ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE BRAKE AIR DISTRIBUTOR

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к устройству воздухораспределителей тормозов грузового подвижного состава.
Известен воздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащий разъемный корпус, в каждой части которого размещены соответственно орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром, орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений, и двухкамерный резервуар с каналами для сообщения с тормозной магистралью, запасным резервуаром, тормозным цилиндром и органами трех и двух давлений, при этом орган трех давлений включает подпружиненную подвижную перегородку с золотником, отделяющую рабочую камеру от золотниковой камеры, уравнительную подвижную перегородку, отделяющую уравнительную полость, сообщенную с тормозным цилиндром, от размещенной в двухкамерном резервуаре атмосферной полости с расположенными в ней переключателем грузовых режимов и управляемыми последним режимными пружинами, питательный клапан, взаимодействующий с золотником и уравнительной подвижной перегородкой, а также клапан обратный, сообщенный каналами с тормозной магистралью и запасным резервуаром, в то же время орган двух давлений включает подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой зажимными 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, уплотнительные элементы (кн. В.И. Крылов. Тормоза подвижного состава. М., Транспорт, 1980 г., стр. 124-129).
Недостатком известного воздухораспределителя является то, что не обеспечена защита от утечек воздуха в органе двух давлений, что вызывает во время трогания с места железнодорожного состава самосрабатывание воздухораспределителя на торможение, а утечки воздуха из клапана обратного приводят к большому расходу воздуха в тормозной магистрали, а также к недозарядке запасного резервуара.
Известен воздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащий разъемный корпус, в каждой части которого размещены соответственно орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром, орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений, и двухкамерный резервуар с каналами для сообщения с тормозной магистралью, запасным резервуаром, тормозным цилиндром и органами трех и двух давлений, при этом орган трех давлений включает подпружиненную подвижную перегородку с золотником, отделяющую рабочую камеру от золотниковой камеры, уравнительную подвижную перегородку, отделяющую уравнительную полость, сообщенную с тормозным цилиндром, от размещенной в двухкамерном резервуаре атмосферной полости с расположенными в ней переключателем грузовых режимов и управляемыми последним режимными пружинами, питательный клапан, взаимодействующий с золотником и уравнительной подвижной перегородкой, а также клапан обратный, сообщенный каналами с тормозной магистралью и запасным резервуаром, в то же время орган двух давлений включает подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой зажимными 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, устройство мягкости, которое имеет подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде упругой диафрагмы круглого сечения с буртом, с двумя рабочими поверхностями и уплотнительным металлическим кольцом, установленным на кромке бурта, образующую с корпусом полости, в одной из которых, размещенной под подвижной перегородкой и сообщенной с магистральной и золотниковой камерами, установлен клапан, разобщающий каналы, подключенные к указанным камерам, уплотнительные элементы (Патент РФ №2248284, кл. В60Т 15/18, 15.04.2004).
Недостатком известного воздухораспределителя является то, что в процессе эксплуатации возможная утечка воздуха из канала дополнительной разрядки приводит к значительной задержке отпуска воздухораспределителя, в результате чего, при приведении поезда в движение с неотпущенным тормозом может произойти повреждение колесных пар. Кроме того, уплотнительные элементы и упругая диафрагма органа двух давлений, выполненные из резины, не пригодны для работы в температурном диапазоне от +60° до -60°, так как теряют основные качества: эластичность и прочность. Конструкция сообщенного с тормозной магистралью и запасным резервуаром клапана обратного, включающая возвратную пружину, не обеспечивает надежность его закрытия.
Технической задачей изобретения является повышение надежности путем упрощения конструкции устройства мягкости, за счет уменьшения количества деталей, исключения резьбовых соединений, изменения схемы пневматического сообщения, а также обеспечения независимости процессов отпуска от плотности канала дополнительной разрядки, устойчивости уплотнительных элементов и упругой диафрагмы органа двух давлений к изменению температуры в диапазоне от +60° до -60°, выполнения конструкции клапана обратного с учетом зависимости суммарного веса клапана от минимальной разницы величин давлений в тормозной магистрали и запасном резервуаре.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности.
Технический результат достигается тем, что воздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащий разъемный корпус, в каждой части которого размещены соответственно орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром, орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений, и двухкамерный резервуар с каналами для сообщения с тормозной магистралью, запасным резервуаром, тормозным цилиндром и органами трех и двух давлений, при этом орган трех давлений включает подпружиненную подвижную перегородку с золотником, отделяющую рабочую камеру от золотниковой камеры, уравнительную подвижную перегородку, отделяющую уравнительную полость, сообщенную с тормозным цилиндром, от размещенной в двухкамерном резервуаре атмосферной полости с расположенными в ней переключателем грузовых режимов и управляемыми последним режимными пружинами, питательный клапан, взаимодействующий с золотником и уравнительной подвижной перегородкой, а также клапан обратный, сообщенный каналами с тормозной магистралью и запасным резервуаром, в то же время орган двух давлений включает подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде закрепленной в корпусе упругой диафрагмы с двумя жестко связанными между собой зажимными 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, устройство мягкости, которое имеет подпружиненную подвижную перегородку, выполненную в виде упругой диафрагмы круглого сечения с буртом, с двумя рабочими поверхностями и уплотнительным металлическим кольцом, установленным на кромке бурта, образующую с корпусом полости, в одной из которых, размещенной под подвижной перегородкой и сообщенной с магистральной и золотниковой камерами, установлен клапан, разобщающий каналы, подключенные к указанным камерам, уплотнительные элементы, при этом устройство мягкости снабжено, установленной в полости под подвижной перегородкой направляющей втулкой с выступом для взаимодействия с корпусом, каналом для постоянного сообщения полости над подвижной перегородкой с рабочей камерой, размещенной на внутренней рабочей поверхности упругой диафрагмы ограничительной металлической шайбой в виде диска, клапан выполнен в виде подпружиненного поршня со штоком, установленным во втулке с возможностью перемещения и посадки на седло и поджатия поршня к наружной рабочей поверхности упругой диафрагмы, наряду с этим упругая диафрагма подвижной перегородки органа двух давлений выполнена плоской формы, круглого сечения с отверстием в центральной части и для взаимодействия с торцевыми частями разъемного корпуса по внутреннему и внешнему ее контуру с плоскими кольцевыми кромками, а для взаимодействия с зажимными дисками - в центральной части с кольцевыми уплотнениями и выступом для взаимодействия с проточкой одного из дисков, вместе с тем клапан обратный включает упругую диафрагму в виде пластины и установленный на нее упор, выполненный в виде цилиндра с двумя усеченными перпендикулярно основанию поверхностями и сферическими выступами на основаниях, а суммарный вес клапана соответствует величине минимальной разницы давлений в тормозной магистрали и запасном резервуаре, причем упругие диафрагмы органа двух давлений, устройства мягкости, клапана обратного и уплотнительные элементы выполнены из эластомерного материала, включающего полимерную композицию устойчивую к изменению температуры в диапазоне от +60° до -60°.
На фиг. 1 - схематично изображен общий вид воздухораспределителя.
На фиг. 2 - изображен клапан обратный.
На фиг. 3 - изображено устройство мягкости.
На фиг. 4 - изображена подвижная перегородка органа двух давлений.
Воздухораспределитель содержит орган 1 трех давлений, размещенный в корпусе 2, орган 3 двух давлений, размещенный в корпусе 4, и двухкамерный резервуар с изолированными камерами рабочей 5 и золотниковой 6, на корпусе 7 которого смонтированы указанные корпусы 2 и 4 органов 1 трех давлений и 3 двух давлений.
В корпусе 7 двухкамерного резервуара выполнены каналы 8, 9, 10 для подключения соответственно к тормозной магистрали 11, запасному резервуару 12, тормозному цилиндру 13. Также в корпусе 7 в атмосферной полости 14 размещен переключатель 15 грузовых режимов.
Орган 3 двух давлений включает подпружиненную подвижную перегородку 16, которая образует с корпусом 4 магистральную 17 и золотниковую 18 камеры. Плунжер 19, который взаимодействует с подвижной перегородкой 16 и толкателем 20, опираемым на клапан 21 дополнительной разрядки магистрали, имеет отверстие 22 зарядки рабочей камеры 5 воздухораспределителя и отверстие 23 зарядки золотниковой камеры 18. Канал 24 дополнительной разрядки связан с органом 1 трех давлений, сообщенным с атмосферной полостью 14 и через клапан 25 соединен с атмосферой. Магистральная камера 17 постоянно сообщена с тормозной магистралью 11 каналом 26. Плунжер 19 имеет клапан 27.
В корпусе 4 закреплено устройство 28 мягкости, которое включает подвижную перегородку 29, образующую с корпусом 4 полости 30 и 31. Полость 30 над подвижной перегородкой 29 постоянно сообщена каналом 32 с рабочей камерой 5 воздухораспределителя. Полость 31 сообщена каналом 33 с золотниковой камерой 18 и каналом 34 с магистральной камерой 17. Подвижная перегородка 29 выполнена в виде упругой диафрагмы круглого сечения с буртом, с образованием внутренней рабочей поверхности, на которой размещена металлическая ограничительная шайба 35 в виде диска, а на кромке бурта диафрагмы 29 установлено уплотнительное металлическое кольцо 36.
Также устройство 28 мягкости включает подпружиненный клапан 37 в виде штока 38 с поршнем 39, направляющую втулку 40 с кольцевым выступом 41 для взаимодействия с корпусом 4, в которой установлен с возможностью перемещения и посадкой на седло 42 шток 38 клапана 37, пружину 43, концы которой упираются в кольцевой выступ 41 втулки 40 и в поршень 39 с усилием, обеспечивающим взаимодействие поршня 38 клапана 37 с наружной рабочей поверхностью подвижной перегородки 29. Ограничивает ход перемещения клапана 37 шайба 35.
Подвижная перегородка 16 органа 3 двух давлений включает закрепленную в корпусе 4 упругую диафрагму 44 и два зажимных диска 45, 46, которые соединены между собой резьбовым соединением. Для надежного закрепления между разъемными частями корпуса 4 с целью исключения утечек воздуха из камер магистральной 17 и золотниковой 18 на диафрагме 44 с двух сторон выполнены плоские кольцевые кромки 47 и 48, а для взаимодействия с зажимными дисками 45 и 46 в центральной ее части выполнены кольцевые уплотнения 49, 50 и выступ 51 для взаимодействия с проточкой, размещенной на одном из зажимных дисков.
Орган 1 трех давлений, размещенный в корпусе 2, включает подпружиненную подвижную перегородку 52, в виде подпружиненного поршня со штоком в виде золотника 53, и уравнительную перегородку 54 с режимными пружинами 55, соединенными с переключателем 15 грузовых режимов. Подвижная перегородка 52 отделяет рабочую камеру 56 от золотниковой камеры 57. Также орган 1 трех давлений включает питательный клапан 58, который взаимодействует с золотником 53 и с уравнительной подвижной перегородкой 54, обеспечивая сообщение тормозного цилиндра 13 или с атмосферой или с запасным резервуаром 12. В верхней части корпуса 2 установлен сообщенный каналами 59, 60 с тормозной 11 магистралью и с запасным резервуаром 12 клапан 61 обратный. Клапан 61 обратный состоит из диафрагмы 62 в виде пластины и установленного на нее упора 63, выполненного в виде цилиндра с двумя усеченными перпендикулярно основанию поверхностями 64 и сферическими выступами 65 на основаниях для обеспечения самоустановки диафрагмы 62. Суммарный вес клапана 61, включающего диафрагму 62 и упор 63, выбирается в зависимости от минимальной разницы величин давлений в тормозной магистрали 11 и запасном резервуаре 12.
Fтм=(S×Ртм)
Fзр=(S×Рзр)
Fтм-Fзр=ΔF
(S×Ртм)-(S×Рзр)=ΔF
Ртм-Рзр=ΔF,
где Fтм - сила давления в тормозной магистрали,
Fзр - сила давления в запасном резервуаре,
ΔF - вес клапана,
Fтм-Fзр=ΔF - разность сил давлений в тормозной магистрали 11 и запасном резервуаре 12, равная весу клапана,
S - площадь седла клапана,
P - величина давления в тормозной магистрали,
Рзр - величина давления в запасном резервуаре,
Ртм-Рзр=ΔF минимальная разность величин давлений в тормозной магистрали 11 и запасном резервуаре 12, соответствующая суммарному весу клапана.
β
Упругие диафрагмы 44, 29, 62 соответственно органа 3 двух давлений, устройства 28 мягкости и клапана 61 обратного, уплотнения между фланцами корпусов 2 органа 1 трех давлений, 4 органа 3 двух давлений и корпуса 7 двухкамерного резервуара, а также уплотнительные элементы золотника 53 выполнены из эластомерного материала, который включает полимерную композицию на основе смеси каучуков, технического углерода с добавлением N-фенил-нафтиламина и дибутилфталата в определенной пропорции.
Используемый эластомерный материал соответствует всем современным требованиям к уплотнительным элементам, рекомендованным к применению в тормозном оборудовании, таким как устойчивость к изменению температуры в диапазоне от +60 до -60 и большим динамическим нагрузкам с сохранением эластичности и прочности (основные показатели отражены в таблице 1).
Каналы 66 и 32 пневматически связывают между собой рабочие камеры 56 органа 1 трех давлений, 67 органа 3 двух давлений и 5 двухкамерного резервуара. Каналы 69 и 68 пневматически связывают между собой золотниковые камеры 57 органа 1 трех давлений, 18 органа 3 двух давлений и золотниковую камеру 6 двухкамерного резервуара.
Воздухораспределитель работает следующим образом.
При зарядке тормоза железнодорожного транспортного средства сжатый воздух из тормозной магистрали 11 по каналу 59 поступает в клапан 61 обратный и далее по каналу 60 в запасной резервуар 12. Одновременно сжатый воздух из тормозной магистрали 11 по каналу 26 поступает в магистральную камеру 17 и отжимает подвижную перегородку 16 в крайнее правое положение. Плунжер 19 также перемещается вправо и обеспечивает зарядку сжатым воздухом золотниковой камеры 18 через отверстие 23 и рабочей камеры 67 через отверстие 22. Клапан 37 устройства 28 мягкости открыт под воздействием пружины 43 на подвижную перегородку 29, поэтому сжатый воздух из магистральной камеры 17 по каналам 34 и 33 также поступает в золотниковую камеру 18.
В органе 1 трех давлений, при установленном режиме загрузки посредством переключателя 15 грузовых режимов, сжатый воздух из золотниковой камеры 57, сообщенной каналами 69 и 33 с золотниковой камерой 18, через дроссельное отверстие (не показано), поступает в рабочую камеру 5. Подвижная перегородка 52 с золотником 53 занимают крайнее левое положение, при котором питательный клапан 58 перекрывает сообщение тормозного цилиндра 13, полости за уравнительной перегородкой 54 с запасным резервуаром 12 и сообщает их с атмосферой.
По окончании зарядки нормальное зарядное давление, соответствующее давлению в тормозной магистрали 11, устанавливается в магистральной камере 17, золотниковых камерах 18, 6, 57, рабочих камерах 67, 5, 56, запасном резервуаре 12. Подвижная перегородка 16 вместе с плунжером 19 будут занимать положение, при котором толкатель 20 будет прижат к закрытому клапану 21 дополнительной разрядки. Зарядные отверстия 22 и 23 перекроются, и сообщение рабочей камеры 5 с магистральной камерой 17 и тормозной магистралью 11 прекратится. Клапан 37 устройства 28 мягкости открыт под воздействием пружины 43 на подвижную перегородку 29, поскольку давления в полостях 30 и 31 равны.
При медленном снижении давления в тормозной магистрали 11 темпом мягкости сжатый воздух из золотниковой камеры 18 перетекает в тормозную магистраль 11 через канал 33, открытый клапан 37, канал 34 и магистральную камеру 17. Из рабочей камеры 5 сжатый воздух через предусмотренное отверстие перетекает в золотниковую камеру 57 органа 1 трех давлений. Срабатывание воздухораспределителя на торможение не происходит.
При служебном или экстренном торможении производится быстрое снижение давления в тормозной магистрали 11 и магистральной камере 17. Подвижная перегородка 16 под усилием сжатого воздуха в золотниковой камере 18 переместится влево, толкатель 20 откроет клапан 21 дополнительной разрядки, затем атмосферный клапан 25 и клапан 27 плунжера 19. Происходит снижение давления в тормозной магистрали 11, магистральной камере 17, золотниковой камере 18 на ограниченную величину.
В полости 31 устройства 28 мягкости также происходит снижение давления. Поскольку в органе 1 трех давлений происходит перекрытие сообщения между рабочей камерой 56 и золотниковой 57, давление в полости 30 устройства 28 мягкости будет более высоким. При этом под воздействием высокого давления подвижная перегородка 29 и клапан 37 переместятся вниз, канал 34 сообщения с магистральной камерой 17 перекроется при посадке клапана 37 на седло 42.
В органе 1 трех давлений при продолжающемся понижении давления в золотниковой камере 57 через атмосферный клапан 25 подвижная перегородка 52 продолжает перемещаться вправо. Так как уравнительная перегородка 54 при этом остается неподвижной, то между питательным клапаном 58 и золотником 57 возникает зазор, через который воздух из запасного резервуара 12 и клапан 61 обратный начинает интенсивно перетекать в тормозной цилиндр 13.
При отпуске тормоза давление в тормозной магистрали 11 и магистральной камере 17 повышается, подвижная перегородка 16 вместе с плунжером 19 перемещается вправо, и через зарядные отверстия 22 и 23 происходит сообщение тормозной магистрали 11 с рабочей камерой 67 и золотниковой камерой 18. Отпуск происходит по мере выравнивания давлений в рабочей 5, золотниковой 18 и магистральной 17 камерах. Клапан 37 устройства 28 мягкости будет находиться в закрытом положении, так как в полости 31 сохраняется давление золотниковой камеры 18. После того как выравнивается давление в рабочей 5 и золотниковой 18 камерах, в полостях 30 и 31 устройства 28 мягкости также выравнивается давление, и диафрагма 29 с клапаном 37 под усилием пружины 43 занимает исходное положение.
Подвижная перегородка 52 органа 1 трех давлений перемещается влево, и питательный клапан 58 отходит от уравнительной подвижной перегородки 54. При этом воздух из тормозного цилиндра 13 через атмосферную полость 14 начинает выходить в атмосферу.
В предлагаемом воздухораспределителе обеспечены надежная работа устройства мягкости за счет упрощения конструкции, долговечность упругих диафрагм органа двух давлений, устройства мягкости, клапана обратного и уплотнительных элементов за счет выполнения их из эластомерного материала с высокими физико-механическими показателями, в том числе устойчивого к изменению температуры в диапазоне от +60° до -60°, устранение утечек воздуха за счет конструктивного выполнения клапана обратного, что в целом повышает надежность работы воздухораспределителя.