СПОСОБ БЛОКИРОВАНИЯ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО СТОЯНОЧНОГО ТОРМОЗА
METHOD OF AUTOMATIC HAND BRAKE OPERATION LOCKING

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано преимущественно в тормозных системах, применяющих автоматические стояночные тормоза фиксирующего типа, встраиваемые в задние крышки тормозных цилиндров.
Уровень техники.
Известен способ закрепления и раскрепления оснащенной автотормозом железнодорожной подвижной единицы с помощью встраиваемого в заднюю крышку тормозного цилиндра автоматического стояночного тормоза, содержащего: узел фиксации, совмещающий оснащенный поршнем полый винт, свободно вращающуюся на подшипнике гайку и стакан; механизм ручного привода и задатчик действия [1, 2, 3]. При работе автотормоза в ситуации снижения давления в тормозной магистрали или запасном резервуаре ниже нормируемого уровня надлежащим воздействием задатчика действия на узел фиксации вызывают его заклинивание, заключающееся в подпирании винтом поршня тормозного цилиндра. В случае дальнейшего истощении автотормоза достигают усиления его заклинивания дополнительно накладывающимся на него воздействием усилия упругой деформации механической части автотормоза. Этим достигают надежного закрепления подвижной единицы, чем исключают возможность ее самопроизвольного движения. Причем возможность нейтрализации указанного дополнительного воздействия для дистанционного прекращения действия автоматического стояночного тормоза работой его задатчика действия достигают при заряженном автотормозе созданием в тормозном цилиндре надлежащего уровня давления сжатого воздуха. Упомянутый надлежащий уровень обеспечивают выполнением полного служебного торможения автотормоза.
Недостатком такого способа является необходимость отключения на подвижной единице автотормоза при некоторых отказах автоматического стояночного тормоза.
Сущность изобретения.
Целью предложенного способа блокирования работы автоматического стояночного тормоза является обеспечение сохранения работы автотормоза. Поставленная цель достигается следующим.
Встраиваемый на железнодорожной подвижной единице в заднюю крышку тормозного цилиндра автоматический стояночный тормоз содержит узел фиксации, механизм ручного привода и задатчик действия. В узле фиксации совмещают оснащенный поршнем полый винт, свободно вращающуюся на подшипнике гайку и стакан, которые во взаимодействии образуют надлежащие пары. При этом изолированную крышкой от атмосферы рабочую полость поршня полого винта через его внутренний канал, в торце которого выполняют технологическую резьбу, постоянно сообщают с рабочей полостью тормозного цилиндра, а в указанной крышке устанавливают технологическую концентрическую резьбовую заглушку, которую герметизируют с помощью манжеты. Механизм ручного привода снабжают червячным редуктором, колесом которого, жестко закрепленным на стакане, одновременно предопределяют его функцию как стопора стакана, и на четырехгранную головку червяка воздействуют с помощью торцового спецключа. Задатчик действия оснащают сервоцилиндром, поршнем которого воспринимают разность встречно направленных усилий от включающей пружины и давления сжатого воздуха от тормозной магистрали или запасного резервуара. При этом в зависимости от превалирующего усилия смещающимся в соответствующую сторону хвостовиком указанного поршня вдвигают гайку в стакан и образуют пару конусного фрикционного зацепления «гайка-стакан» либо вытягивают гайку из стакана и образуют пару «гайка-винт» с нетормозящейся резьбой. В процессе работы автотормоза усилием действующего на поршень винта давления сжатого воздуха, поступающего из рабочей полости тормозного цилиндра, вызывают смещение винта вслед за поршнем тормозного цилиндра. При последующем отпуске автотормоза, по мере снижения давления в рабочей полости тормозного цилиндра, усилием его возвратной пружины обеспечивается штатный отход его поршня в положение отпуска. Этим, в свою очередь, обуславливают отход подпирающего его винта в исходное положение за счет свободного свинчивания с него гайки в результате ее нахождения вне конусного фрикционного зацепления со стаканом под воздействием превалирующего усилия от давления сжатого воздуха тормозной магистрали или запасного резервуара.
В случае же снижения в процессе работы автотормоза давления в тормозной магистрали или запасном резервуаре ниже нормируемого уровня усилием включающей пружины воздействуют на поршень сервоцилиндра, хвостовиком которого осуществляют смещение и заклинивание гайки в конусном фрикционном зацеплении со стаканом. Этим, в свою очередь, заклинивают винт, подпирающий поршень тормозного цилиндра, и исключают, тем самым, его отход в положение отпуска, а при дальнейшем истощении автотормоза достигают увеличения усилия заклинивания гайки в конусном фрикционном зацеплении со стаканом за счет дополнительно накладывающегося усилия упругой деформации механической части автотормоза.
Возможность нейтрализации указанного дополнительного накладывающего усилия для дистанционного прекращения действия автоматического стояночного тормоза работой его задатчика действия достигают при заряженном автотормозе созданием надлежащего уровня давления сжатого воздуха в рабочей полости тормозного цилиндра, при этом упомянутый надлежащий уровень обеспечивают выполнением полного служебного торможения автотормоза.
Заявляемый способ блокирования работы автоматического стояночного тормоза отличается тем, что в число элементов узла фиксации вводят стопорный болт-заглушку с двумя выточками под уплотнительную манжету и его четырехгранную контргайку. При этом в ситуации штатной работы автоматического стояночного тормоза глубину вворачивания в крышку, изолирующую рабочую полость поршня винта от атмосферы, стопорного болта-заглушки осуществляют до первой от его резьбового конца упомянутой выточки и законтривают упомянутой гайкой, с одновременной герметизацией указанной крышки штатной уплотнительной манжетой от использовавшейся заглушки. В ситуации же блокирования работы автоматического стояночного тормоза стопорный болт-заглушку вворачивают в указанную крышку до второй от его резьбового конца выточки, чем предопределяют довворачивание стопорного болта-заглушки во внутренний резьбовой торец винта, и также законтривают упомянутой гайкой, с одновременной герметизацией этой крышки с помощью, переставленной из первой выточки, штатной манжеты. Причем габариты упомянутой четырехгранной контргайки определяют размерами зева головки упомянутого штатного торцового спецключа механизма ручного привода.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна» (N). Так, сопоставительный анализ заявляемого решения с известными показывает отличия, заключающиеся в том, что:
1) в число элементов узла фиксации автоматического стояночного тормоза вводят стопорный болт-заглушку и его контргайку;
2) на стопорном болте-заглушке выполняют две выточки под уплотнительную манжету;
3) размещением первой из указанных выточек определяют глубину вворачивания стопорного болта-заглушки в крышку, изолирующую рабочую полость поршня винта от атмосферы, достаточную для герметизации этой крышки с помощью штатной уплотнительной манжеты из-под использовавшейся заглушки;
4) размещением второй из указанных выточек определяют глубину вворачивания стопорного болта-заглушки в упомянутую крышку для требуемого его довворачивания во внутренний резьбовой торец винта и одновременной ее герметизации с помощью, переставленной из первой выточки, штатной манжеты;
5) в качестве контргайки используют четырехгранную контргайку;
6) размеры четырехгранной контргайки определяют габаритами зева головки упомянутого штатного торцового спецключа механизма ручного привода.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «Изобретательский уровень (IS). Так, сравнение заявляемого решения с известными в технике решениями показывает, что введение стопорных болтов-заглушек, с выполненными на них выточками, и контргаек с различным числом граней широко известны. Однако их внедрение в число элементов, обеспечивающих работу фиксирующего узла автоматического стояночного тормоза, проявляет следующие новые свойства.
1. Обеспечивается блокирование работы автоматического стояночного тормоза.
Вворачиванием стопорного болта-заглушки во внутренний резьбовой торец винта обеспечивают его закрепление в исходном положение, чем исключают возможность его смещения при работе автотормоза вслед за поршнем тормозного цилиндра и подпирания поршня в ситуации последующего истощения автотормоза. В результате при любых ситуациях возможность работы автоматического стояночного тормоза блокируется.
2. Не требуется осуществление требуемого нормируемыми документами процедуры отключения автотормоза.
При отсутствии заявляемого решения в случае возникновения некоторых отказов автоматического стояночного тормоза, например в ситуации повреждения манжеты поршня сервоцилиндра под воздействием превалирующего усилия включающей пружины, гайка постоянно находится в конусном фрикционном зацеплении со стаканом, и при любом служебном торможении автотормоза исключает расторможение механической части автотормоза подвижной единицы. Это вынуждает отключать на подвижной единице автотормоз и вручную выводить автоматический стояночный тормоз из режима «действие».
Вместе с тем, в соответствии с /4, п.7, последнее предложение 1-го абзаца и 2-й абзац/ «… Последние два вагона в поезде должны быть с включенными действующими автоматическими тормозами. В случае возникновения неисправности автоматического тормоза одного или двух хвостовых вагонов в пути следования и невозможности ее устранения, на первой станции выполнить маневровые работы, обеспечивающие наличие в хвосте поезда двух вагонов с исправными автоматическими тормозами». Таким образом, упомянутый отказ автоматического стояночного тормоза хотя бы на одном из двух хвостовых вагонов вынудит отключить исправный автотормоз и потребует упомянутых осложнений эксплуатационной работы.
Наличием же заявляемого технического решения при отмеченном отказе автоматического стояночного тормоза в любой ситуации отключения автотормоза не требуется.
3. Исключается или, по крайней мере, существенно затрудняется осуществление блокирования работы автоматического стояночного тормоза.
Для блокирования работы автоматического стояночного тормоза требуется процедура раскрепления-закрепления четырехгранной контргайки, осуществление чего практически возможно только с помощью торцового ключа. В заявляемом техническом решении для этого используют штатный торцовый спецключ, входящий в комплектацию поставки автоматического стояночного тормоза для его выведения вручную из режима «действие». При отсутствии такого ключа указанная процедура существенно затрудняется, чем практически исключается несанкционированное (злоумышленное) блокирование работы исправного автоматического стояночного тормоза.
4. Обеспечивается визуальный контроль ситуации блокирования работы автоматического стояночного тормоза.
В результате осуществления процедуры блокирования работы автоматического стояночного тормоза головка стопорного болта-заглушки практически утапливается в упомянутой контргайке. По этому факту и визуализируют контроль ситуации блокирования работы автоматического стояночного тормоза.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «Промышленная применимость» (IA), так как его реализации достигают использованием введенных в число элементов узла фиксации автоматического стояночного тормоза стопорного болта-заглушки с двумя выточками под уплотнительную манжету и его четырехгранной контргайки.
Перечень фигур чертежей.
Изобретение поясняется чертежами, иллюстрирующими предлагаемый способ блокировки работы автоматического стояночного тормоза.
На Фиг.1 представлена конструкционная схема автоматического стояночного тормоза в ситуации его штатной работы, которая достигается вворачиванием в крышку, изолирующую рабочую полость поршня винта от атмосферы, стопорного болта-заглушки до первой от его резьбового конца выточки под манжету.
На Фиг.2 представлена конструкционная схема автоматического стояночного тормоза в ситуации блокирования его работы, которая осуществляется довворачиванием стопорного болта-заглушки во внутренний резьбовой торец винта, и одновременной ее герметизации с помощью, переставленной из первой выточки, штатной манжеты
Указанные на Фиг.1 и 2 схемы содержат штатные основные компоненты автотормоза и автоматического стояночного тормоза, включающие в себя: крышку 1, изолирующую рабочую полость поршня 2 винта 4 от атмосферы; включающую пружину 3; поршень сервоцилиндра 5; стакан 6; возвратную пружину 7 поршня 8 тормозного цилиндра 9, в заднюю крышку 10 которого закрепляется автоматический стояночный тормоз; хвостовик червяка червячного редуктора, гайку 12 с подшипником 13; стопорный болт-заглушку 14 с квадратной контргайкой 15. В торце винта 4 со стороны его поршня 2 в сквозном канале выполнена технологическая внутренняя резьба для вворачивания технологической оснастки, используемой при монтаже поршня 2 на винт 4. В крышке 1 выполнено заглушаемое заглушкой (на Фиг.1 и 2 не показана) концентрическое резьбовое отверстие, через которое при техническом обслуживании осуществляется смазка зеркала поршня 2.
На указанных на Фиг.1 и 2 показаны:
- тонкими линиями - штатные основные компоненты автотормоза и автоматического стояночного тормоза;
- утолщенными линиями - обеспечивающие реализацию заявляемого технического решения дополнительно вводимые в узел фиксации автоматического стояночного тормоза элементы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
При реализации торможений автотормоза в существующей схеме работы автоматического стояночного тормоза в ситуации расторможенного состояния тормозной рычажной передачи в любом случае сохраняется уровень давления в тормозной магистрали или запасном резервуаре, превышающий нормируемый уровень, например, более 0,22 МПа. Поэтому равный ему уровень действующего давления в рабочей полости поршня 5 сервоцилиндра еще создает усилие, которое оказывается достаточным для преодоления встречно действующего на поршень 5 усилия включающей пружины 3. В итоге под воздействием разности этих усилий поршень 5 остается смещенным влево (по Фиг.1) и выталкивает гайку 12 из конусного фрикционного зацепления со стаканом 6 в положение, при котором между ними образуется зазор. В этих условиях узел фиксации бездействует и автоматический стояночный тормоз находится в режиме «ожидание».
Режим «ожидание» характеризуется тем, что гайка 12 может свободно вращаться на своем подшипнике 13 и при торможениях автотормоза навинчиваться на винт 4, смещающийся вслед за поршнем 8 тормозного цилиндра 9. Такое смещения винта 4 достигается в результате возникающего на поршне 2 усилия, возникающего под воздействием сжатого воздуха, поступающего в его рабочую полость через канал в винте 4 из рабочей полости поршня 8. При отпусках автотормоза гайка 12, также свободно вращаясь на своем подшипнике 13, свинчивается с винта 4, не препятствуя его смещениям в исходное положение под воздействием усилия возвратной пружины 7, передаваемого через возвращающийся в положение отпуска поршень 8 тормозного цилиндра 9.
В случае же снижения в процессе работы автотормоза давления в тормозной магистрали или запасном резервуаре, а значит и в рабочей полости поршня 5 сервоцилиндра нижеупомянутого нормируемого уровня создается значительно меньшее усилие, которое оказывается недостаточным для преодоления встречно действующего на поршень 5 усилия включающей пружины 3. Поэтому под воздействием разности этих усилий поршень 5 смещается вправо (по Фиг.2), чем достигается вжатие гайки 12 в конусное фрикционное зацепление со стаканом 6, и гайка 12 теряет возможность свинчивания с винта 4 и заклинивает его. В таких условиях автоматический стояночный тормоз переходит в режим «действие», исключая возможность смещения винта 4 в сторону отпуска. По мере истощения рабочей полости тормозного цилиндра к усилию пружины 3, вжавшей гайку 12 в конусное фрикционное зацепление со стаканом 6, добавляется многократно превышающее усилие упругой деформации от заторможенной тормозной рычажной передачи, которое было создано работой автотормоза в период осуществления его торможения.
В результате происходит гарантированное заклинивание гайки 12 в ее конусном фрикционном зацеплении со стаканом 6, в результате чего винт 4, подпирая поршень 8, не позволяет ему отойти в положение отпуска. Тем самым обеспечивается надежность и работоспособность автоматического стояночного тормоза в режиме «действие» по закреплению подвижной единицы от самопроизвольного движения. Повышение давления в тормозной магистрали или запасном резервуаре вплоть до нормируемого зарядного, уровень которого действует в рабочей полости поршня 5, создает на нем усилие, превышающее встречно действующее усилие пружины 3. Но его оказывается недостаточным для выталкивания гайки 12 из конусного фрикционного зацепления со стаканом 6, так как в нем продолжает действовать многократно превышающее и противоположно направленное усилие упругой деформации тормозной рычажного передачи, продолжающее вжимать гайку 12 в это зацепление.
Для дистанционного прекращения режима «действие» автоматического стояночного тормоза необходимо предварительное выполнение процедуры нейтрализация сохраняемого усилия упругой деформации. Такая нейтрализация достигается появлением в рабочей полости поршня 8 тормозного цилиндра 9 уровня давления, соответствующего уровню давления, имевшему место при заклинивании гайки 12 в конусном фрикционном зацеплении со стаканом 6. Появление в рабочей полости поршня 8 тормозного цилиндра 9 такого уровня давления вызывает возникновение на штоке поршня 8 встречного усилия, которое и нейтрализует усилие упругой деформации тормозной рычажной передачи. Вызывающий возникновение такого усилия уровень давления на штоке поршня 8 тормозного цилиндра 9 обеспечивается выполнением полного служебного торможения полностью заряженного автотормоза. Только после этого наличествующий уровень давления сжатого воздуха в тормозной магистрали или запасном резервуаре, а значит и равный ему в рабочей полости поршня 5 создает на нем усилие, превышающее встречно действующее усилие пружины 3, выталкивает гайку 12 из конусного фрикционного зацепления со стаканом 6. В результате происходит расклинивание винта 4 и возвращение автоматического стояночного тормоза из режима «действие» в режим «ожидание». Последующий отпуск автотормоза гайка 12, свободно вращаясь на своем подшипнике 13, свинчивается с винта 4, не препятствуя его смещениям в исходное положение под воздействием усилия возвратной пружины 7, передаваемого через возвращающийся в положение отпуска поршень 8 тормозного цилиндра 9.
При истощенной пневмосхеме автотормоза подвижной единицы возможно возвращение автоматического стояночного тормоза из режима «действие» в режим «ожидание» вручную. Для этого на хвостовик червяка 11 устанавливают штатный торцовый спецключ, входящий в комплектацию поставки автоматического стояночного тормоза. Вращение червяка 11 в соответствующую сторону передается жестко закрепленному на стакане 6 колесу червячного редуктора. В результате вращение стакана 6 передается находящейся с ним в конусном фрикционном зацеплении гайке 12, что вызывает ее навинчивание на винт 4 и его отход в исходное положение.
Реализацию предлагаемого способа блокирования работы автоматического стояночного тормоза осуществляют в следующем порядке.
После выпуска сжатого воздуха из тормозной магистрали и запасного резервуара подвижной единицы по нахождению штока тормозного цилиндра в положении полного отпуска убеждаются в его расторможенном состоянии. При необходимости, с помощью спецключа осуществляют его расторможение вручную воздействием на хвостовик 11 червячного редуктора. На задней крышке 1 автоматического стояночного тормоза с помощью упомянутого спецключа отворачивают контргайку 15 стопорного болта-заглушки 14 до ее выхода за его крайнюю манжетную выточку. Затем выворачивают из задней крышки 1 на несколько оборотов с помощью стержневого торцового ключа стопорный болт-заглушку 14 и смещают освободившуюся уплотнительную манжету из ее внутренней выточки в крайнюю. После чего вворачивают с помощью стержневого торцового ключа стопорный болт-заглушку 14 до захода переставленной уплотнительной манжеты в корпус задней крышки 1. Тем самым, одновременно, предопределяют довворачивание стопорного болта-заглушки 14 во внутренний резьбовой торец винта 4. После этого с помощью упомянутого спецключа законтривают контргайку 15 на стопорном болте-заглушке 14. Этим осуществляют стопорение винта 4, удерживаемого в исходном положении ввернутым в него через заднюю крышку 1 стопорным болтом-заглушкой, который фиксируют от самопроизвольного выворачивания, могущего иметь место в результате вибрационных нагрузок, контргайкой 15. Поэтому винт 4 не может смещаться вслед за поршнем 8 и, следовательно, подпирать его при работе автотормоза.
В результате достигают возможности сохранения работоспособности автотормоза при некоторых отказах автоматического стояночного тормоза, например при порыве манжеты поршня 5 его сервоцилиндра.
Технические результаты, получаемые при использовании предлагаемого способа блокирования работы автоматического стояночного тормоза.
Использованием заявляемого технического решения обеспечивают возможности:
1) сохранения работоспособности автотормоза подвижной единицы в ситуации блокирования работы отказавшего автоматического стояночного тормоза;
2) визуального контроля факта блокирования работы отказавшего автоматического стояночного тормоза;
3) достижения затруднении осуществления несанкционированного блокирования работы автомагического стояночного тормоза, требующего для своего осуществления использования упомянутого спецключа.
Возможность осуществления изобретения.
Возможность осуществления предложенного способа блокирования работы автоматического стояночного тормоза обеспечивают изготовлением на ординарном технологическом оборудовании стопорного болта-заглушки и его контргайки.
Источники информации
1. Способ действия автоматического стояночного тормоза. Патент РФ №2235653, Бюл. №10, 10.09.2004.
2. Маликов Н.В. Автоматический стояночный тормоз фиксирующего типа. Журнал «Ломомотив», №2, 2012. Типография «Синержи», М., 3-й Михалковский проезд, д. 3А.
3. Способ работы автоматического стояночного тормоза. Патент РФ №2509015, Бюл. №7, 10.03.2014.
4. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277 с дополнениями и изменениями, утвержденными указаниями МПС России от 11.06.1997 г. №В-705у, от 19.02.1998 г. №В-181у, от 06.06.2001 г. №Е-1018у, от 30.01.2002 г. №Е-72у. - М.: Транспорт, 2010.