БЛОК УПРАВЛЕНИЯ СТОЯНОЧНЫМ ТОРМОЗОМ ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к стояночным тормозам локомотивов. В частности. Рассматривается конструкция блока управления стояночным тормозом локомотива (далее - БУСТ), выполненным с функцией дистанционного управления за счет подачи питания на электромагнитные клапана и ручного управления в режиме аварийного управления за счет принудительного перемещения органа, открывающего/закрывающего каналы подачи питания в цилиндры тормозов.
Известна тормозная система железнодорожного тягового средства, состоящая из кранов машиниста и вспомогательного тормоза, сообщенных через устройство блокировки с питательной, тормозной и вспомогательного тормоза магистралями, воздухораспределитель, сообщенный управляющим входом с тормозной магистралью, питающим отростком - с запасным резервуаром и выходным отростком - с импульсной магистралью крана вспомогательного тормоза, клапан максимального давления, сообщающий питательную магистраль с входом электроблокировочного клапана, управляющий отросток которого сообщен с тормозной магистралью, а выход - с одним из входов переключательного клапана, второй вход которого сообщен с магистралью вспомогательного тормоза, а выход - с цепью тормозных цилиндров ЦСТ, при этом катушка электроблокировочного клапана возбуждается от контактного элемента, связанного с валом рукоятки блокировочного устройства при включении последнего (RU №2020096, B60T 13/26, B60T 15/60, опубл. 30.09.1994).
Недостаток дано системы заключается в том, что она не обладает быстродействием и не исключает аварийной ситуации несрабатывания. Это определено тем, что для подготовки тормозной системы к действию необходимо повернуть ручку устройства блокировки во включенное положение, что приведет к возбуждению катушки электроблокировочного клапана от замыкающего контактного элемента. Затем необходимо зарядить тормозную магистраль до нормированного значения, что приведет к появлению на управляющем отростке электроблокировочного клапана величины давления сжатого воздуха, превышающего его уставку (величина которой на 0,02-0,03 МПа ниже максимально допустимой величины разрядки тормозной магистрали при полном служебном торможении) и его закрытию с разобщением его входа от выхода и одновременным сообщением последнего с атмосферой. При этом на входе 11 электроблокировочного клапана 12 клапаном максимального давления 10 давление сжатого воздуха питательной магистрали редуцируется до величины, максимально допустимой в тормозных цилиндрах для конкретного тягового средства (например, 0,38-0,4 МПа).
При экстренных торможениях автоматического тормоза (вызванных работой крана машиниста либо разрывом тормозной магистрали в поезде, либо разрывом секций тягового средства) в момент снижения величины давления сжатого воздуха тормозной магистрали (а значит и на управляющем отростке электроблокировочного клапана 12) ниже уставки электроблокировочного клапана происходит открытие последнего и сжатый воздух от его входа поступает через его выход на вход переключательного клапана. Это приводит к перебросу поршня переключательного клапана, разобщению его второго входа (связанного с магистралью вспомогательного тормоза 6) от выхода 16 и, следовательно, к наполнению цепи тормозных цилиндров сжатым воздухом до нормированного значения от питательной магистрали. Причем время наполнения цепи тормозных цилиндров сжатым воздухом будет в этой ситуации определяться временем открытия электроблокировочного клапана (доли секунды), а не временен срабатывания воздухораспределителя на торможение (4-7 с на порожнем и 13-18 с на груженом режимах торможения) и последующими временем срабатывания крана вспомогательного тормоза в режиме реле-повторителя и временем наполнения магистралей вспомогательного тормоза всех секций тягового средства (от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, в зависимости от величин объемов магистралей вспомогательного тормоза.
Функционирование такой схемы обеспечения торможения зависит от работоспособности электроблокировочного клапана, то есть от обязательного присутствия сети подачи напряжения. При отсутствии напряжения в такой сети система переходит в режим неуправляемого процесса.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности функционирования, в том числе, в аварийном режиме.
Указанный технический результат достигается тем, что в блоке управления стояночным тормозом локомотива, содержащем корпус, в котором смонтированы два отдельных двухпозиционных клапана с электромагнитным управлением каждый и в которых подвижный элемент подпружинен, а так же переключающий двухпозиционный клапан, выполненный с подвижным элементом и с торцевыми управляющими силовыми цилиндрами, обеспечивающими перемещение подвижного элемента при подаче в них давления от питающей магистрали, при этом в корпусе выполнены сообщаемые с питательной магистралью входные каналы, по одному для каждого отдельного двухпозиционного клапана с электромагнитным управлением и для переключающего двухпозиционного клапана, выход которого предназначен для сообщения с магистралью питания силовых цилиндров системы стояночных тормозов, выход каждого отдельного двухпозиционного клапана с электромагнитным управлением сообщен с управляющей полостью соответствующего торцевого управляющего силового цилиндра переключающего двухпозиционного клапана, подвижный элемент переключающего двухпозиционного клапана выполнен в виде штока с поперечным размером в средней части, меньшим поперечного размера на участках, смежных со средней частью, и снабжен ручкой для его ручного перемещения в сторону торцевого управляющего силового цилиндра, в котором отсутствует давление в его с управляющей полости, отдельные двухпозиционные клапана с электромагнитным управлением размещены в отверстиях корпуса, выполненных в направлении, поперечном направлению перемещения подвижного элемента переключающего двухпозиционного клапана, и каждый из которых выполнен в виде подпружиненного штока, размещенного перпендикулярно продольной оси подвижного элемента переключающего двухпозиционного клапана и конец которого через шарик введен в контакт с профильной поверхностью оси подвижного элемента переключающего двухпозиционного клапана.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена пневматическая схема БУСТ;
фиг.2 - включение БУСТ в систему стояночного тормоза;
фиг.3 - конкретное исполнение БУСТ в виде блока переключающих аппаратов.
Согласно настоящей полезно модели рассматривается конструкция БУСТ, используемого в качестве блока управления режимами работы стояночного тормоза локомотива.
вкл
выкл
вкл
выкл
вкл
выкл
БУСТ состоит из корпуса 1, в котором размещаются два клапана 2 и 3 (фиг.1), каждый из которых выполнен в виде двухпозиционного переключающего аппарата, имеющего пружину 4 для возврата в исходное положение при снятии управляющего усилия с подвижного элемента 5 и электромагнитное устройство 6 соленоидного типа, представляющее собой электромагнит, связанное с пультом управления локомотива. Таким образом, при подаче напряжения на электромагнитное устройство 6 происходит перемещение подвижного элемента переключающего аппарата из одного крайнего положения в другое, обеспечивающее перевод работы этого аппарата с одной позиции в другую. Таким образом в корпус 1 интегрированы два электромагнита, а клапаны 2 и 3 в соответствии с режимами работы обозначаются ЭПВН и ЭПВН. Первый клапан 2 ЭПВН наполняет редуцированным давлением силовые цилиндры системы тормозов тележеклокомотива (ЦСТ), другой клапан 3 ЭПВН выпускает воздух из ЦСТ в атмосферу. Вход первого клапана ЭПВН в первой рабочей позиции сообщен с входом второго клапана ЭПВН и с каналом подачи давления из питающей магистрали 7 (ПМ) через редукционный клапан 8, резервуар давления 9 и фильтр 10. Все соединения выполнены через разобщительные краны 11 (фиг.2).
В корпусе 1 так же размещен третий двухпозиционный переключающий аппарат 12, имеющий подвижный элемент 13, вход в первой позиции которого сообщен с ПМ 7, а выход из этой позиции - с магистралью питания 14 ЦСТ 15. Во второй позиции выход этого аппарата сообщается с атмосферой. Перемещение подвижного элемента 13 обеспечивается подачей рабочего давления в торцевые камеры 16, являющиеся управляющими силовыми цилиндрами, полости которых сообщены с соответствующими выходами клапанов 2 и 3. Эти управляющие силовые цилиндры представляют собой гильзы 17, в которых расположен поршень 18. Связанный с подвижным профильным по форме элементом 13. Подвижный элемент 13 имеет участки большего диаметра и участок между ними меньшего поперечного размера.
вкл
вкл
Таким образом, при включении питания на клапан 2 ЭПВН давление воздуха из ПМ поступает на вход второго клапана 3, находящегося в первой позиции (эта позиция закрыта), на вход первого клапана 2 ЭПВН, который переведен во вторую позицию, через открытый канал в этой позиции второго клапана давление поступает в камеру 16 торцевого управляющего цилиндра третьего клапана и перемещает его подвижный элемент из одного крайнего положения в другое, при котором вход третьего клапана сообщается напрямую с магистралью питания 14 ЦСТ 15. Происходит срабатывание силовых цилиндров на колесах тележек и блокировка колес.
выкл
При включении питания на клапан 3 ЭПВН происходит отключение клапана 2 и перевод его в позицию, при которой происходит разобщение торцевого управляющего цилиндра в третьем клапане. Клапан 3 при этом переводится в позицию, при которой давление из ПМ напрямую поступает во второй торцевой управляющий цилиндр в третьем клапане: происходит перемещение подвижного элемента из крайнего положения в другое, при котором выход третьего клапана сообщается напрямую с магистралью питания 14 ЦСТ 15. Происходит растормаживание ЦСТ.
Особенностью настоящего БУСТ заключается то, что для обеспечения надежности срабатывания, безопасности и гарантированного функционирования БУСТ оснащена ручным управлением, обеспечивающим в ручном режиме срабатывание клапанов 2 и 3 в требуемой последовательности: при включении одного клапана другой клапан отключается.
Данное ручное управление выполнено на базе третьего клапана. При обращении к фиг.3 видно, что все клапана БУСТ размещены в одном корпусе. Клапана 2 и 3 смонтированы в параллельно расположенных относительно друг друга отверстиях в корпусе, в которые вставлены гильзы 19 (втулки), являющиеся направляющими для подвижного элемента 5 (штока), конец каждого из которых упирается в шарик 20, размещенный в гнезде в корпусе. Уплотнение втулок достигается установленными на них уплотнительными кольцами. Во втулках перемещаются клапана, которые упираются в седла и уплотняются манжетами. Каждый такой шарик контактирует с подвижным элементом 13. При перемещении подвижного элемента 13 и при попадании шарика на участок большего поперечного размера происходит оказание давления на соответствующий подвижный элемент 5 (шток), что приводит к открытию или перекрыванию отверстия, через которое осуществляется сообщение либо с атмосферой, либо с ПМ.
Ручное управление включает в себя ручку 21, которая сидит на выведенном наружу из корпуса штоке 22, а этот шток жестко в осевом направлении связан с подвижным элементом 13. Таким образом, при утапливании или вытягивании штока 22 принудительно осуществляют перемещение подвижного клапана 13 и, соответственно, изменение положения подвижных элементов 5 в зависимости от попадания шариков 20 на участок подвижного элемента 13 большего или меньшего поперечного размера.
На другом конце подвижного элемента смонтирована в отдельной камере 23 плата 24 датчика, регистрирующего крайние положения подвижного элемента 13. Варианты исполнения такого датчика могут быть различными из числа известных. Главная их особенность заключается в том, что они должны выдавать сигнал о нахождении концевой части подвижного элемента в крайнем к датчику положении.
При ручном управылении усилие для открытия клапанов 2 и 3 передается при перемещении подвижного элемента 13 (штока) через шарики 20, далее усилие передается на направляющие клапанов 2 и 3.
выкл
вкл
вкл
Принцип работы БУСТ заключается в следующем: при подаче напряжения на ЭПВН БУСТ воздух из ПМ поступает под манжету, шток перемещает его открывая питательный клапан 3, который наполняет ЦСТ редуцированным давлением. При снятии напряжения сжатый воздух через открытый атмосферный клапан электромагнита выходит в атмосферу, ЦСТ остаются под давлением. При подаче напряжение на ЭПВН БУСТ, сжатый воздух из ЦСТ выходит в атмосферу, локомотив заторможен. При снятии напряжения с ЭПВН сжатый воздух через открытый атмосферный клапан электромагнита выходит в атмосферу, ЦСТ остаются без давления, локомотив заторможен.
В данном БУСТе направления перемещения подвижных элементов 5 перпендикулярно направлению перемещения подвижного элемента 13 переключающего аппарата 12. Контакт подвижных элементов осуществляется через шарики 20, которые обеспечивают замену трения скольжения на трение качения и, тем самым, существенно снижают нагрузку на силовое воздействие на ручку ручного управления. Особенностью так же является то, что подвижные элементы 5 нагружены пружинами 4, которые определяют начало возможного перемещения подвижных элементов 5. Таким образом, перемещение подвижного элемента 13 возможно лишь при условии, что в торцевой камере 16 будет создано давление, достаточное для преодоления усилия со стороны подвижного элемента 5, нагруженного пружиной 4. Это позволяет существенно снизить процесс влияния колебаний давлений в ПМ. При недостаточном давлении в ПМ или в резервуаре 9 и при открывании канала запитки ЦСТ процесс торможения начнется лишь при достижении соответствующего давления в ПМ, при котором возможно срабатывание переключающего аппарата 12.
Настоящая полезная модель промышленно применима, обеспечивает повышение надежности функционирования БУСТ в системе торможения стояночным тормозом даже в режиме отключения системы электропитания основных клапанов.