ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Область техники
Полезная модель относится к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транспорта, а более конкретно к воздухораспределителю тормозной системы железнодорожных транспортных средств, и может быть использована для оснащения тормозной магистрали отдельной единицы подвижного состава.
Уровень техники
7
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является воздухораспределитель тормозной системы железнодорожного подвижного состава, состоящий из главной и магистральной частей, устанавливаемых на двухкамерном резервуаре. Магистральная часть при этом содержит подпружиненную подвижную перегородку, отделяющую магистральную камеру от золотниковой камеры, плунжер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опирающимся на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали. При этом в корпусе магистральной части смонтировано устройство мягкости воздухораспределителя, включающее подвижную перегородку, герметично разделяющую две полости, выполненную в виде упругой диафрагмы круглого сечения с буртом, на кромке которого установлено уплотнительное металлическое кольцо. В полости под подвижной перегородкой размещен подпружиненный, клапан устройства мягкости, связывающий в открытом состоянии магистральную и золотниковую камеры и выполненный в виде выпуклого поршня со штоком. Поршень клапана мягкости выполнен с упором в наружную поверхность упругой диафрагмы, на внутренней поверхности которой размещена ограничительная шайба. (Патент РФ №152636, МПК В60Т 15/18, 05.11.2014).
Недостатком известного воздухораспределителя является то, что в процессе эксплуатации возможна утечка воздуха через диафрагму устройства мягкости из-за высокого уровня напряжения диафрагмы, что приводит воздухораспределитель в нерабочее состояние, заключающееся в самопроизвольном отпуске тормоза.
Раскрытие полезной модели
При создании полезной модели решалась задача обеспечения надежной и стабильной работы воздухораспределителя тормозной системы железнодорожного подвижного состава.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности воздухораспределителя.
Технический результат достигается за счет исключения вероятности повреждения упругой диафрагмы устройства мягкости воздухораспределителя.
Указанный технический результат достигается тем, что воздухораспределитель тормозной системы железнодорожного подвижного состава, состоящий из устанавливаемых на двухкамерном резервуаре главной части и магистральной части, которая включает в себя подпружиненную подвижную перегородку, разделяющую магистральную и золотниковую камеры, плунжер, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой и толкателем, опирающимся на клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали, при этом в корпусе магистральной части смонтировано устройство мягкости воздухораспределителя, включающее подвижную перегородку, герметично разделяющую две полости, выполненную в виде упругой диафрагмы круглого сечения с буртом, на кромке которого установлено уплотнительное металлическое кольцо, при этом на внутренней поверхности диафрагмы размещена ограничительная шайба, а в полости под подвижной перегородкой размещен с упором в наружную поверхность упругой диафрагмы подпружиненный клапан устройства мягкости, связывающий в открытом состоянии магистральную и золотниковую камеры и выполненный в виде выпуклого поршня со штоком, согласно полезной модели, поверхность ограничительной шайбы, взаимодействующая с внутренней рабочей поверхностью упругой диафрагмы, выполнена вогнутой.
При этом, согласно полезной модели, поверхность ограничительной шайбы, взаимодействующая с внутренней рабочей поверхностью упругой диафрагмы повторяет контур выпуклого поршня.
При этом, согласно полезной модели, уплотнительное металлическое кольцо выполнено с внутренним выступом, поверхность которого, контактирующая с буртом упругой диафрагмы, выполнена конической, сужающейся к скругленной вершине выступа.
При этом, согласно полезной модели, толщина диафрагмы в поперечном сечении по внутреннему периметру бурта выполнена увеличенной, плавно изменяющейся от бурта к центру диафрагмы.
При этом, согласно полезной модели, ограничительная шайба выполнена из полимерного материала.
При этом, согласно полезной модели, ограничительная шайба выполнена из полиамида.
При этом, согласно полезной модели, шток клапана мягкости установлен в направляющей втулке с кольцевым выступом с возможностью осевого перемещения штока и посадкой его на седло.
При этом, согласно полезной модели, пружина клапана мягкости размещена в полости под подвижной перегородкой с усилием, обеспечивающим взаимодействие поршня клапана с упругой диафрагмой.
Надежная работа воздухораспределителя связана в первую очередь с состоянием его упругих составляющих элементов, в том числе диафрагм. Срок службы диафрагмы в значительной степени зависит от ее формы и взаимодействия в работе с сопрягаемыми элементами: металлическим уплотнительным кольцом, поршнем и ограничительной шайбой. Даже при незначительных напряжениях нагруженная при работе воздухораспределителя диафрагма устройства мягкости подвержена износу, приводящему воздухораспределитель в нерабочее состояние.
Работа по усовершенствованию конструкции воздухораспределителя была направлена на снижение ее напряжений и деформации. С этой целью поверхность ограничительной шайбы, взаимодействующую с внутренней рабочей поверхностью упругой диафрагмы, выполнена вогнутой. В процессе работы воздухораспределителя максимальный уровень деформации и напряжения диафрагмы достигается при зарядке воздухораспределителя с атмосферного давления. Подвижная перегородка устройства мягкости занимает крайнее верхнее положение. Благодаря вогнутой поверхности шайба, помимо ограничительной функции, осуществляет поддержку рабочей области диафрагмы в положении, позволяющем ограничить ее деформацию, исключив тем самым вероятность повреждения диафрагмы в верхнем положении подвижной перегородки.
Кроме того, для снижения напряжений, возникающих при растяжении диафрагмы в верхнем положении подвижной перегородки устройства мягкости, поверхность выступа уплотнительного металлического кольца, контактирующая с буртом упругой диафрагмы, выполнена конической, сужающейся к скругленной вершине выступа.
Кроме того, с целью улучшения способности диафрагмы устройства мягкости упруго деформироваться при возникающих в процессе работы воздухораспределителя силовых нагрузках ее толщина в поперечном сечении по внутреннему периметру бурта была увеличена с плавным изменением от бурта к центру диафрагмы.
Таким образом, в предлагаемой конструкции воздухораспределителя тормозной системы железнодорожного транспортного средства значительно снижена вероятность повреждения упругой диафрагмы устройства мягкости воздухораспределителя, тем самым повышается его надежность.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:
фиг. 1 изображен общий вид воздухораспределителя тормозной системы железнодорожного подвижного состава;
фиг. 2 - устройство мягкости воздухораспределителя.
Осуществление полезной модели
Воздухораспределитель тормозной системы железнодорожного подвижного состава, состоящий из устанавливаемых на двухкамерном резервуаре 1 главной части 2 и магистральной части 3. Магистральная часть 3 воздухораспределителя содержит корпус 4, в котором размещены подвижная перегородка 5, разделяющая магистральную камеру 6 и золотниковую камеру 7, плунжер 8, взаимодействующий с подпружиненной подвижной перегородкой 5 и толкателем 9, опирающимся на клапан дополнительной разрядки 10 тормозной магистрали (фиг. 1).
Подвижная перегородка 5, выполненная в виде упругой диафрагмы 11 с двумя жестко связанными между собой прижимными дисками 12 и 13. Магистральная камера 6 постоянно сообщена с тормозной магистралью 14 посредством канала 15. Золотниковая камера 7 магистральной части 3 связана каналом 16 с золотниковой камерой 17 двухкамерного резервуара 1 и каналом 18 - с золотниковой камерой 19 главной части 2 воздухораспределителя. Рабочая камера 20 магистральной части 3 связана каналами 21 и 22 с рабочей камерой 23 двухкамерного резервуара 1 и каналом 24 - с рабочей камерой 25 главной части 2. Плунжер 8 выполнен с отверстием 26 зарядки рабочей камеры 20 и отверстиями 27 - для зарядки золотниковой камеры 7
Направляющий диск 12 выполнен с хвостовиком 28, имеющим центральное сквозное отверстие 29 для соосного размещения в нем плунжера 8 и толкателя 9 и радиальные отверстия 30 со стороны магистральной камеры 6 для сообщения магистральной 6 и золотниковой камер 7.
В корпусе 4 магистральной части 3 воздухораспределителя размещено также устройство мягкости воздухораспределителя 31, имеющее подпружиненную подвижную перегородку 32, образующую с корпусом 4 полости 33 и 34. Полость 33 над подвижной перегородкой 32 постоянно сообщена с рабочими камерами 20, 23 воздухораспределителя посредством каналов 21 и 22. Полость 34 под подвижной перегородкой 32 связана каналом 35 с золотниковой камерой 7, каналом 36 - с магистральной камерой 6 (фиг. 1).
В полости 34 под подвижной перегородкой 32 (фиг. 2) размещен подпружиненный, например, пружиной сжатия 37, клапан 38 устройства мягкости, выполненный в виде выпуклого поршня 39 со штоком 40. Подвижная перегородка 32 выполнена в виде упругой диафрагмы 41 круглого сечения с буртом 42, на кромке которого установлено уплотнительное металлическое кольцо 43, выполненное с обеспечением герметичного разделения полостей 33 и 34 при закручивании в корпус 4 магистральной части воздухораспределителя поджимающей крышки 44.
Уплотнительное кольцо 43 выполнено с внутренним выступом 45, поверхность которого, контактирующая с буртом 42 упругой диафрагмы 41, выполнена конической, сужающейся к вершине 46 выступа 45, которая выполнена скругленной.
Упругая диафрагма 41 выполнена с двумя рабочими поверхностями: внутренней рабочей поверхностью 48, на которой размещена ограничительная шайба 49, и наружной поверхностью 50, в которую упирается поршень 39 клапана мягкости 38. Толщина диафрагмы 41 в поперечном сечении по внутреннему периметру бурта 42 выполнена увеличенной, плавно изменяющейся от бурта 42 к центру диафрагмы 41.
Ограничительная шайба 49 может быть выполнена традиционно из металла, а также из полимерного материала, например, полиамида. Поверхность ограничительной шайбы 49, взаимодействующая с внутренней рабочей поверхностью 48 упругой диафрагмы 41, выполнена вогнутой. Например поверхность шайбы 49 может быть точно повторяющей контур выпуклого поршня 39.
Клапан мягкости 38 выполнен с возможностью соединения в открытом состоянии магистральной камеры и золотниковой камеры посредством каналов 35 и 36. Ограничительная шайба 49, позволяет клапану мягкости 38 переместиться на расстояние, достаточное для сообщения магистральной и золотниковой камер.
Шток 40 подпружиненного клапана мягкости 38 установлен в направляющей втулке 51 с кольцевым выступом 52 для взаимодействия с корпусом, с возможностью осевого перемещения штока 40 клапана 38 и посадкой его на седло 53.
Пружина 37 клапана мягкости 38 размещена в полости 34 под подвижной перегородкой 32 с упором с одной стороны в кольцевой выступ 52 втулки 51, с другой стороны - в поршень 39 клапана мягкости 38, и с усилием, обеспечивающим взаимодействие клапана 38 с упругой диафрагмой 41.
При зарядке, также как и при отпуске, тормозной системы сжатый воздух из тормозной магистрали 14 по каналу 15 поступает в магистральную камеру 6 магистральной части 3 воздухораспределителя. При этом клапан 38 устройства мягкости 31 открыт под усилием пружины 37 (фиг. 1, 2). Сжатый воздух медленно перетекает из магистральной камеры 6 по каналу 36 через открытый клапан 38 по каналу 35 в магистральную камеру 7. Под действием сжатого воздуха в магистральной камере 6 подвижная перегородка 5 вместе с плунжером 8 перемещается вправо (по чертежу). Сжатый воздух из магистральной камеры 6 через отверстие 30 в хвостовике 28, отверстие 26 в плунжере 8 поступает в рабочую камеру 20 магистральной части и далее по каналу 21, полость 33, каналу 22 в рабочую камеру 23 двухкамерного резервуара 1 и по каналу 24 - в рабочую камеру 25 главной части 2 воздухораспределителя. Через отверстия 27 в плунжере 8 сжатый воздух поступает в золотниковую камеру 7, далее по каналу 16 в золотниковую камеру 17 двухкамерного резервуара 1 и по каналу 18 - в золотниковую камеру 19 главной части 2 воздухораспределителя. По окончании зарядки в магистральной, золотниковых и рабочих камерах воздухораспределителя устанавливается равное зарядное давление. Клапан 38 устройства мягкости 31 продолжает оставаться открытым под усилием пружины 37, поскольку давления в полостях 33 и 34 равны.
В открытом состоянии клапана мягкости 38 подвижная перегородка 32 устройства мягкости 31 находится в верхнем положении. Взаимодействующая с упругой диафрагмой 41 конусная поверхность внутреннего кольцевого выступа 45 уплотнительного кольца 43 позволяет избежать излишней деформации бурта 42 диафрагмы 41. А скругленная вершина 46 уплотнительного кольца 43 уменьшает концентрацию напряжений диафрагмы 41. Вогнутая поверхность ограничительной шайбы 49, взаимодействующая с внутренней поверхностью 48 диафрагмы 41, удерживает диафрагму 41 в нужном положении, снижая тем самым силовые нагрузки на диафрагму 41, что позволяет избежать излишней ее деформации.
При медленном снижении давления в тормозной магистрали 14 темпом мягкости, то есть темпом, не приводящим к срабатыванию воздухораспределителя на торможение, сжатый воздух из золотниковой камеры 7 перетекает в тормозную магистраль 14 через канал 35, открытый клапан 38, канал 36, магистральную камеру 6 и канал 15. Из рабочей камеры 25 сжатый воздух через предусмотренное дроссельное отверстие перетекает в золотниковую камеру 19 главной части 2.
При осуществлении процесса торможения производится быстрое снижение давления в тормозной магистрали 14 а, следовательно, в магистральной камере 6 и золотниковых камерах 7, 17, 19 на определенную величину темпом служебного или экстренного торможения. В рабочей камере 25 главной части 2 воздухораспределителя сохраняется предтормозное давление, так как вышеупомянутое дроссельное отверстие в главной части 2 воздухораспределителя перекрывается.
Подвижная перегородка 32 устройства мягкости 31 перемещается вниз (по чертежу) под усилием разницы давлений сжатого воздуха в полостях 33 и 34. Наибольшим это усилие будет при осуществлении экстренного торможения с величины зарядного или сверхзарядного давления в тормозной магистрали 14, когда в золотниковых камерах 7, 17, 19, в магистральной камере 6, так же как и в тормозной магистрали 14 давление снижается до атмосферного. При перемещении подвижной перегородки 32 клапан 38 устройства мягкости 31 перемещается вместе со штоком 40 только до момента упора штока 40 клапана 38 в его седло 53 и перекрытия каналов 35 и 36.
При возвратно-поступательном движении подвижной перегородки 32 устройства мягкости 31 в различных режимах работы воздухораспределителя диафрагма 41 подвижной перегородки 32 подвергается упругой деформации. При этом снижены силовые нагрузки на диафрагму 41 из-за изменения сопрягаемой с внутренней поверхностью 48 диафрагмы 41 поверхности ограничительной шайбы 49, которая помимо ограничительной функции поддерживает диафрагму 41 в положении наименьшего воздействия на диафрагму. В любом положении подвижной перегородки 32 значительно снижается вероятность повреждения диафрагмы 41 устройства мягкости 31, благодаря чему не нарушается работа воздухораспределителя.