Вагонный замедлитель

Полезная модель относится к путевым устройствам железнодорожного транспорта, а именно к устройствам торможения вагонов и их отцепов на сортировочных горках и закрепления вагонов и их отцепов на путях сортировочной станции.
Известен вагонный замедлитель, содержащий гидроцилиндр с регулируемым перепускным клапаном, закрепленный на основании с возможностью взаимодействия гребнем колеса вагона, а также устройство управления с подпружиненным клапаном, установленным в соединяющем штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра трубопроводе, и оперяющеюся на клапан педаль, расположенную с возможностью взаимодействия с колесом вагона (Патент РФ на изобретение №1787841, опубл. 15.01.1993 г. Бюл. №2).
Этот известный вагонный замедлитель обеспечивает повышенную надежность в эксплуатации а счет использования устройства управления.
Недостатком этого наиболее близкого к заявляемой полезной модели вагонного замедлителя является усложнение и громоздкость конструкции, из-за сложной гидросистемы торможения, ее крепления к рельсу «надвигом» на конец рельса, а также трудоемкость ее изготовления, монтажа и обслуживания.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известный вагонный замедлитель, содержащий корпус, выполненный в виде стакана, внутри которого расположен поршень с обеспечением возможности осевого перемещения при оказании на него силового давления, элементы крепления к рельсу, при этом поршень выполнен в виде полого цилиндра с грибовидной головкой в верхней части, контактирующей с ребордой вагонного колеса, внутри упомянутого цилиндра расположен шток, выполненный в виде стрежня, в нижней части указанного цилиндра закреплена герметизирующая втулка с кольцевыми уплотнительными элементами, причем на штоке последовательно по направлению к грибовидной головке расположены тарельчатые пружины, опорная шайба, нижний перепускной клапан, верхний перепускной клапан и крепежный элемент, выполненный в виде гайки, зафиксированной на верхнем конце штока, на нижнем конце которого расположен опорный элемент, выполненный в виде втулки, зафиксированной штифтом, расположенным в отверстии, выполненном в штоке ортогонально к его оси, при этом в исходном состоянии свободный объем полого цилиндра заполнен под давлением жидкой и газовой средой (Патент РФ на полезную модель №171002, опубл. 17.05.2017 в Бюл. №14).
Этот наиболее близкий к заявляемой полезной модели вагонный замедлитель по сравнению с вышеприведенным известным замедлителем обеспечивает повышение надежности в эксплуатации упрощением конструкции, а также расширяет эксплуатационные возможности замедлителя.
Недостатком этого наиболее близкого к заявляемой полезной модели вагонного замедлителя, тем не менее, является сложность его конструкции, трудоемкость ее изготовления, монтажа и обслуживания, вызванные необходимостью сброса давления в полости, ограниченной его головкой для обеспечения безопасной работы полого поршня при его возвращении вверх в свое первоначальное тормозящее положение после наезда колес вагонов при скоростях их движения, превышающих установленную пороговую скорость. Безопасность полого поршня достигается использованием сложных втулочных клапанов со своими сложными каналами перепуска жидкости, а также использованием тяжелых тарельчатых пружин, требующих, сложного расчета и особого изготовления. Кроме того, крепление замедлителя к шейке рельса, материал которого имеет высокую сопротивляемость к сверлению, требует использования для этой работы дорогостоящего инструмента и квалифицированных специалистов.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности дисковых перепускных клапанов устройства, перекрывающих и открывающих прямые каналы перепуска жидкости штока в разные полости поршня, за счет упрощения их конструкции, формирующей в верхней полости поршня давление рабочей среды, способное при превышении колесом вагона пороговой скорости препятствовать движению поршня вниз, обеспечивая тормозящее воздействие своей головкой на вагонное колесо.
Указанный технический результат достигается тем, что вагонный замедлитель, содержащий монолитный корпус в виде стакана с воздуховодом и приливами для крепления к рельсу; полый цилиндрический поршень, расположенный внутри корпуса с возможностью осевого перемещения в нем при оказании на него силового давления и заполненный до определенного уровня рабочей средой из жидкости и газа, с грибовидной головкой в верхней его части, контактирующей с гребнем вагонного колеса; плотно закрывающую полость поршня снизу герметизирующую втулку с кольцевыми уплотнительными элементами; шток в виде стержня, верхний конец которого размещен в полости поршня, а нижний его конец пропущен сквозь герметизирующую втулку и закреплен ко дну корпуса с фиксацией своего положения, а также верхний и нижний перепускные клапаны и последовательно расположенные в полости поршня снизу вверх соосно со штоком центральные пружины и опорный элемент, он дополнительно снабжен пустотелой втулкой с надетой на нее перепускной пружиной, взаимодействующей с верхним перепускным клапаном; установленным на штоке опорным кольцом, предназначенным для удержания на нем нижнего перепускного клапана, и стойкой к истиранию втулкой, установленной на боковой поверхности поршня и контактирующей с внутренней поверхностью корпуса, и его шток выполнен полым и со сквозным поперечным отверстием, в котором свободно установлен шаровой клапан, а верхний конец штока, размещенный в полости поршня, выполнен с прямыми перепускными каналами для прохода жидкости, перекрываемыми дисковыми перепускными клапанами: свободно установленном на пустотелой втулке над перепускными каналами штока верхним сплошным клапаном, удерживаемым усилием надетой на нее пружины от перекрытия им сверху перепускных каналов штока и срабатывающим на перекрытие перепускных каналов только при наезде гребня вагонного колеса на головку поршня со скоростью, превышающей установленную пороговую скорость вагонов транспортного средства, и нижним дросселирующим клапаном, свободно установленным на штоке под его перепускными каналами и срабатывающим на частичное перекрытие перепускных каналов при сходе гребня вагонного колеса с головки поршня и при возврате поршня в верхнее исходное незагруженное положение, причем, по своим размерам верхний конец штока обеспечивает поршню возможность скольжения вдоль его поверхности, разделяя полость поршня на две разновеликих полости: верхнюю полость, заполненную жидкостью и газом и ограниченную грибовидной головкой, и нижнюю полость, предназначенную для компенсирования полного объема жидкости, вытесняемой в нее через перепускные каналы штока, связанную с поперечными и перепускными каналами штока для перетекания жидкости из одной полости поршня в другую его полость.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
Фиг. 1 - Вагонный замедлитель в сборе, закрепленный к рельсу;
Фиг. 2 - Вид А на фиг. 1;
Фиг. 3 - Вид Б на фиг. 1;
Фиг. 4 - Вагонный замедлитель, изометрия;
Фиг. 5 - Замедлитель в разрезе в исходном состоянии;
Фиг.6 - Шток замедлителя в разрезе;
Фиг. 7 - Схема работы замедлителя при наезде колеса вагона на головку поршня со скоростью ниже принятой пороговой скорости;
Фиг. 8 - Схема работы замедлителя при наезде колеса вагона на головку поршня со скоростью выше установленной пороговой скорости;
Фиг. 9 - Схема работы замедлителя при съезде колеса вагона с головки поршня.
Вагонный замедлитель (фиг. 1) содержит корпус 1 в виде стакана с воздуховодом 2 и с приливами 3, 4 для крепления к рельсу, внутри которого расположен поршень 5 с обеспечением возможности осевого перемещения при оказании на него силового давления.
Поршень имеет вид полого цилиндра с грибовидной головкой 6 (фиг. 1, 3, 4 и 5) в своей верхней части, предназначенной для механического взаимодействия с гребнем вагонного колеса. Внутри поршня 5 расположена плотно закрывающая его полость снизу герметизирующая втулка 7 (фиг. 5) с кольцевыми уплотнительными элементами 8.
Внутри корпуса 1 расположен полый шток 9 в виде полого стрежня со сквозным поперечным отверстием 10, верхний конец которого размещен в полости поршня 5, а нижний его конец пропущен сквозь герметизирующую втулку 7 и закреплен ко дну корпуса 1 с фиксацией своего положения. Верхний конец штока 9, размещенный в полости поршня 5, по своим размерам обеспечивает поршню возможность скольжения вдоль его поверхности, разделяя его полость на две разнообъемных полости: верхнюю полость 11, заполненную жидкостью и газом и ограниченную грибовидной головкой 6, и нижнюю полость 12. В качестве жидкой среды использовано гидравлическое масло, а в качестве газовой среды использован азот. Причем, верхний конец штока выполнен с перепускными каналами 13, 14, связанными с полостями 11 и 12 поршня 5 для перетекания жидкости из одной его полости в другую и перекрываемыми дисковыми перепускными клапанами: верхним и нижним дросселирующим для гашения скорости возврата поршня в свое верхнее положение, защищая от разрушения и неподвижный шток и сам поршень, соответственно, 15, 16 (фиг. 6).
В полости штока 9 по центру его верхнего конца размещена пустотелая втулка 17, а ее полость связана с его поперечным отверстием 10 для перетекания жидкости из верхней полости 11 (фиг. 5) поршня 5 в его нижнюю полость 12, связанную с перепускными каналами 13, 14 верхнего конца штока 9.
На пустотелой втулке 17 над перепускными каналами 13, 14 штока 9 размещен верхний дисковый клапан 15, удерживаемый от перекрытия им перепускных каналов усилием надетой на эту втулку перепускной пружины клапана 18 и срабатывающий на перекрытие перепускных каналов 13, 14 штока 9 только при наезде гребня вагонного колеса на головку 6 поршня 5 со скоростью, превышающей установленную пороговую скорость вагонов транспортного средства,
Нижний дросселирующий клапан 16, установлен на штоке 9 под его перепускными каналами 13, 14 и удерживается в открытом положении своим опорным кольцом 19, расположенным на штоке 9 под ним и срабатывающим на закрытие перепускных каналов 13, 14 только при сходе гребня вагонного колеса с головки 6 поршня 5 и возврате поршня в исходное незагруженное положение,
В полости штока 9 под пустотелой втулкой 17 (фиг. 6) установлен плунжер 20 с нанизанными на него центральными пружинами 21, 22 и центральным опорным элементом 23. Нижний конец плунжера 19 содержит винт 24, подвижно установленный в штоке 9 с обеспечением возможности регулировки им степени поджатия размещенных на нем пружин 21, 22.
В сквозным поперечном отверстии 10 штока 9 между пустотелой втулкой 17 и опорным элементом 23 в его ложементе свободно размещен шаровой клапан 25, гарантированно перекрывающий полость пустотелой втулки 17 при скорости вагона транспортного средства выше установленной пороговой.
Между поверхностями поршня 5 и корпуса 1 размещена фторопластовая втулка 26, обеспечивающая свободное скольжение поршня в корпусе и упрощающая при изготовлении этих деталей обработку их контактирующих с ней поверхностей, между которыми она установлена.
Для крепления вагонного замедлителя к подошве рельса без нарушения его целостности его корпус 1 имеет разные приливы, одни из которых 4 предназначены для охвата ими боковой стороны подошвы рельса, а другие приливы 3, расположенные на противоположных боковых сторонах корпуса 1, выполнены с монтировочными отверстиями под болты 27 со стягивающими их гайками 28, связывающими их с зацепами 29, встречно захватывающими противоположную сторону подошвы рельса.
Предлагаемый вагонный замедлитель устанавливается и работает следующим образом.
Замедлитель располагают с внешней стороны рельса и с помощью элементов крепления корпуса к рельсу закрепляют его корпус 1 к подошве рельса наклонно под углом 10…15 градусов к вертикали (фиг. 1), т.к. при проезде вагона его колесо своим гребнем должно нажимать на грибовидную головку 6 в ее нижней периферийной части по отношению центральной оси наклоненного вагонного замедлителя, при этом грибовидная головка 6 вместе с полым поршнем 5 должна опускаться относительно корпуса 1 не касаясь рельса и не теряя контакт с гребнем колеса во время его проезда по периферийной поверхности грибовидной головки 6. Такое положение корпуса замедлителя относительно рельса обеспечивает нормальную работу вагонного замедлителя.
Работоспособность вагонного замедлителя, т.е. противодействие проезжающему колесу определяется, в основном, гидравлическим сопротивлением среды, развиваемым в вагонном замедлителе при перемещении полого поршня 5 относительно корпуса 1.
Наезд колеса на головку 6 поршня 5 замедлителя (фиг. 7, 8, 9) вызывает гидравлические сопротивление рабочей среды в его ограниченной головкой полости 11, поднимающее давление в ней, направленное снизу вверх на головку 6 поршня 9 и препятствующее его опусканию вниз, обуславливая торможение колес вагона. При сходе колеса с головки 6 поршня 9 его возврат в верхнее положение происходит за счет выравнивания давления в верхней 11 и нижней 12 полостях поршня 5 (фиг. 5 и 9), при этом усилия на внутреннюю поверхность головки 6 превышает усилие, действующее на поверхность герметичной втулки 7, соприкасающейся с жидкой средой в полости 12, и движение поршня вверх происходит до контакта его герметичной втулки 7 с поверхностью штока 9.
При скорости вагона ниже установленной пороговой скорости (фиг. 7) и наезде гребня колеса вагона на головку 6 поршня 5 замедлителя, он заставляет поршень 5 опускаться вниз относительно корпуса 1 под давлением его головки 6 на рабочую среду внутри верхней полости этого поршня и перемещением части ее объема из верхней его полости 11 поршня в его нижнюю 12 полость через перепускные каналы 13, 14 верхней части штока 9. Центральные пружины 21, 22 на плунжере 20 рассчитаны на сопротивление, возникающее при скорости вагона выше пороговой, поэтому центральный канал перепуска жидкости из верхней полости 11 поршня 5 в его нижнюю полость 12 остается закрытым шаровым клапаном 25. При этом усилия перепускной пружины 18 над перепускными каналами 13, 14 штока 9 достаточно для удержания верхнего перепускного клапана 15 в открытом положении, а нижний перепускной клапан 16 удерживается в открытом положении напором жидкости, которая заполняет нижнюю полость поршня, и размещен на своем опорном кольце 19. При прохождении жидкой среды через клапаны и каналы перепуска в нижнюю полость поршня из-за ее вязкого сопротивления при перепуске реализуются силы гидравлического сопротивления, которые гасят энергию движения поршня 9 вниз, препятствуя его перемещению вниз и обеспечивая торможение колес вагона.
В данном случае сопротивление замедлителя остается минимальным и не оказывает какого-либо значимого воздействия на проезжающий вагон.
Когда скорость колеса вагона повышается и превышает установленную пороговую скорость (фиг. 8), то наезжающее колесо с большей скоростью задвигает поршень в корпус I, поток жидкости верхней полости 11 поршня 5 преодолевает усилие центральных пружин 21, 22 на плунжере 20 и устремляется через полость пустотелой втулки 17 в поперечное отверстие 10 штока 9, а затем в нижнюю полость 12 поршня 5 быстро заполняя ее. При этом верхний перепускной клапан 15 закрывается напором жидкости в верхней полости поршня 5. Перемещение полого цилиндрического поршня 5 вниз в корпусе 1 вагонного замедлителя при наезде гребня колеса на его головку 6 со скоростью, превышающей установленную пороговую скорость, вызывает гидравлические сопротивление рабочей среды в его ограниченной головкой полости II, поднимающее давление в ней, которое быстро гасит энергию движения поршня 5 вниз, воздействуя снизу вверх на головку 6 поршня 5 и поднимая его вверх, а сама головка поршня, в свою очередь, воздействует обратной силой на гребень колеса, вызывая его торможение (фиг. 9). И чем выше скорость перемещения гребня колеса по головке 6 этого цилиндрического поршня 5, тем быстрее и выше поднимается давление в нем, направленное на его головку и тем быстрее возвращающее полый поршень вверх для торможения наезжающего колеса. Вместе с тем резкий возврат поршня 5 вверх может вызвать его разрушение или отрыв его головки 6, поэтому, чем скорее будет осуществлен сброс давления из верхней полости поршня 11 в нижнюю его полость 12, тем надежнее будет работа замедлителя. Для быстрого сброса давления на головку поршня служит центральный канал, сформированный объемом полости пустотелой втулки 17 вместе с поперечным отверстием 10 в штоке 9 и связанный с нижней полостью поршня 12, наполнение которой будет быстрым и обеспечивающим обратный переток жидкости из нее в верхнюю полость 11 поршня 9. В данном случае сопротивление замедлителя является существенным, что и обуславливает тормозящий эффект колес вагона, повышая надежность замедлителя. При сходе колеса с головки 6 поршня 9 возврат поршня в верхнее положение происходит за счет расширения сжатого газа, находящегося в нем, и перетока жидкости из нижней полости поршня 12 в его верхнюю полость 11, повышая в ней давление рабочей среды на головку поршня (фиг. 9).
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности дисковых перепускных клапанов устройства, перекрывающих и открывающих прямые каналы перепуска жидкости штока в разные полости поршня, за счет упрощения их конструкции, формирующей в верхней полости поршня давление рабочей среды, способное при превышении колесом вагона пороговой скорости препятствовать движению поршня вниз, обеспечивая тормозящее воздействие своей головкой на вагонное колесо.
Таким образом, созданное техническое решение благодаря совокупности своих существенных признаков, отраженных в формуле полезной модели, повышает эксплуатационную надежность дисковых перепускных клапанов устройства, перекрывающих и открывающих прямые каналы перепуска жидкости штока в разные полости поршня, за счет упрощения их конструкции, формирующей в верхней полости поршня давление рабочей среды, способное при превышении колесом вагона пороговой скорости препятствовать движению поршня вниз, обеспечивая тормозящее воздействие своей головкой на вагонное колесо, и, как следствие, повышает эксплуатационную надежность конструкции вагонного замедлителя в целом.
Заявленный вагонный замедлитель прошел испытания и готов к выпуску на предприятии-заявителе.