ТОРМОЗ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE BRAKE

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, а именно к автоматическим тормозам железнодорожных вагонов.
Известен тормоз рельсового транспортного средства, конструкция которого описана в книге В.И. Крылова, В.В. Крылова «Автоматические тормоза подвижного состава». М.: Транспорт, 1983. На стр.260… 261, рис.226 описана рычажная передача грузового четырехосного вагона, состоящая из шарнирно соединенных между собой рычагов и подвесок с триангилями и тормозными колодками, связанная посредством горизонтального рычага и затяжки с тормозным цилиндром, подключенным к запасному резервуару через воздухораспределитель, питаемый сжатым воздухом из тормозной магистрали (см. рис.36, стр.54).
Существенным недостатком такого тормоза является то, что в случае утечки воздуха из запасного резервуара при длительной стоянке одиночного вагона или группы вагонов без локомотива, когда отсутствуют давления сжатого воздуха в тормозной магистрали, может произойти роспуск тормозов, что приведет к самодвижению вагонов. В практике, чтобы предупредить подобное явление, используют башмаки, которые укладывают на рельсы под колеса вагонов. Однако закрепление подвижного состава на путях с помощью башмаков не всегда эффективно. Имеют место случаи, когда сами башмаки способствовали сходу вагона с рельсового пути. А закрепление подвижного состава в снегопад или метель оказывается трудновыполнимой задачей, так как при накате колеса на башмак он «выстреливает».
Известен также тормоз грузового вагона, описанный в патенте RU 2255872, и включающий тормозную магистраль, связанную через воздухораспределитель с запасным резервуаром и основным тормозным цилиндром с поршнем, шток которого соединен при помощи двуплечего рычага с рычажной передачей управления тормозными колодками, а также с дополнительным цилиндром, шарнирно закрепленным на тележке. Шток поршня дополнительного цилиндра размещен в пазу серьги, закрепленной на двуплечем рычаге тормозного цилиндра. В штоковой полости дополнительного цилиндра размещена пружина, а безштоковая полость соединена трубопроводом с запасным резервуаром. В случае утечки воздуха из запасного резервуара вагон затормаживается усилием, создаваемым пружиной дополнительного цилиндра.
Недостатком данного технического устройства является возможность несанкционированного срабатывания автоматических тормозов во время движения поезда в случае обрыва трубопровода питания сжатым воздухом дополнительного цилиндра. Это может послужить причиной тяжелой аварии или катастрофы.
Целью предлагаемого изобретения является исключение несанкционированного срабатывания тормозной системы в случае обрыва трубопровода питания сжатым воздухом дополнительного цилиндра.
Поставленная цель достигается тем, что дополнительный цилиндр связан трубопроводом с запасным резервуаром через клапан включения, а шток поршня дополнительного цилиндра с одной стороны шарнирно закреплен на двуплечем рычаге тормозного цилиндра, а с другой стороны, только в режиме стояночного торможения, соединен с поршнем через резьбовой наконечник и резьбовую гайку, связанную через шлицевую и поворотную втулку со стопором.
Тормоз рельсового транспортного средства, фиг.1, состоит из горизонтальных 1 и вертикальных 2 рычагов, а также регулировочных рычагов 4 и подвесок 5, несущих тормозные колодки 6, контактирующие с колесами 7. Один из вертикальных рычагов 2 с помощью шарнира 8 соединен со штоком основного тормозного цилиндра 9, а также при помощи шарнира 10 соединен со штоком 11, резьбовой наконечник 12 которого при неработающей системе торможения устанавливается с зазором «а» по отношению к резьбовой втулке 13. Поршень 14 с пружиной 16, установлены в дополнительном цилиндре 15. В корпусе 17 размещены: шлицевая втулка 24, поворотная втулка 25 и стопор 21. Дополнительный цилиндр 15 подключен с помощью трубопровода 22 через клапан включения 23 к запасному резервуару 18, связанному через воздухораспределитель 19 трубопроводами с тормозной магистралью 20 и основным тормозным цилиндром 9.
Работает тормоз подвижного состава следующим образом. В процессе служебного торможения тормозная магистраль 20 через кран машиниста (на схеме не показан) сообщается с атмосферой. При этом сжатый воздух, находящийся в запасном резервуаре 18, через воздухораспределитель 19 поступает в основной тормозной цилиндр 9. В этом случае его шток, выдвигаясь по стрелке А, обеспечит как линейное, так и угловое перемещение вертикального рычага 2. Обусловленное этим перемещение горизонтальных рычагов 1, регулирующих рычагов 4, подвесок 5, обеспечит прижатие тормозных колодок 6 к колесам 7 по стрелкам В. Таким образом происходит торможение поезда. В то же время вертикальный рычаг 2 перемещает шток 11 по направлению стрелки А, что приведет к сокращению зазора «а». Поскольку кран включения 23 в процессе торможения разобщает трубопровод питания 22 сжатым воздухом дополнительного цилиндра 15 от запасного резервуара 18, поршень 14 останется на месте. Поэтому резьбовой наконечник 12 штока 11 по-прежнему не будет соединен с резьбовой втулкой 13, как это показано на фиг.1.
В случае обрыва трубопровода питания 22 при движении поезда поршень 14 также будет оставаться на месте, не оказывая влияния на работу тормозной системы.
Как только надобность в торможении поезда отпадет, в тормозной магистрали 20 через кран машиниста повышают давление воздуха, что обеспечит соединение основного тормозного цилиндра 9 с атмосферой и зарядку запасного резервуара 18 через воздухораспределитель 19. При этом все детали тормозной системы вновь занимают исходное положение, фиг.1, а тормозные колодки 6 отходят от колес 7 в направлении, обратном стрелке В.
Таким образом, дополнительный цилиндр 15 не оказывает никакого влияния на работу тормозной системы при движении поезда.
При длительной стоянке вагона или группы вагонов без локомотива, когда сжатый воздух отсутствует в тормозной магистрали 20, то за счет автоматической подачи воздуха из запасного резервуара 18 через воздухораспределитель 19 к тормозному цилиндру 9, как это было описано выше, произойдет прижатие тормозных колодок 6 к колесам 7.
Однако при длительной стоянке в результате утечек давление сжатого воздуха в запасном резервуаре 18, а следовательно и в тормозном цилиндре 9 уменьшится. В этом случае шток основного цилиндра, перемещаясь в направлении, противоположном стрелке А, обусловит снижение силы прижатия тормозных колодок 6 к колесам 7. Тормозная система не сможет удерживать вагон на уклоне железнодорожного пути.
Для обеспечения надежного прижатия тормозных колодок 6 к колесам 7 в этих условиях необходимо в процессе закрепления на путях одного или группы вагонов вручную, поворотом ключа 27, фиг.1, размещенного на борту вагона, открыть кран включения 23. Под действием сжатого воздуха, поступающего из запасного резервуара 18 в левую (на схеме) полость дополнительного цилиндра 15, поршень 14, смещаясь вправо до упора, обеспечит навертывание резьбовой втулки 13, фиг.2, на резьбовой наконечник 12 штока 11. Вращение резьбовой втулки 13 при ее контакте со шлицевой втулкой 24 будет сопровождаться взаимным проскальзыванием торцевых зубьев за счет возможности осевого смещения подпружиненной шлицевой втулки 24 по стрелке А вплоть до момента постановки поршня 14 на упор 26, фиг 2. В момент установки поршня 14 на упор 26 резьбовая втулка посредством торцевых зубьев шлицевой втулки 24 будет зафиксирована от вращения, обеспечивающего движение поршня 14 влево, т.к. шлицевая втулка через шлицы поворотной втулки 25 фиксируется от вращения стопором 21. Рычажная система тормозов будет зафиксирована в положении максимального прижатия тормозных колодок 6 к колесам 7.
Поэтому, в процессе снижения давления сжатого воздуха в запасном резервуаре 18, а следовательно в тормозном цилиндре 9 и дополнительном цилиндре 15 поршень 14 останется неподвижным, поскольку линейное перемещение поршня 14 возможно только при вращении резьбовой втулки 13 относительно резьбового наконечника 12, а резьбовая втулка надежно законтрена от вращения шлицевой втулкой 24. Поэтому сила прижатия тормозных колодок 6, фиг.1, к колесам 7 не уменьшится. Вагон, или группа вагонов будут надежно удерживаться на уклоне до растормаживания.
Для растормаживания тормозной системы после формирования поезда необходимо поворотом ключа 27, фиг.1, закрыть кран включения 23. При этом левая полость дополнительного цилиндра 15 отсекается от запасного резервуара 18 и сообщается с атмосферой. Кроме этого, в процессе поворота ключа 27 обеспечивается вращение стопора 21, фиг.2, (поз. А-А, расстопорено), до совмещения выполненного в нем паза с упорным буртиком поворотной втулки 24. Так поворотная втулка снимается с упора.
Под действием сжатой пружины 16 поршень 14, перемещаясь влево, увлекает во вращение резьбовую втулку 13, через торцевые зубья шлицевую втулку 24 и связанную с ней поворотную втулку 25. За счет поступательного перемещения резьбовой втулки 13 вместе с поршнем 14 произойдет разъединение торцевого зубчатого зацепления. При этом суммарный угол поворота поворотной втулки, как показывают приведенные ниже расчеты, не превысит 48°. Под действием кобровой пружины 28 поворотная втулка 24 вернется в исходное положение до соприкосновения с неподвижным упором 29. В момент схода резьбовой втулки 13 с резьбового наконечника 12 тормоза освобождаются от механического замка. Под действием сжатой пружины поршень тормозного цилиндра 9, фиг.1, перемещаясь вправо, обеспечит отпуск тормозов.
Поворот ключа в нейтральное положение обеспечит вращение стопора 21 и перемещение выполненного в нем паза от упорного буртика поворотной втулки 24, что исключит возможность ее вращательного движения, фиг.2 (поз. А-А, застопорено).
Тормозная система готова к работе в режимах служебного и экстренного торможения, а также фиксации вагонов на уклонах железнодорожного пути в пунктах остановки.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как его использование в практике позволит не только исключить самодвижение одиночных вагонов или их групп на уклонах, но и полностью исключить возможность несанкционированного срабатывания тормозной системы при движении поезда в случае повреждения трубопровода подвода сжатого воздуха к дополнительному цилиндру 15.
Расчет угла поворота поворотной втулки, обеспечивающего разъединение торцевого зубчатого зацепления.
2
Из условия преобразования поступательного движения во вращательное: β≥2р (см. В.И. Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001, том 2, стр. 778), где β - угол подъема винтовой линии, p - угол трения (при малых скоростях вращения p=6… 8°), принимаем β=15°. Из соотношения: tgβ=S/(π·d), определим ход винтовой линии S=37,9 мм за один оборот резьбовой втулки. При высоте торцевых зубьев резьбовой втулки h=4,5 мм потребный угол ее поворота находим из простого соотношения α=360·4,5/37,9≈48°.