ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
BRAKE SYSTEM OF RAILWAY VEHICLE

Изобретение относится к системам управления тормозами транспортных средств, а именно к устройствам для осуществления тормозных и отпускных процессов с автоматическим регулированием тормозного нажатия железнодорожного транспортного средства.
Известна тормозная система пневматического привода тормозов вагона [авт. св. SU 1523435 A1, МПК B60T 13/26, 1989], содержащая тормозную магистраль с соединительными рукавами и концевыми кранами, воздухораспределитель, запасной резервуар, тормозной цилиндр, шток которого посредством тормозной рычажной передачи связан с тормозными колодками. В данной тормозной системе для обеспечения требований по тормозной эффективности и обеспечения временных характеристик процессов торможения и отпуска, в соответствии с установленными по условиям безопасности движения железнодорожных транспортных средств нормативами, применяются последовательно установленные между воздухораспределителем и тормозным цилиндром автоматический регулятор режимов торможения (далее авторежим) и регулируемый дроссель. Данные приборы усложняют устройство тормозных систем и могут приводить к снижению надежности и эффективности их действия вследствие увеличения разброса тормозных характеристик из-за наложения погрешностей последовательно соединенных пневматических приборов.
Известна также пневматическая часть автоматического тормоза железнодорожного вагона [RU 2114015 C1, B60T 13/00, 1998], содержащая тормозную магистраль с соединительными рукавами и концевыми кранами, подключенный к ней через тройник и разобщительный кран воздухораспределитель, содержащий двухкамерный резервуар, главную и магистральную части, запасной резервуар, авторежим и тормозной цилиндр. В данной тормозной системе для уменьшения времени наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом при торможении, тормозные цилиндры подключены к запасному резервуару через авторежим посредством реле давления. Недостатками данной системы являются ее сложность и снижение надежности работы, обусловленные увеличенным количеством пневматических приборов, а также чрезмерная длина соединительных трубопроводов.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемой тормозной системе является тормозная система железнодорожного транспортного средства [альбом «Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта», В.Р. Асадченко, УМК МПС России, М., 2002, стр.50, 30, 71, 72, 74, 75, 87], принятая за прототип. Она содержит тормозную магистраль, служащую для снабжения сжатым воздухом тормозной системы и подачи управляющих пневматических сигналов, с соединительными рукавами, концевыми и разобщительными кранами. Тормозная система содержит также по меньшей мере один воздухораспределитель, имеющий главную часть, магистральную часть, двухкамерный резервуар с рабочей и золотниковой камерами, по меньшей мере по одному тормозному цилиндру, запасному резервуару, автоматическому регулятору тормозных рычажных передач. Воздухораспределитель пневматически связан через разобщительный кран и тройник с тормозной магистралью и через соединительный воздухопровод с запасным резервуаром. С тормозным цилиндром воздухораспределитель пневматически связан через соединительный воздухопровод и авторежим, служащий для автоматического регулирования давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре в зависимости от величины загрузки железнодорожного транспортного средства. Шток тормозного цилиндра через автоматический регулятор тормозных рычажных передач и рычажную передачу связан с тормозными колодками, служащими для передачи тормозного усилия от тормозного цилиндра на колесо единицы железнодорожного транспортного средства и создания тормозного нажатия при торможении. Воздухораспределитель снабжен воздействующим на пружину уравнительного поршня главной части переключателем режимов торможения, имеющим три фиксированных положения, устанавливаемых вручную. При подаче управляющего пневматического сигнала на торможение снижением давления в тормозной магистрали осуществляется подача сжатого воздуха из запасного резервуара через авторежим в тормозной цилиндр посредством воздухораспределителя. Причем величина давления на выходе воздухораспределителя определяется положением рукоятки переключателя режимов торможения, воздействующего на пружину уравнительного поршня главной части воздухораспределителя. Далее происходит регулирование давления сжатого воздуха авторежимом в зависимости от степени загрузки грузового вагона. При этом в тормозном цилиндре устанавливается необходимая по условиям обеспечения требований по тормозной эффективности определенная величина давления сжатого воздуха, которая преобразуется в усилие на штоке тормозного цилиндра, которое передается через автоматический регулятор тормозных рычажных передач и рычажную передачу на тормозные колодки, преобразуясь в силу тормозного нажатия между колодкой и поверхностью катания колеса. В результате кинетическая энергия движущегося железнодорожного транспортного средства преобразуется в тепловую энергию между колесом и тормозной колодкой, которые нагреваются, рассеивая тепло в атмосферу. Происходит остановка железнодорожного транспортного средства. Для отпуска тормоза подается управляющий пневматический сигнал - повышение давления в тормозной магистрали, в результате чего сжатый воздух из тормозного цилиндра по соединительным трубопроводам через авторежим и воздухораспределитель сообщается с атмосферой, и тормозные колодки отводятся от поверхностей катания колес. Основным недостатком рассматриваемой тормозной системы является чрезмерный разброс тормозных характеристик системы, таких как зависимость давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре от нагрузки на ось железнодорожного транспортного средства, обусловленный последовательно подключенными двумя пневматическими приборами, регулирующими давление, и, как следствие, наложением их допусковых погрешностей с одновременным снижением надежности системы. В результате этого в тормозном цилиндре величина давления сжатого воздуха при торможении может изменяться в широких пределах от расчетной. Это в свою очередь может приводить к юзу и последующим повреждениям колесных пар и рельсов при превышении давления в тормозном цилиндре от расчетного и к снижению эффективности торможения и, как следствие, увеличению тормозных путей единиц железнодорожного подвижного состава при уменьшении давления в тормозном цилиндре от расчетного. Кроме того, соединительные трубопроводы, соединяющие авторежим, расположенный над тележкой, и воздухораспределитель с тормозным цилиндром, расположенные на вагоне, из-за чрезмерной длины увеличивают временные характеристики тормозных и отпускных процессов, что приводит к увеличению тормозных путей и уменьшению пропускной способности железнодорожного транспорта. Видно, что все вышеперечисленные недостатки тормозной системы, описываемой в качестве прототипа, приводят к снижению безопасности движения железнодорожного транспорта.
Заявляемая тормозная система железнодорожного транспортного средства решает задачу повышения безопасности движения железнодорожных транспортных средств во всем диапазоне нагрузок на ось.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности торможения за счет обеспечения требуемого давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах тормозной системы железнодорожных транспортных средств во всем диапазоне нагрузок на ось с обеспечением установленных по техническим требованиям безопасности движения железнодорожных транспортных средств временных характеристик процессов торможения и отпуска, а также величины тормозного пути.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной тормозной системе железнодорожного транспортного средства, содержащей тормозную магистраль, служащую для снабжения сжатым воздухом тормозной системы и подачи управляющих пневматических сигналов, с соединительными рукавами, концевыми и разобщительными кранами, а также содержащей по меньшей мере один воздухораспределитель, имеющий главную часть, магистральную часть, двухкамерный резервуар с рабочей и золотниковой камерами, по меньшей мере один тормозной цилиндр, по меньшей мере один запасной резервуар, по меньшей мере один автоматический регулятор тормозных рычажных передач, при этом воздухораспределитель пневматически связан соединительными трубопроводами с тормозной магистралью через разобщительный кран и тройник, с запасным резервуаром и тормозным цилиндром, шток которого через автоматический регулятор тормозных рычажных передач и рычажную передачу связан с тормозными колодками, служащими для передачи тормозного усилия от тормозного цилиндра на колесо единицы железнодорожного транспортного средства и создания тормозного нажатия при торможении, отличающейся тем, что воздухораспределитель снабжен эксцентриковым механизмом, воздействующим через подвижную упорку на по меньшей мере одну пружину уравнительного поршня главной части воздухораспределителя посредством тросового привода от по меньшей мере одного механического датчика загрузки, взаимодействующего с необрессоренной частью тележки железнодорожного транспортного средства для выработки управляющего механического сигнала, преобразовываемого посредством эксцентрикового механизма в сжатие, по меньшей мере одной пружины уравнительного поршня главной части воздухораспределителя.
Сущность предлагаемого изобретения представлена на следующих чертежах:
на фиг.1 - общий вид предлагаемой тормозной системы железнодорожного транспортного средства;
на фиг.2 - вид сверху на эксцентриковый механизм, взаимодействующий с главной частью воздухораспределителя;
на фиг.3 - сечение A-A на фиг.2 по оси соединения эксцентрикового механизма с тросовым приводом.
Заявляемая тормозная система железнодорожного транспортного средства содержит тормозную магистраль 1, служащую для снабжения сжатым воздухом тормозной системы и подачи управляющих пневматических сигналов (фиг.1). Тормозная магистраль пневматически соединена с устройством подачи управляющих пневматических сигналов, которое связано с источником сжатого воздуха (на схеме не показано). Тормозная магистраль содержит соединительные рукава 2, концевые краны 3 и тройник 4 для подключения к ней через разобщительный кран 5 пневматических приборов. Тормозная система содержит по меньшей мере один воздухораспределитель 6, по меньшей мере один запасной резервуар 7, по меньшей мере один тормозной цилиндр 8, по меньшей мере один автоматический регулятор тормозных рычажных передач 9, по меньшей мере один механический датчик загрузки 10. Шток тормозного цилиндра 8 через автоматический регулятор тормозных рычажных передач 9 и тормозную рычажную передачу 11 соединен с тормозной колодкой 12, взаимодействующей с поверхностью катания колеса 13 железнодорожного транспортного средства для создания силы нажатия при торможении. Воздухораспределитель 6 пневматически соединен с тормозной магистралью 1, запасным резервуаром 7 и тормозным цилиндром 8 посредством соединительных трубопроводов 14 и механически соединен с механическим датчиком загрузки 10 посредством тросового привода 15. В состав воздухораспределителя 6 входят главная часть 16, магистральная часть 17, двухкамерный резервуар 18 с рабочей 19 и золотниковой 20 камерами. Главная часть 16 содержит главный поршень 21 с пружиной 22 и полым штоком 23, внутри которого расположен тормозной клапан 24, уравнительный поршень 25 с по меньшей мере одной пружиной 26 и подвижную упорку 27. Воздухораспределитель 6 содержит также эксцентриковый механизм 28, взаимодействующий с подвижной упоркой 27 и состоящий из установленных на оси 29 (фиг.2 и 3) поворотного эксцентрика 30, сектора привода 31, возвратной пружины 32. Механический датчик загрузки 10 содержит демпфер 33 с пружинами 34 и 35, служащие для поглощения колебаний упора 36, взаимодействующего с необрессоренной частью 37 тележки железнодорожного транспортного средства. Посредством ползуна 38 демпфер 33 соединен с тросовым приводом 15 и, соответственно, с эксцентриковым механизмом 28.
Заявляемая тормозная система железнодорожного транспорта работает следующим образом.
При зарядке тормоза осуществляется подача сжатого воздуха в тормозную магистраль 1 для создания запаса сжатого воздуха в тормозной системе и для обеспечения подачи по тормозной магистрали управляющих пневматических сигналов. Посредством тормозной магистрали 1 через тройник 4 и разобщительный кран 5 происходит зарядка запасного резервуара 7 и рабочей 19 и золотниковой 20 камер воздухораспределителя 6 до установленного зарядного давления.
При торможении железнодорожного транспортного средства по тормозной магистрали подается управляющий пневматический сигнал в виде снижения давления на определенную величину, в результате чего происходит разрядка золотниковой камеры 20 и перемещение главного поршня 21 с полым штоком 23 главной части 16 воздухораспределителя вправо (фиг.1) вследствие возникшей разницы давлений с двух сторон главного поршня 21. При перемещении полого штока 23 вправо тормозной клапан 24 упирается в седло уравнительного поршня 25, прерывая сообщение тормозного цилиндра 8 с атмосферой, и отрывается от седла в полом штоке 23, в результате чего открывается сообщение тормозного цилиндра 8 с запасным резервуаром 7. Сжатый воздух поступает в тормозной цилиндр, перемещение штока которого через автоматический регулятор тормозных рычажных передач 9 и тормозную рычажную передачу 11 вызывает прижатие тормозных колодок 12 к поверхности катания колеса 13. При открытии тормозного клапана 24 давление сжатого воздуха с левой стороны от уравнительного поршня 25 вызывает его перемещение вправо и сжатие пружины 26. При выравнивании усилий давления сжатого воздуха на уравнительный поршень и усилия пружины 26 происходит закрытие тормозного клапана 24 с установлением давления в тормозном цилиндре 8, соответствующего степени разрядки тормозной магистрали 1 и степени загрузки железнодорожного транспортного средства.
При увеличении загрузки железнодорожного транспортного средства необрессоренная часть 37 тележки поднимает упор 36 механического датчика загрузки 10, сжимая пружину 35. Усилие сжатия пружины 35 передается на ползун 38 с демпфером 33 и пружиной 34. В результате происходит перемещение ползуна 38 вверх и посредством тросового привода 15 поворот эксцентрикового механизма 28, приводящий к перемещению подвижной упорки 27 и, соответственно, сжатию пружины 26 уравнительного поршня 25. Таким образом при торможении происходит увеличение усилия пружины 26 на уравнительный поршень 25, что приводит к увеличению давления, при котором закроется тормозной клапан 24, то есть давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре 8.
При максимальной загрузке железнодорожного транспортного средства датчик загрузки 10 поворачивает эксцентриковый механизм 28 в положение, соответствующего максимальному сжатию пружины 27 уравнительного поршня 25. При торможении в данном случае тормозной клапан 24 не закрывается, чем обеспечивается максимальное давление в тормозном цилиндре 8 при максимальной загрузке железнодорожного транспортного средства.