ВАГОННЫЙ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию. а именно к устройствам торможения вагонов на сортировочных горках, и может быть использована в конструкциях клещевых зажимных двухрельсовых пневматических вагонных замедлителей.
Для механизации и автоматизации процесса регулирования скорости вагонов на сортировочных горках широко используются вагонные замедлители, которые устанавливаются на спусковой части сортировочных горок. Такие замедлители тормозят вагоны на заданных участках рельсовой колеи зажатием вагонных колес тормозящим устройством с пневматическим силовым поводом.
Известен вагонный замедлитель по патенту Украины на полезную модель №13843, МПК В61К 7/00, дата подачи заявки 03.11.2005.
Вагонный замедлитель включает два рычага, одноплечий и двуплечий, соединенные цилиндрическим шарниром, установленным на основании. Ось цилиндрического шарнира параллельна рельсам колеи. На рычагах закреплены тормозные балки с тормозными шинами с обеих сторон рельса колеи. На рычагах установлен силовой цилиндр пневматического привода, а также механизм уравновешивания, выполненный в виде демпфера, шарнирно соединенного с двуплечим рычагом и основанием. Силовой цилиндр пневматического привода соединен с пневматической системой, которая оснащена средствами подведения сжатого воздуха к цилиндру и сброса давления с цилиндра.
Вагонный замедлитель работает следующим образом.
Сжатый воздух подается в силовой цилиндр пневматического привода, который, действуя на рычаги с тормозными балками и тормозными шинами, переводит их в положение «Заторможено». При этом рычаги проворачиваются на цилиндрическом шарнире навстречу друг другу, сближая тормозные шины, расположенные противоположно с обеих сторон рельса колеи. При попадании колеса вагона на вагонный замедлитель происходит торможение колеса за счет сил трения между тормозными шинами и колесами вагона - скорость движения вагона снижается.
При снятии давления в воздухопроводной сети силового цилиндра рычаги проворачиваются на цилиндрическом шарнире в обратном направлении, тормозные балки с тормозными шинами, расположенные противоположно с обеих сторон рельса колеи, разводятся и тормозная система переводится в исходное положение «Расторможено».
Механизм уравновешивания удерживает тормозную систему в положениях «Расторможено» или «Заторможено».
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: вагонный замедлитель. содержащий взаимодействующую с колесами вагонов тормозную систему, включающую приводные секции, каждая из которых выполнена в виде шарнирно соединенных с основанием одноплечего и двуплечего рычагов с тормозными балками и тормозными шинами, расположенными на противоположных сторонах рельса рельсовой колеи, привод рычагов в виде пневмоцилиндра, соединенного шарнирно с указанными рычагами, уравновешивающий механизм, соединенный шарнирно с двуплечим рычагом и основанием, а также пневмосистему, включающую магистраль со средствами подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам и сброса давления с пневмоцилиндров.
Аналогичным решением является вагонный замедлитель по патенту Украины на полезную модель №13964, МПК В61К 7/00, дата подачи заявки 28.11.2005.
Каждая приводная секция вагонного замедлителя выполнена в виде двух шарнирно соединенных рычагов, одноплечего и двуплечего, тормозных балок с тормозными шинами ,закрепленных на указанных рычагах. Пневматический привод рычагов выполнен в виде баллонного цилиндра, связанного с рычагами и пневматической системой, оснащенной средствами подвода сжатого воздуха к баллонному цилиндру и сброса давления в баллонном цилиндре.
Каждая приводная секция вагонного замедлителя содержит также механизм уравновешивания, выполненный в виде пружинного демпфера, шарнирно соединенного с двуплечим рычагом и основанием замедлителя.
Вагонный замедлитель работает следующим образом.
При въезде вагона на приводную секцию вагонного замедлителя сжатый воздух подают в баллонный цилиндр. В результате увеличения объема баллонный цилиндр воздействует на рычаги, переводя их вместе с тормозными балками и тормозными тинами в положение «Заторможено». При заходе колеса вагона на приводную секцию вагонного замедлителя в результате сил трения, возникающих между тормозными шинами и боковой поверхностью колеса вагона, происходит торможение вагона снижение скорости движения вагона.
При снятии давления в пневмосистеме объем баллонного цилиндра уменьшается, рычаги с тормозными балками и с тормозными шинами возвращаются в исходное положение «Расторможено».
Механизм уравновешивания удерживает тормозную систему в положениях «Расторможено» или «Заторможено».
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: вагонный замедлитель, содержащий взаимодействующую с колесами вагонов тормозную систему, включающую приводные секции, каждая из которых выполнена в виде шарнирно соединенных с основанием одноплечего и двуплечего рычагов с тормозными балками и тормозными шинами, расположенными на противоположных сторонах рельса рельсовой колеи, привод рычагов в виде пневмоцилиндра, соединенного шарнирно с указанными рычагами, уравновешивающий механизм, соединенный шарнирно с двуплечим рычагом и основанием, а также пневмосистему, включающую магистраль со средствами подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам и сброса давления с пневмопилиндров.
Общим недостатком отмеченных аналогов является их неспособность предупреждать колебательные процессы тормозных элементов замедлителя при переключении его из одного режима в другой. Большая скорость переключений и значительные подвижные массы конструктивных элементов замедлителя вызывают значительные амплитуды колебаний, например, тормозных балок с тормозными шинами относительно оси рельса колеи, что особенно опасно при переводе вагонного замедлителя в режим "Заторможено", так как при отклонении тормозных балок с тормозными шинами в сторону от оси рельса в режиме "Заторможено" возможно попадание вагонного колеса в торцы тормозных шин, следствием чего может быть сход вагона из колеи.
В качестве прототипа выбран вагонный замедлитель по патенту Российской Федерации на изобретение №2167073 - МПК В61К 7/08. дата подачи заявки 08.04.1998.
Вагонный замедлитель содержит приводные секции, каждая из которых включает два рычага, одноплечий и двуплечий, шарнирно закрепленные на основании, тормозные балки с тормозными шинами, установленные по обе стороны рельса на указанных рычагах, приводной пневмоцилиндр, шарнирно связанный с рычагами, и механизм уравновешивания.
Приводной пневмоцилиндр со стороны штока оснащен буфером, выполненным в виде упругого кольца, установленного в корпусе, которое взаимодействует с поршнем при перемещении штока в крайнее положение, что обеспечивает демпфирование динамических нагрузок и повышение долговечности вагонного замедлителя.
Как и в других известных вагонных замедлителях данного типа (замедлители клещевые зажимные двухрельсовые пневматические, например вагонный замедлитель НК114, изготовитель АО "НКМЗ", Украина, или вагонный замедлитель ЗВУ, изготовитель ОАО "Донецкгормаш". Украина) уравновешивающий механизм представляет собой пружинный механизм двустороннего действия со ступенчатой характеристикой в обоих направлениях, чем обеспечивается возможность удержания тормозной системы в положениях «Заторможено» и «Расторможено» в заданных границах.
Например, механизм уравновешивания замедлителя ЗВУ производства ОАО "Донецкгормаш" включает цилиндрический корпус с крышкой, шток с опорой в верхней части и втулкой в нижней части и с пружиной, размещенной на штоке между опорой и втулкой. Конструктивно шток с втулкой, пружиной и опорой образуют подвижную группу, которая имеет возможность свободного хода в границах между дном корпуса и его крышкой, и только при ее принудительном перемещении в ту или другую сторону на величину, превышающую величину свободного хода (при отклонении тормозной системы от заданного положения в состояниях "Заторможено" или "Расторможено"), вступает в действие пружина и возвращает тормозную систему в заданное положение. То есть при переводе замедлителя из положения "Расторможено" в положение "Заторможено" и назад подвижная группа механизма уравновешивания перемещается в корпусе из одного крайнего положения в другое, а пружина выполняет функцию буфера.
Уравновешивающий механизм выполнен в отдельном корпусе и шарнирно соединен с двуплечим рычагом и основанием, благодаря чему исключаются сгибающие моменты, действующие на штоки механизмов уравновешивания, что повышает его надежность.
Вагонный замедлитель работает следующим образом.
Сжатый воздух подается в пневмоцилиндры, при этом поршни со штоками перемещаются в крайнее положение до упора в буфер и переводят рычаги с тормозными балками и тормозными шинами в положение "Заторможено", а механизмы уравновешивания удерживают их в нужном положении до попадания вагонов па замедлитель. При попадании вагона на замедлитель, в результате действия сил трения, возникают между тормозными шинами и боковой поверхностью колес, происходит снижение скорости движения вагона.
При снятии давления в пневмоцилиндрах рычаги проворачиваются на шарнире в обратном направлении, тормозные балки с тормозными шинами, которые расположены противоположно по обе стороны рельса колеи, разводятся и тормозная система переводится в исходное положение «Расторможено».
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: вагонный замедлитель, содержащим взаимодействующую с колесами вагонов тормозную систему, включающую приводные секции, каждая из которых выполнена в виде шарнирно соединенных с основанием одноплечего и двуплечего рычагов с тормозными балками и тормозными тинами, расположенными на противоположных сторонах рельса рельсовой колеи, привод рычагов в виде пневмоцилиидра, соединенного шарнирно с указанными рычагами, уравновешивающий механизм, соединенный шарнирно с двуплечим рычагом и основанием и выполненный в виде корпуса, в котором размещен шток с пружинной группой с возможностью ее свободного продольного перемещения в корпусе в заданных границах, а также пневмосистему, включающую магистраль со средствами подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам и сброса давления с пневмоцилиндров.
Как и выше отмеченных аналогах, прототипом не решается задача предупреждения недопустимых колебательных процессов тормозных элементов замедлителя при переводе его в режим "Заторможено". Поскольку торможение происходит очень быстро, а подвижные массы и инерционные силы тормозной системы значительные, в процессе уравновешивания происходят выбросы тормозной системы сначала в одну, а затем в другую противоположную сторону, и так неоднократно с возникновением затухающего колебательного процесса. То есть, происходит раскачивание конструктивных элементов тормозной системы, которому способствуют пружины уравновешивающих механизмов, в процессе которого происходит отклонение элементов тормозной системы (тормозных балок с тормозными шинами) в сторону от оси рельса колеи. Если торможение производится предварительно, когда вагон еще не зашел на замедлитель (в момент подхода вагона к замедлителю), возможно попадание колеса не между тормозными шинами, а в торцы тормозных шин. Возникает аварийная ситуация, следствием которой может быть сход вагонов из колеи.
В основу полезной модели поставленная задача усовершенствования вагонного замедлителя, в котором за счет конструктивных особенностей, предупреждаются колебательные процессы тормозных элементов замедлителя при переводе его в режим "Заторможено", что уменьшает аварийность торможения вагонов.
Поставленная задача решается тем, что в вагонном замедлителе, содержащим взаимодействующую с колесами вагонов тормозную систему, включающую приводные секции, каждая из которых выполнена в виде шарнирно соединенных с основанием одноплечего и двуплечего рычагов с тормозными балками и тормозными шинами, расположенными на противоположных сторонах рельса рельсовой колеи, привод рычагов в виде пневмоцилиндра, соединенного шарнирно с указанными рычагами, уравновешивающий механизм, соединенный шарнирно с двуплечим рычагом и основанием замедлителя и выполненный в виде корпуса, в котором размещен шток с пружинной группой с возможностью ее свободного продольного перемещения в корпусе в заданных границах, а также пневмосистему, включающую магистраль со средствами подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам и сброса давления с пневмоцилиндров, согласно полезной модели, в корпусе уравновешивающего механизма над пружинной группой штока установлен поршень с образованием в корпусе надпоршневой полости, а пневмосистема содержит магистраль со средствами подачи сжатого воздуха в надпоршневую полость уравновешивающего механизма и сброса давления из указанной полости.
Указанные признаки являются существенными признаками полезной модели.
Целесообразно магистраль подачи сжатого воздуха в надпоршневую полость уравновешивающего механизма и сброса давления из указанной полости соединить с магистралью подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндрам и сброса давления с пневмоцилиндров через параллельно соединенные обратный клапан и управляемое дроссельное устройство. Такое выполнение обеспечивает синхронное управление давлением в пневмоцилиндрах и в надпоршневых полостях уравновешивающих механизмов простыми техническими средствами, а также возможность регулирования скорости нарастания давления в надпоршневой полости и мгновенного сброса давления из надпоршневой полости, что улучшает демпфирующие свойства системы.
Существенные признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Так, отличительные признаки полезной модели (в корпусе уравновешивающего механизма над пружинной группой штока установлен поршень с образованием в корпусе надпоршневой полости, а пневмосистема содержит магистраль со средствами подачи сжатого воздуха в надпоршневую полость уравновешивающего механизма и сброса давления из указанной полости) совместно с существенными признаками, общими с прототипом, предупреждают колебательные процессы тормозных элементов замедлителя при переводи его в режим "Заторможено", что уменьшает аварийность торможения вагонов.
Объясняется это следующим.
Вагонный замедлитель с указанной системой уравновешивания наилучшим образом отвечает особенностям торможение вагонов на сортировочных горках с учетом динамических процессов, происходящих в механической тормозной системе вагонного замедлителя.
Выполнение уравновешивающего механизма с поршнем над пружинной группой штока с образованием в корпусе надпоршневой полости (пружинная группа со штоком расположены в подпоршневой полости), выполнение в пневмосистеме дополнительной магистрали со средствами подачи сжатого воздуха в надпоршневую полость уравновешивающего механизма и сброса давления из указанной полости дает возможность, за счет создания давления в надпоршневой полости при переводе замедлителя в режим "Заторможено", противодействовать выбросам тормозной системы в сторону действия инерционных сил и возникновению колебательного процесса при переводе. Раскачивание конструктивных элементов тормозной системы предупреждается. То есть появляется возможность противодействовать отклонению элементов тормозной системы (тормозных балок с тормозными шинами) в сторону от оси рельса колеи, препятствовать их обратному движению, а соответственно, предупредить раскачивание конструктивных элементов тормозной системы. При этом достоверность попадания вагонного колеса в торцы тормозных шин с возникновением аварийной ситуации практически исключается.
Важно, что в случае, когда колесо двигается со сдвигом относительно головки рельса в пределах установленных допусков, механизм уравновешивания позволяет тормозной системе отклоняться, другими словами позволяет тормозной системе отслеживать положение колеса без изменения тормозного усилия, создаваемого силовым цилиндром замедлителя, и возвращать тормозную систему в начальное положение после прохода колеса.
Ниже приводится описание вагонного замедлителя со ссылками на чертежи, на которых схематически изображено:
Фиг.1 - Вагонный замедлитель, вид сверху:
Фиг.2 - Вагонный замедлитель, вид сбоку;
Фиг.3 - Вагонный замедлитель, приводная секция, вид сбоку;
Фиг.4 - Вагонный замедлитель, уравновешивающий механизм в положении «Расторможено»;
Фиг.5 - Вагонный замедлитель, уравновешивающий механизм в положении «Заторможено»;
Фиг.6 - Вагонный замедлитель, схема пневмосистеми;
Вагонный замедлитель клещевой зажимной двухрельсовый пневматический предназначен для механизации и автоматизации процесса регулирования скорости вагонов на действующих и вновь создаваемых сортировочных горках, может устанавливаться на спусковой части горок, а также на парковочных тормозных позициях.
Замедлитель является специальным тормозным устройством, которое вмонтировано в рельсовую колею на механизированной сортировочной горке. Тормозные устройства на обеих рельсовых нитях одинаковые, монтируются на общей шпальной основе и имеют возможность действовать как одновременно, так и независимо друг от друга.
Вагонный замедлитель состоит из следующих основных систем:
- тормозной системы (фиг.1, 2, 3, 4, 5), взаимодействующей с колесами вагонов;
- пневмосистемы (фиг.6), обеспечивающей работу тормозной системы.
Главными узлами тормозной системы являются приводные секции 1. Каждая приводная секция 1 (фиг.3) выполнена виде шарнирно соединенных с основанием одноплечего 2 и двуплечего 3 рычагов, шарнирно установленных на оси 4 основания 5, которое закреплено на брусьях 6 через перемычки 7 болтами 8. Ось 4 расположена на основании 5 параллельно рельсу 9. На рычагах 2. 3 приводных секции 1 закреплены тормозные балки 10 (левая и правая). На тормозных балках 10 по обе стороны рельса 9 закреплены тормозные шины 1]. На входе в замедлитель и выходе из него тормозные шины 11 имеют входные части для ориентации системы относительно колесных нар вагонов (не показаны). Между рычагами 2, 3 установлен связанный с ними силовой цилиндр 12 пневмопривода, который выполнен в виде баллонного цилиндра. С противоположной стороны двуплечего рычага 3 (относительно расположения силового цилиндра 12) установлен уравновешивающий механизм 13. соединенный шарнирно с двуплечим рычагом 3 и основанием 5 и выполнен в виде демпфера, предназначенного для удержания тормозной системы в положениях «Расторможено» и «Заторможено», а также для смягчения ударов при работе вагонного замедлителя.
Уравновешивающий механизм 13 является пружинным механизмом двустороннего действия со ступенчатой характеристикой в обоих направлениях, чем и обеспечивается возможность удержания тормозной системы в положениях «Заторможено» и «Расторможено» в заданных границах.
Уравновешивающий механизм 13 (фиг.4, 5) включает корпус 14. крышку 15, шток 16, втулку 17, пружину 18 и опорную шайбу 19. Шток 16, втулка 17, пружина 18 и опорная шайба 19 образуют подвижную пружинную группу, которая имеет возможность свободного продольного перемещения в корпусе 14. В корпусе 14 над опорной шайбой 19 установленный поршень 20 с манжетой 21 с образованием надпоршневой полости 22. В корпусе 14 выполненное отверстие 23 для подвода сжатого воздуха в надпоршневую полость 22. Указанная подвижная пружинная группа имеет возможность свободного продольного перемещения в границах между поршнем 20 и крышкой 15 при отсутствии давления воздуха в надпоршневой полости 22. При подаче давления в надпоршневую полость 22 поршень 20 перемещается до упора в торец крышки 15, перемещая подвижную пружинную группу до упора втулки 17 в крышку 15.
На втулке 17 выполненные каналы (лыски) 24, которые при приближении втулки 17 к крышке 15 обеспечивают связь подпоршневой полости 25 с атмосферой и тем самым быстрый сброс давления из подпоршневой полости 25. Такое выполнение позволяет использовать энергию сжатого воздуха в подпоршневой полости 25 для демпфирования тормозной системы и предупреждает колебательные процессы в тормозной системе за счет указанного сброса давления из подпоршневой полости 25.
Пневмосистема обеспечивает работу тормозной системы. Схема пневмосистеми показана фиг.6. В состав пневмосистеми входят типовой воздухосборник 26 (МВ-400 с управляющей аппаратурой ВУПЗ-72 или ВУВЗ-400), силовые цилиндры 12 пневмопривода, краны, трубопроводы, соединительные рукава, прокладки, уплотнители, ниппеля, соединительные муфты.
Пневмосистема включает напорные магистрали 27 для подачи сжатого воздуха к силовым цилиндрам 12 пневмопривода и напорные магистрали 28 для подачи сжатого воздуха в надпоршневые полости 22 уравновешивающих механизмов 13. Напорные магистрали 27 соединены с воздухосборником 26 через краны 29. Напорные магистрали 28 соединены с напорными магистралями 27 через краны 30, обратные клапаны 31 и управляемые дроссельные устройства 32, соединенные параллельно. Через краны 33, установленные на концах напорных магистралей 27, 28, выполняют продувку трубопроводов.
Воздухозборник 26 с управляющей аппаратурой оборудован манометрами и устройствами (не показаны) для подачи сжатого воздуха и полного снятия давления из пневмосистеми вагонного замедлителя. Обеспечение сжатым воздухом осуществляется от компрессорной станции сортировочной горки (не показана).
Вагонный замедлитель работает следующим образом.
Тормозная система замедлителя имеет два положения:
- «Расторможено», когда тормозные шины 11 разведены, что позволяет беспрепятственно пропускать вагоны без торможения;
- «Заторможено», когда тормозные шины 11 сведены и обеспечивают торможение вагонов, находящихся в пределах замедлителя. Начальным положением тормозной системы (при отсутствии давления в пневмосистеме) является положение «Расторможено».
Для перевода вагонного замедлителя в положение «Заторможено» в напорные магистрали 27, 28 подают сжатый воздух, то есть в силовые цилиндры 12 и в надпоршневые полости 22 уравновешивающих механизмов 13. Силовые цилиндры 12 пневмопривода перемещают рычаги 2, 3 приводных секций 1, устанавливая тормозные балки 10 вместе с тормозными шинами 11 в положение «Заторможено». При заходе вагона в замедлитель происходит торможение за счет обжатия ободов вагонных колес тормозными шинами 11. Сила торможения замедлителя зависит от давления в пневмоцилиндрах 12. Ступенчатое изменение давления в пневмоцилиндрах 12 обеспечивается аппаратурой управления воздухосборника 26. Механизмы уравновешивания 13 удерживает тормозную систему в положении «Заторможено».
Для перевода вагонного замедлителя в положение «Расторможено» сжатый воздух сбрасывают с пневмосистеми, то есть отводят от силовых цилиндров 12 и из надпоршневых полостей 22 уравновешивающих механизмов 13. Рычаги 2, 3 под действием сил тяжести и усилий уравновешивающих механизмов 13 отводят тормозные балки 10 с тормозными шинами 11 от ободов колес. В таком положении тормозных шин 11 колеса вагонов прокатываются через замедлитель свободно без торможения. Механизмы уравновешивания 13 удерживают тормозную систему в положении «Расторможено».
Подача сжатого воздуха в надпоршневые полости 22 уравновешивающих механизмов 13 выполняется через управляемые дроссельные устройства 32. Сброс давления из надпоршневых полостей 22 выполняется через обратные клапаны 31. Это обеспечивает возможность регулирования скорости нарастания давления в надпоршневых полостях 22 и мгновенный сброс давления из надпоршневых полостей 22, что улучшает демпфирующие свойства системы.
В положении «Заторможено» шток 16 уравновешивающего механизма 13 выдвинут.втулка 17 упирается в крышку 15 поршень 20 упирается в торец крышки 15 и не сжимает пружину 18. При этом подвижная группа (шток 16, втулка 17, пружина 18, опора 19) зафиксирована от перемещения на дальнейшее выдвижение штока 16 действием пружины 18. а назад поршнем 20. находящимся под давлением сжатого воздуха. Таким образом тормозная система замедлителя удерживается в заданном положении "Заторможено", но в случае принудительного отклонения ее колесом вагона в чу или другую сторону, сжимается пружина 18 или отжимается поршень 20 и тормозная система отслеживает положение колеса без изменения тормозного усилия силовых цилиндров 12 замедлителя, а после прохода колеса возвращается в начальное положение.
При резком перемещении поршня 20 при торможении в подпоршневой полости 25 образуется избыточное давление, которое отбрасывает поршень 20, что способствует раскачиванию тормозной системы. Предупреждение такого явления обеспечивается сбросом давления из подпоршневой полости 25 через лыску 24 втулки 17 при приближении втулки 17 к крышке 15. При этом энергия сжатого воздуха в подпоршневой полости 25 до сброса давления через лыску 24 используется для демпфирования тормозной системы без развития колебательных процессов.
В положении «Расторможено» шток 16 уравновешивающего механизма 13 втянут, втулка 17 упирается в проушину штока 16, поршень 20 упирается в дно корпуса 14. Удержание тормозной системы в положении «Расторможено» обеспечивается усилием пружины 18.
Подача сжатого воздуха в надпоршневые полости 22 уравновешивающих механизмов 13 при переводе замедлителя в режим "Заторможено" противодействует выбросам элементов тормозной системы в сторону действия инерционных сил и возникновению колебательного процесса при переводе. То есть предупреждается отклонение тормозных балок 10 с тормозными шинами 11 в сторону от оси рельса 9 колеи. При этом достоверность попадания вагонного колеса в торцы тормозных шин 11 с возникновением аварийной ситуации практически исключается.