтому, чтобы зафиксировать шток 13, и чтобы его поршень 14 не привел в действие рычаги 2, перед отцепкой локомотива от поезда, по сигналу вагонщиков, машинист повышает давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 25, например, до значения 0,75 МПа (из аналога известно, что давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 25 в поездах составляет 0,53-0,55 МПа) тогда, за счет поступления сжатого воздуха по трубопроводу 39 в вспомогательный цилиндр 29 по стрелке В его поршень 30 упруго деформируя пружину сжатия 31 переместиться по стрелке С, совместной со штоком 28 и стержнем фиксатора 27, который войдет в выточку 26 штока 13 дополнительного цилиндра 15. (Следует заметить, что геометрические параметры поршня 30 и жесткостные пружины сжатия 31 подобраны такими, что шток 28 получит движение по стрелке С только при давлении 0,75 МПа и не ниже). Но так как Г- образной формы упругий элемент 33 жестко закреплен на штоке 28, то и он переместиться в этом направлении и его кулачек 34 перейдет из положения, показанного на фиг.1, сначала в положение, показанное на фиг.4, а затем и в положение, показанное на фиг.5, при этом Г-образной формы упругий элемент 33 будет упруго деформирован по стрелке Е. После этого машинист снижает давление сжатого воздуха опять, например, до поездного, которое равно 0,53-0,55 МПа, и в этом случае шток 28 будет надежно зафиксирован Г-образным упругим элементом 33 выступом криволинейной формы 36, выполненным за одно целое со втулкой 32, которая также жестко закреплена на цилиндре 20. Следовательно, после этого в случае отключения тормозной магистрали 25 от локомотива и затем в последующем истощению тормоза шток 13 дополнительного цилиндра будет всегда надежно зафиксирован стержнем фиксатора 27, что позволит свободно приводить сортирование операции на горке. После составления вагонов в поезд к нему подводят локомотив и тормозную магистраль 25 поезда, заряжают сжатым воздухом давление порядка 0.6-0.65 МПа. Такое значение давления также рекомендовано в аналоге и для того чтобы расфиксировать шток 13 дополнительного цилиндра 15 в тормозную магистраль, затем падают еще более повышенное давление 0.75-0.8 МПа. В этом случае уже ранее переместившейся поршень 30 вспомогательного цилиндра 29 по стрелке С продолжит свое движение в этом направлении, при этом Г-образной формы упругий элемент 33 под действием указанного усилия, создаваемого штокам 28, упруго деформируется по стрелке F (см. фиг.3), и в плане займет такое положение, как это показано на фиг.6, а стержень фиксатора 27, выбрав полностью свой ход, займет положение такое, как это показано на фиг.2 пунктиром. Так как кулачек 34 Г-образной формы упругого элемента 33 окажется «утопленным» относительно стенки втулки 32, то после этого машинист вновь снижает давление сжатого воздуха до рекомендуемого 0.53-0.55 МПа и тогда под действием пружины сжатия 31 поршень 30 совместно со штоком 28 и стержнем фиксатора 27 получит движение в направлении, обратном стрелке С, двигаясь до тех пор пока кулачек 34 Г-образной формы упругого элемента 33 не «пройдет» под направляющим выступом криволинейной формы 36 и под действием упругих свойств совершит движение в направлении к стрелке F и займет положение, показанное на фиг.2 и 3. В итоге шток 13 дополнительного цилиндра будет расфиксирован и устройство вновь будет готово срабатывать на торможение в случае истощения тормоза. Далее описанные процессы могут повторяться многократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения очевидно, так как оно существенно расширяет эксплуатационные возможности системы самоторможения подвижного состава в различных ситуациях движения, торможения, аварийного состояния и формирования отдельных экипажей в поезда на сортировочных станциях, снабженных горками.