МАГИСТРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Область техники
Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а более конкретно к магистральной части воздухораспределителя тормозной системы железнодорожного повдижного состава, и может быть использована для оснащения тормозной магистрали отдельной единицы подвижного состава.
Уровень техники
6
Известна магистральная часть воздухораспределителя, которая включает размещенную в корпусе подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой прижимными дисками и отделяющую магистральную камеру от золотниковой камеры, плунжер с отверстиями зарядки рабочей и золотниковой камер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опираемым на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали. При этом упругая диафрагма подвижной перегородки выполнена фигурной с центральным отверстием, с внешней кольцевой кромкой для взаимодействия с корпусом и кольцевым утолщением в центральной части для взаимодействия с прижимными дисками. Причем диаметр поверхности ее днища в 6-10 раз больше, чем высота ее наружной боковой поверхности (Патент РФ №137003, МПК В60Т 15/18, 06.09.2012).
Недостатком известной магистральной части воздухораспределителя является то, что процессе монтажа подвижной перегородки его магистральной части при фиксации диафрагмы прижимными дисками возникают концентрации напряжений в теле диафрагмы вследствие возникновения торсионных нагрузок при скручивании одного диска с другим. В результате в процессе эксплуатации возможны повреждения диафрагмы из-за вероятности появления напряжений диафрагмы, снижающие ее эксплуатационный ресурс.
6
Известна магистральная часть воздухораспределителя, которая включает размещенную в корпусе подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой прижимными дисками и отделяющую магистральную камеру от золотниковой камеры, плунжер с отверстиями зарядки рабочей и золотниковой камер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опираемым на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали. При этом упругая диафрагма подвижной перегородки выполнена в виде диска с центральным отверстием, плоскими кольцевыми кромками по внутреннему и внешнему ее контуру и с кольцевым утолщением и выступом в ее центральной части (Патент РФ №2578400, МПК В60Т 15/18, 05.11.2014).
Недостаток известного аналога в том, что в процессе эксплуатации возможны утечки сжатого воздуха из магистральной и золотниковой камер из-за повреждения диафрагмы, которая подвержена износу вследствие того, что рабочая поверхность диафрагмы выполнена плоской с обеих сторон, что является недостатком, поскольку увеличивает напряжения в ее материале.
6
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является магистральная часть воздухораспределителя, которая включает в себя размещенную в корпусе подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой прижимными дисками и отделяющую магистральную камеру от золотниковой камеры, плунжер с отверстиями зарядки рабочей и золотниковой камер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опираемым на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали (Патент РФ №2248284, МПК В60Т 15/18, 15.04.2004).
Недостатком известной магистральной части воздухораспределителя является то, что в процессе эксплуатации возможны повреждения диафрагмы из-за высокого уровня напряжения и растяжения рабочей области диафрагмы.
Раскрытие полезной модели
При создании полезной модели решалась задача повышения надежности воздухораспределителя тормозной системы железнодорожного подвижного состава.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности магистральной части воздухораспределителя, эффективно срабатывающей при возникновении минимальной разницы давления между золотниковой и магистральной камерами.
согласно
полезной
моделе
Указанный технический результат достигается тем, что магистральная часть воздухораспределителя, включающая в себя размещенную в корпусе подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы, зафиксированной между двумя жестко связанными между собой прижимными дисками, герметично разделяющую магистральную и золотниковую камеры, плунжер с отверстиями зарядки рабочей и золотниковой камер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опирающимся на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали, при этом упругая диафрагма подвижной перегородки выполнена в виде диска с центральным отверстием, кольцевыми кромками по внутреннему и внешнему контурам и радиально расположенной между ними рабочей областью, при этом , с обеих сторон рабочей области на поверхности выполнены кольцевые утолщения, симметрично расположенные относительно друг друга, причем внутренний диаметр утолщений выбран с обеспечением взаимодействия их поверхностей с соответствующей сферической поверхностью одного из прижимных дисков, а внешний диаметр утолщений выбран с обеспечением взаимодействия их поверхностей с соответствующей сферической поверхностью одной из стенок корпуса, при этом переход поверхности утолщений к поверхностям рабочей области выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы в поперечном сечении.
согласно
полезной
модели
При этом, , диафрагма выполнена с кольцевым утолщением в ее центральной части.
согласно
полезной
моделе
При этом, , кольцевые кромки диафрагмы имеют выступающую часть со скругленным абрисом в поперечном сечении на одной стороне диафрагмы и выступы треугольной формы на другой ее стороне, а переход поверхности выступающей части кромки к поверхности рабочей области диафрагмы выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы в поперечном сечении.
согласно
полезной
моделе
При этом, , прижимной диск со стороны магистральной камеры имеет хвостовик, который выполнен в виде отдельной детали и закреплен на диске посредством резьбового соединения.
согласно
полезной
моделе
При этом, , прижимные диски выполнены с возможностью фиксации между собой упругой диафрагмы при накручивании на внешнюю резьбу хвостовика одного из прижимных дисков резьбовой накидной гайки с отверстием в ее торце.
согласно
полезной
моделе
При этом, , поверхность одного из прижимных дисков, сопряженная с рабочей поверхностью диафрагмы, имеет открытую кольцевую канавку с разновеликими по высоте боковыми стенками, выполненную для размещения в ней выступающей части внутренней кромки диафрагмы.
согласно
полезной
моделе
При этом, , высота внутренней стенки кольцевой канавки должна быть не менее суммарной величины, включающей в себя высоту внешней стенки канавки и кольцевого утолщения центральной части диафрагмы в поперечном сечении, и не более высоты кольцевой кромки диафрагмы в поперечном сечении без учета ее кольцевых выступов.
согласно
полезной
моделе
При этом, , диафрагма выполнена, например, из эластомерного компаунда на основе бутадиен-нитрильного каучука, устойчивого к изменению температуры в диапазоне от минус 60°С до плюс 80°С.
согласно
полезной
моделе
При этом, , корпус выполнен разъемным, состоящим из основания и крышки.
Срок службы диафрагмы в очень большой степени зависит от ее формы и материала, из которого она изготовлена. В процессе работы магистральной части воздухораспределителя рабочая область диафрагмы, взаимодействующая со сферическими поверхностями прижимных дисков с одной стороны и со сферическими поверхностями стенок корпуса - с другой стороны, подвержена растяжению с возникновением перегибов и изломов рабочей области диафрагмы, что при длительном воздействии на рабочую область приводит к износу диафрагмы (в том числе повреждениям, разрывам). Износ диафрагмы влечет утрату герметичности разделения магистральной и золотниковой камер и, как следствие, выход из строя магистральной части воздухораспределителя и воздухораспределителя в целом.
В отличие от прототипа в заявляемом решении с целью снижения повреждений диафрагмы с обеих сторон рабочей области на поверхности выполнены кольцевые утолщения, симметрично расположенные относительно друг друга, способствующие уменьшению эластичной деформации наиболее подверженного воздействию участка рабочей области диафрагмы.
Вместе с тем, для сохранения эффективности срабатывания магистральной части воздухораспределителя эластичная диафрагма не должна препятствовать ходу подвижной перегородки при минимальном перепаде давлений в магистральной и золотниковой камерах. Поэтому местоположение утолщений выбирается с обеспечением взаимодействия их поверхностей с соответствующей сферической поверхностью одного из прижимных дисков - с одной стороны и с обеспечением взаимодействия их поверхностей с соответствующей сферической поверхностью одной из стенок корпуса - с другой стороны. Таким образом ширина кольцевых утолщений с учетом выбранного местоположения обеспечивает при перепаде давлений в магистральной и золотниковой камерах перекрытие образованных одним из прижимных дисков и одной из стенок корпуса зазоров, не препятствуя при этом заданной эластичной деформации рабочей области диафрагмы.
При этом для снижения концентраций напряжений рабочей области диафрагмы, выполненной с утолщениями, в заявленной полезной модели переход поверхности утолщений к поверхностям рабочей области выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы в поперечном сечении.
Данное изменение повышает надежность магистральной части воздухораспределителя с сохранением эффективности срабатывания магистральной части воздухораспределителя при возникновении разницы давления между золотниковой и магистральной камерами.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг. 1 изображен общий вид магистральной части воздухораспределителя;
фиг. 2 - диафрагма подвижной перегородки магистральной части;
фиг. 3 - подвижная перегородка магистральной части при перепаде давлений в магистральной и золотниковой камерах.
Осуществление полезной модели
Магистральная часть размещена в корпусе 1, который выполнен разъемным, состоящим из основания 2 и крышки 3, и включает подпружиненную подвижную перегородку 4, выполненную в виде упругой диафрагмы 5 с двумя жестко связанными между собой прижимными дисками 6 и 7, и герметично разделяющую магистральную 8 и золотниковую камеры 9 (фиг. 1).
Диск 6 со стороны магистральной камеры 8 имеет хвостовик 10, который может быть выполнен за единое целое с диском 6, а может быть выполнен в виде отдельной детали и закреплен на диске 6, как показано в нашем примере, посредством резьбового соединения или иным известным способом. Диск 6 имеет кольцевой выступ 11 по центральному отверстию со стороны золотниковой камеры, образующий вместе с центральным отверстием внутреннюю сквозную цилиндрическую полость, на поверхности которой выполнена резьба. Кольцевой выступ 11 выполнен с лысками, расположенными напротив друг друга с возможностью фиксации на нем монтажного инструмента при соединении диска 6 и хвостовика 10.
Хвостовик 10 выполнен в виде ступенчатой втулки с центральным сквозным отверстием 12 и двумя ступенями 13 и 14 разных диаметров. Ступень большего диаметра 13 хвостовика 10 имеет внешнюю резьбу для крепления хвостовика 10 к диску 6 и фиксации дисков 6 и 7 на хвостовике 10 посредством накидной гайки 15. Ступень меньшего диаметра 14 хвостовика 10 имеет со стороны торца поперечные сквозные отверстия 16, выполненные с возможностью сообщения магистральной и золотниковой камер. Центральная часть 17 хвостовика 10 выполнена в виде бурта квадратного поперечного сечения с возможностью фиксации на нем монтажного инструмента при соединении диска 6 с хвостовиком 10 и затягивании накидной гайки 15.
Центральное сквозное отверстие 12 хвостовика 10 образует две смежные, аксиально расположенные, сообщающиеся цилиндрические полости: малую 18 и большую 19 (фиг. 1). В большой полости 19 соосно дискам 6, 7 и хвостовику 10 размещен подпружиненный плунжер 20, с отверстиями 21 зарядки рабочей камеры 22 и золотниковой камеры 9, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой 4. Дно большой полости 19 является седлом плунжера 20. В малой полости 18 размещен толкатель 23, выполненный с возможностью взаимодействия с плунжером 20 и упором на клапан дополнительной разрядки 24 тормозной магистрали (фиг. 1).
Таким образом, плунжер 20 выполнен с отверстиями 21 зарядки рабочей камеры 22 и золотниковой камеры 9, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой 4 и толкателем 23, опирающимся на клапан дополнительной разрядки 24 тормозной магистрали.
Диски 6 и 7 выполнены с возможностью фиксации между собой упругой диафрагмы 5 при накручивании на внешнюю резьбу хвостовика 10, жестко связанного с диском 6, резьбовой накидной гайки 15.
Диафрагма 5 выполнена в виде диска с центральным сквозным отверстием с кольцевыми кромками 25 по внутреннему 26 и внешнему 27 ее контурам, радиально расположенной между ними рабочей областью 28 диафрагмы и кольцевым утолщением 29 в ее центральной части (фиг. 2). Кольцевые кромки 25 диафрагмы 5 имеют скругленный абрис в поперечном сечении выступающей части 30 кромки с одной стороны диафрагмы 5 и концентрично расположенные два выступа 31 треугольной формы - с другой ее стороны. При этом переход поверхности выступающей части 30 к поверхности рабочей области 28 диафрагмы 5 выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы 5 в поперечном сечении.
Собеих сторон рабочей области 28 диафрагмы 5 на поверхности выполнены кольцевые утолщения 32, 33, симметрично расположенные относительно друг друга. Внутренний диаметр (d) утолщений 32, 33 (фиг. 2, 3) выбран с обеспечением взаимодействия их поверхностей с соответствующей сферической поверхностью 34, 35 одного из прижимных дисков 6 или 7. Внешний диаметр (D) утолщений 32, 33 выбран с обеспечением взаимодействия их поверхностей при перепаде давлений в магистральной 8 и золотниковой 9 камерах с соответствующей сферической поверхностью 36, 37 одной из стенок корпуса 1. При этом переход поверхности утолщений 32, 33 к поверхностям рабочей области 28 диафрагмы 5 выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы 5 в поперечном сечении.
Диафрагма 5 выполнена, например, из эластомерного компаунда на основе бутадиен-нитрильного каучука, устойчивого к изменению температуры в диапазоне от минус 60°С до плюс 80°С.
Диск 6 со стороны золотниковой камеры 9 имеет открытую кольцевую канавку 38 с разновеликими боковыми стенками, выполненную для размещения в ней выступающей части 30 кромки 25 по внутреннему контуру 26 диафрагмы 5. Стенки канавки 38 выполнены с возможностью фиксации кромки 25 по внутреннему контуру 26 при прижатии диафрагмы 5 диском 7 и обеспечением выхода кольцевого утолщения 29 ее центральной части за пределы кольцевой канавки 38, исключающим излишнюю деформацию тела диафрагмы 5 при сборке магистральной части.
Высота внутренней стенки кольцевой канавки 38 должна быть не менее суммарной величины, включающей в себя высоту внешней стенки канавки 38 и кольцевого утолщения 29 центральной части диафрагмы 5 в поперечном сечении, и не более высоты кольцевой кромки 25 в поперечном сечении без учета кольцевых выступов 31.
Кольцевая кромка 25 по внешнему контуру 27 диафрагмы 5 защемляется при прижатии к основанию 2 корпуса 1 магистральной части крышки 3.
При сборке подвижной перегородки 4 (фиг. 1, 3) в центральное резьбовое отверстие диска 6 вворачивают хвостовик 10, предварительно смазав резьбу хвостовика 10 герметиком, например Loctite, для исключения самоотвинчивания и негерметичности соединения. Затем на диск 6 устанавливается диафрагма 5, путем помещения выступающей части 30 кромки 25 по внутреннему контуру 26 диафрагмы 5 в кольцевую канавку 38 диска 6. Диафрагму 5 прижимают диском 7, устанавливая его центральное сквозное отверстие на кольцевой выступ 11 диска 6 до упора в выступ цилиндрической формы, образующей которого является внутренняя стенка кольцевой канавки 38. Положение дисков 6, 7 и диафрагмы 5 фиксируют накидной гайкой 15, закручивая ее по резьбе хвостовика 10 до упора в диск 7.
При прижатии дисков 6 и 7 выступающая часть 30 кромки 25 по внутреннему контуру 26 расплющивается, заполняя собой пространство кольцевой канавки 38. Концентрация напряжений при этом возникает в центре выступающей части 30 кромки 25. В момент фиксации диафрагма 5 плотно прижата дисками 6 и 7, обеспечивая герметичность соединения. С другой стороны диафрагмы 5 герметичность соединения обеспечивается созданием точечного напряжения диафрагмы 5 путем прижатия дисками 6, 7 двух выступов 31 треугольной формы.
Аналогичным образом прижимается кромка 25 диафрагмы 5 по внешнему контуру 27, при помещении выступающей части 30 кромки 25 диафрагмы 5 в кольцевую канавку основания 2 корпуса 1 и прижатии диафрагмы 5 крышкой 3. Тем самым обеспечивается герметичное разделение подвижной перегородкой 4 золотниковой камеры 9 и магистральной камеры 8.
В процессе работы магистральной части воздухораспределителя (фиг. 3) происходит осевое перемещение подвижной перегородки 4 вдоль оси корпуса 1 магистральной части ввиду разницы давлений между магистральной камерой 8 и золотниковой камерой 9, при взаимодействии плунжера 20 с подпружиненной подвижной перегородкой 4 и толкателем 23, опирающимся на клапан дополнительной разрядки 24. Положение кольцевых утолщений 32, 33 диафрагмы 5 выбрано таким образом, что при небольшом перепаде давлений диафрагма 5 начинает деформироваться при незначительном силовом воздействии на нее, подвижная перегородка 4 включается в работу при минимальной разнице давлений. При существенном перепаде давлений между магистральной камерой 8 и золотниковой камерой 9 деформация диафрагмы 5 при осевом перемещении подвижной перегородки 4 осуществляется таким образом, что нижний диаметр (d) поверхности одного из утолщений 32, 33 начинает взаимодействовать с соответствующей сферической поверхностью 34, 35 одного из прижимных дисков 6 или 7 - с одной стороны, а верхний диаметр (D) утолщений 32, 33 с соответствующей сферической поверхностью 36, 37 одной из стенок корпуса 1 - с другой стороны. Таким образом, ширина кольцевых утолщений в значении (D-d) с учетом выбранного местоположения обеспечивает при перепаде давлений в магистральной 8 и золотниковой 9 камерах перекрытие образованных одним из прижимных дисков 6, 7 и одной из стенок 36, 37 корпуса 1 зазоров. Усиленный утолщениями 32, 33 участок диафрагмы 5 более устойчив к нагрузкам работающей магистральной части воздухораспределителя. Вместе с тем остальная часть рабочей области 28 из-за меньшей толщины остается более эластичной и восприимчивой к перепадам давления.
При этом переход поверхности утолщений 32, 33 к поверхностям рабочей области 28 диафрагмы 5, который выполнен скругленным с плавным изменением толщины диафрагмы 5 в поперечном сечении, позволяет снизить напряжения рабочей области 28 диафрагмы 5, что не вызывает остаточных изменений в свойствах и структуре материала диафрагмы 5.
Благодаря предложенной конструкции, повышается надежность магистральной части воздухораспределителя с сохранением эффективности срабатывания магистральной части воздухораспределителя при возникновении разницы давления между золотниковой и магистральной камерами. При этом исключаются дополнительные напряжения тела диафрагмы за счет плавного перехода поверхностей утолщений в поверхность рабочей области диафрагмы.