ТОРМОЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозному оборудованию грузовых железнодорожных вагонов.
Условия эксплуатации железнодорожного транспорта предъявляют все более высокие требования к тормозным системам, в частности к повышению тормозной эффективности. В современных тормозных системах грузовых вагонов используется многорежимный воздухораспределитель и автоматический регулятор грузовых режимов торможения, предназначенные для создания тормозной силы на вагоне пропорциональной его загрузки.
В известных тормозных системах грузовых вагонов с различными конструкциями воздухораспределителей и авторежимов отсутствует возможность реализации на вагоне максимально допустимой тормозной силы, что ограничивает скорость движения поездов и пропускную способность железных дорог.
Известен тормоз железнодорожного транспортного средства, в котором торможение осуществляется многорежимным воздухораспределителем [Афонин Г.С. «Автоматические тормоза подвижного состава», Г.С. Афонин, В.Н. Барщенков, Н.В. Кондратьев. - М., 2010 г. - 320 с. стр. 127-138.].
Тормоз железнодорожного транспортного средства содержит воздухораспределитель, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар, предназначенный для накопления воздуха, необходимого для торможения, тормозной цилиндр, предназначенный для создания силы необходимой для торможения, и кран машиниста, предназначенный для управления тормозом.
Воздухораспределитель пневматически связан с запасным резервуаром, с краном машиниста и с тормозным цилиндром.
Воздухораспределитель содержит резервуар, орган двух давлений и орган трех давлений, взаимосвязанные между собой.
Резервуар выполнен с золотниковой, рабочей и атмосферной камерами.
Орган двух давлений воздухораспределителя, предназначенный для подачи сжатого воздуха в золотниковую и рабочую камеры и выпуска из них воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза, пневматически связан с краном машиниста тормозной системы, и с резервуаром.
Орган трех давлений воздухораспределителя пневматически связан с резервуаром, краном машиниста, тормозным цилиндром и запасным резервуаром тормозной системы и предназначен для распределения воздушных потоков между ними.
Орган трех давлений имеет главный и уравнительный поршни, расположенные на одной оси. Главный поршень разделяет камеру главного поршня органа трех давлений на две полости: полость с внешней стороны главного поршня, пневматически связанную с рабочей камерой резервуара, и полость со стороны штока главного поршня, пневматически связанную с его золотниковой камерой.
Уравнительный поршень разделяет камеру уравнительного поршня органа трех давлений также на две полости: полость с внешней стороны уравнительного поршня, пневматически связанную с атмосферной камерой резервуара, и полость со стороны штока уравнительного поршня пневматически связанную с тормозным цилиндром тормозной системы.
Главный поршень выполнен с подпружиненным тормозным клапаном, расположенным в полом штоке главного поршня, который пневматически связан с запасным резервуаром.
Уравнительный поршень выполнен со сквозным осевым отверстием и с возможностью взаимодействия своим штоком с тормозным клапаном главного поршня.
Атмосферная камера резервуара выполнена с переключателем режимов торможения, который представляет собой эксцентрик с рукояткой и две цилиндрические пружины, одними концами закрепленные на уравнительном поршне, а противоположными - контактируют с эксцентриком переключателя.
Переключатель режимов торможения имеет три положения рукоятки, соответствующие трем режимам торможения: порожний, средний и груженный. Режим торможения воздухораспределителя устанавливается в зависимости от загрузки вагона. При загрузке вагона не более 20% его грузоподъемности устанавливается порожний режим торможения, при загрузке вагона от 20% до 40% его грузоподъемности устанавливается средний режим торможения, при загрузке вагона более 40% его грузоподъемности устанавливается груженый режим торможения.
Тормоз железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
Перед началом движения вагона железнодорожного транспортного средства переключатель режимов торможения атмосферной камеры резервуара воздухораспределителя устанавливается в один из режимов торможения в зависимости от загрузки вагона.
Зарядка тормоза. Для подготовки тормоза к работе машинист производит его зарядку. Для этого краном машиниста давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель повышается до нормативного зарядного. При этом воздухораспределитель срабатывает на зарядку тормоза, что приводит к перемещению главного поршня в направлении от уравнительного поршня в крайнее положение.
При этом давление в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока остается атмосферным, и уравнительный поршень находится в крайнем положении. При этом подпружиненный тормозной клапан, прижатый к штоку главного поршня, остается закрытым, и давление в тормозном цилиндре не изменяется, оставаясь атмосферным.
Одновременно сжатый воздух из крана машиниста поступает в запасный резервуар, заряжая его.
В результате зарядки в воздухораспределителе и в запасном резервуаре давление достигает нормативного зарядного значения, а в тормозном цилиндре - атмосферного. Тормоз готов к дальнейшей работе.
Торможение. При необходимости снижения скорости или остановки поезда машинист производит торможение. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха подаваемого в воздухораспределитель понижается, и воздухораспределитель срабатывает на торможение тормоза, что приводит к перемещению главного поршня к уравнительному поршню. При этом тормозной клапан перекрывает пневматическую связь полости камеры уравнительного поршня со стороны штока с атмосферной камерой резервуара.
При дальнейшем смещении главного поршня тормозной клапан отжимается от штока главного поршня, обеспечивая пневматическую связь запасного резервуара с тормозным цилиндром, что приводит к повышению давления в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока и в тормозном цилиндре и к смещению уравнительного поршня и сжатию пружин переключателя режимов.
Сжатый воздух, поступающий в тормозной цилиндр, повышает в нем давление, создавая тем самым тормозную силу, которая повышается до перевода тормоза в режим перекрыши.
Перекрыша тормоза. Для поддержания тормозной силы на достигнутом при торможении уровне до момента остановки поезда тормоз переводится в режим перекрыши. Для этого краном машиниста давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель поддерживается постоянным ниже нормативного зарядного давления установленного при торможении, и воздухораспределитель срабатывает на перекрышу тормоза. При этом главный поршень, который перемещался при торможении, останавливается.
После остановки главного поршня уравнительный поршень вместе с тормозным клапаном продолжает смещаться до прижатия тормозного клапана к штоку главного поршня и закрытия пневматической связи запасного резервуара с тормозным цилиндром. При этом пневматическая связь тормозного цилиндра с атмосферой останется закрытой.
Давление воздуха в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока остается постоянным, и уравнительный поршень останавливается. Давление воздуха в тормозном цилиндре также поддерживается постоянным равным давлению в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока.
Таким образом, давление воздуха в тормозном цилиндре создает и поддерживает тормозную силу, которая обеспечивает остановку вагона.
Отпуск тормоза. Для продолжения движения тормоз отпускается. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха подаваемого в воздухораспределитель повышается до нормативного зарядного, и воздухораспределитель срабатывает на отпуск тормоза, что приводит к перемещению главного поршня в направлении от уравнительного поршня.
При перемещении главного поршня в направлении от уравнительного поршня тормозной клапан отходит от уравнительного поршня, открывая в нем отверстие и, тем самым, пневматически связывая тормозной цилиндр с атмосферой.
Давление в тормозном цилиндре и в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока снижается до атмосферного, и уравнительный поршень под действием пружин переключателя режимов торможения перемещается в направлении главного поршня до своего крайнего положения, оставляя зазор между своим штоком и подпружиненным тормозным клапаном, который остается закрытым. Снижение давления в тормозном цилиндре до атмосферного приводит к уменьшению тормозной силы до нуля.
Тормозная сила при этом отсутствует, а тормоз готов к новому торможению.
Известный тормоз железнодорожного транспортного средства обеспечивает возможность движения с высокими скоростями вагонов с различной загрузкой, что обусловлено ступенчатым регулированием тормозной силы в зависимости от загрузки.
Однако надежность вагонов является недостаточной, что обусловлено заклиниванием колес вагона при торможении вследствие ступенчатого регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре. При ступенчатом регулировании каждому уровню тормозной силы соответствует только одна величина загрузки вагона. При других значениях загрузки условие соответствия тормозной силы величине загрузки вагона нарушается. При превышении тормозной силы, требуемой для данной загрузки вагона, происходит заклинивание колес вагона. Движение колес юзом приводит к их повреждению, что снижает надежность вагона.
При сниженной тормозной силе, относительно требуемой для данной загрузки вагона, недостаток тормозной силы приводит к увеличению тормозного пути, что снижает пропускную способность железных дорог.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является тормоз железнодорожного транспортного средства, в котором торможение осуществляется многорежимным воздухораспределителем с авторежимом [Афонин Г.С. «Автоматические тормоза подвижного состава», Г.С. Афонин, В.Н. Барщенков, Н.В. Кондратьев. - М., 2010 г. - 320 с. стр. 127-138, 141-144.].
Тормоз железнодорожного транспортного средства содержит воздухораспределитель, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар, предназначенный для накопления воздуха, необходимого для торможения, тормозной цилиндр, предназначенный для создания силы необходимой для торможения, авторежим, предназначенный для автоматического регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре при торможении в зависимости от загрузки вагона и кран машиниста, предназначенный для управления тормозом.
Воздухораспределитель имеет три пневматических связи: связан с запасным резервуаром, с краном машиниста и через авторежим - с тормозным цилиндром.
Воздухораспределитель содержит резервуар, и закрепленные на нем орган двух давлений и орган трех давлений.
В резервуаре имеется золотниковая, рабочая и атмосферная камеры.
Орган двух давлений воздухораспределителя пневматически связан с краном машиниста тормозной системы, с золотниковой и рабочей камерой резервуара и предназначен для подачи сжатого воздуха в золотниковую и рабочую камеры и выпуска из них воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза.
Орган трех давлений воздухораспределителя пневматически связан с резервуаром, краном машиниста, авторежимом и запасным резервуаром тормозной системы и предназначен для распределения воздушных потоков между ними.
Орган трех давлений имеет главный и уравнительный поршни, расположенные на одной оси. Главный поршень разделяет камеру главного поршня органа трех давлений на две полости: полость с внешней стороны главного поршня, пневматически связанную с рабочей камерой резервуара, и полость со стороны штока главного поршня, пневматически связанную с его золотниковой камерой.
Уравнительный поршень разделяет камеру уравнительного поршня органа трех давлений также на две полости: полость с внешней стороны уравнительного поршня, пневматически связанную с атмосферной камерой резервуара, и полость со стороны штока уравнительного поршня пневматически связанную с тормозным цилиндром тормозной системы.
Главный поршень выполнен с подпружиненным тормозным клапаном, расположенным в полом штоке главного поршня, который пневматически связан с запасным резервуаром.
Уравнительный поршень выполнен со сквозным осевым отверстием и с возможностью взаимодействия своим штоком с тормозным клапаном главного поршня.
Атмосферная камера резервуара выполнена с переключателем режимов торможения, который представляет собой эксцентрик с рукояткой и две цилиндрические пружины, одними концами закрепленные на уравнительном поршне, а противоположными - контактируют с эксцентриком переключателя.
Переключатель имеет три положения рукоятки соответствующие трем режимам торможения: порожний, средний и груженный. Режим торможения воздухораспределителя устанавливается в зависимости от загрузки вагона. При загрузки вагона до 20% его грузоподъемности устанавливается порожний режим торможения, при загрузки вагона от 20% до 40% его грузоподъемности устанавливается средний режим торможения, при загрузки вагона более 40% его грузоподъемности устанавливается груженый режим торможения.
Авторежим содержит измерительный блок и регулирующий блок.
Измерительный блок предназначен для определения загрузки (веса) вагона и представляет собой пневматический демпфер, имеющий цилиндр с подпружиненным поршнем, шток которого является измерителем величины прогиба пружин вагона и снабжен указателем прогиба. Цилиндр измерительного блока установлен на обрессоренной части вагона, при этом шток демпфера через пружину опирается на необрессоренную часть вагона.
Регулирующий блок предназначен для регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре и представляет собой пневматическое реле давления. Регулирующий блок связан с указателем прогиба измерительного блока и пневматически соединен с тормозным цилиндром и воздухораспределителем.
Тормоз железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
Перед началом движения вагона железнодорожного транспортного средства переключатель режимов торможения атмосферной камеры резервуара воздухораспределителя устанавливается в положение груженого режима не зависимо от загрузки вагона.
Зарядка тормоза. Для подготовки тормоза к работе машинист производит его зарядку. Для этого краном машиниста давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель повышается до нормативного зарядного давления. При этом воздухораспределитель срабатывает на зарядку тормоза, что приводит к перемещению главного поршня в направлении от уравнительного поршня в крайнее положение.
При этом давление в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока остается атмосферным, и уравнительный поршень находится в крайнем положении. При этом подпружиненный тормозной клапан, прижатый к штоку главного поршня, остается закрытым, и давление в авторежиме и через него в тормозном цилиндре не изменяется, оставаясь атмосферным.
Одновременно сжатый воздух из крана машиниста поступает в запасный резервуар, заряжая его.
В результате зарядки в воздухораспределителе и в запасном резервуаре давление достигает нормативного зарядного значения, а в тормозном цилиндре -атмосферного. Тормоз готов к дальнейшей работе.
Торможение. При необходимости снижения скорости или остановки поезда машинист производит торможение. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха подаваемого в воздухораспределитель понижается, и воздухораспределитель срабатывает на торможение тормоза, что приводит к перемещению главного поршня к уравнительному поршню. При этом тормозной клапан перекрывает пневматическую связь полости камеры уравнительного поршня со стороны штока с атмосферной камерой резервуара.
При дальнейшем смещении главного поршня тормозной клапан отжимается от штока главного поршня, обеспечивая пневматическую связь запасного резервуара с авторежимом, что приводит к повышению давления в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока и в авторежиме и к смещению уравнительного поршня и сжатию пружин переключателя режимов.
Повышение давления воздуха в авторежиме приводит к срабатыванию его на торможение, и он пневматически соединяет запасный резервуар с тормозным цилиндром. Сжатый воздух, поступающий в тормозной цилиндр, повышает в нем давление, создавая тем самым тормозную силу, которая повышается до перевода тормоза в режим перекрыши.
Перекрыша тормоза. Для поддержания тормозной силы на достигнутом при торможении уровне до момента остановки поезда тормоз переводится в режим перекрыши. Для этого краном машиниста давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель поддерживается постоянным ниже нормативного зарядного давления установленного при торможении, и воздухораспределитель срабатывает на перекрышу тормоза. При этом главный поршень, который перемещался при торможении, останавливается.
После остановки главного поршня уравнительный поршень вместе с тормозным клапаном продолжает смещаться до прижатия тормозного клапана к штоку главного поршня и закрытия пневматической связи запасного резервуара с авторежимом. При этом пневматическая связь авторежима с атмосферой останется закрытой.
Давление воздуха в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока остается постоянным, и уравнительный поршень останавливается. Давление воздуха в авторежиме также поддерживается постоянным равным давлению в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока.
При этом авторежим продолжает подавать воздух в тормозной цилиндр до достижения в нем давления соответствующего загрузке вагона, после чего авторежим автоматически переходит в состояние перекрыши. Соответственно и тормозная сила, создаваемая тормозным цилиндром, соответствует загрузке вагона.
Причем даже при 100%-ной загрузке вагона, по конструктивным соображениям, воздухораспределитель подает в авторежим и соответственно в тормозной цилиндр воздух с максимальным давлением, соответствующим 60%-ной загрузке вагона. И соответственно максимальная тормозная сила, создаваемая тормозным цилиндром, соответствует только 60%-ной загрузке вагона.
Созданная и поддерживаемая таким образом тормозная сила обеспечивает остановку вагона.
Отпуск тормоза. Для продолжения движения тормоз отпускается. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха подаваемого в воздухораспределитель повышается до нормативного зарядного, и воздухораспределитель срабатывает на отпуск тормоза, что приводит к перемещению главного поршня в направлении от уравнительного поршня.
При перемещении главного поршня в направлении от уравнительного поршня тормозной клапан отходит от уравнительного поршня, открывая в нем отверстие и, тем самым, пневматически связывая авторежим с атмосферой.
Давление в авторежиме и в полости камеры уравнительного поршня со стороны штока снижается до атмосферного, и уравнительный поршень под действием пружин переключателя режимов торможения перемещается в направлении главного поршня до своего крайнего положения, оставляя зазор между своим штоком и подпружиненным тормозным клапаном, который остается закрытым. Снижение давления в авторежиме до атмосферного приводит к снижению давления до атмосферного в тормозном цилиндре и уменьшению тормозной силы до нуля.
Тормозная сила при этом отсутствует, а тормоз готов к новому торможению.
Достоинство известного тормоза железнодорожного транспортного средства заключается в повышении надежности вагона путем устранения заклинивания колес вагона при торможении, обусловленное плавным регулированием авторежимом давления воздуха в тормозном цилиндре, приводящим к соответствию тормозной силы загрузке вагона, и обеспечением безюзного движения колес, приводящего к повышению надежности поверхности катания колес и тем самым вагона.
Другим достоинством известного устройства является увеличение пропускной способности железных дорог, достигаемое при эксплуатации вагона с загрузкой его до 60% от грузоподъемности, также обусловленное плавным регулированием авторежимом давления воздуха в тормозном цилиндре.
Однако при загрузке вагона более 60% от его грузоподъемности пропускная способность железных дорог остается низкой из-за значительного увеличения тормозного пути по сравнению с нормативным значением, что обусловлено ограничением по конструктивным соображениям тормозной силы соответствующей 60%-ной загрузке вагона даже при его 100% загрузке. Это ограничение приводит к увеличению тормозного пути вагонов с полной загрузкой и, как следствие, к снижению пропускной способности железных дорог. Кроме этого наличие в системе тормоз авторежима вызывает увеличение времени подготовки тормоза к торможению, что также приводит к увеличению тормозного пути вагонов и, как следствие, к снижению пропускной способности железных дорог.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании тормоза железнодорожного транспортного средства, позволяющего увеличить пропускную способность железных дорог за счет снижения тормозного пути вагона с полной загрузкой до нормативного значения благодаря достижению соответствия тормозной силы загрузке вагона при любой его загрузке.
Для решения поставленной задачи в тормозе железнодорожного транспортного средства, содержащем воздухораспределитель с главным и уравнительным поршнями, расположенными на одной оси, запасный резервуар, тормозной цилиндр, авторежим с измерительным и регулирующим блоками и кран машиниста, при этом шток главного поршня воздухораспределителя выполнен полым, в котором расположен подпружиненный тормозной клапан, уравнительный поршень воздухораспределителя выполнен со сквозным осевым отверстием, с возможностью взаимодействия своим штоком с подпружиненным тормозным клапаном главного поршня воздухораспределителя и с закрепленной на нем со стороны противоположной штоку цилиндрической пружиной, измерительный блок авторежима представляет собой цилиндр, закрепленный на обрессоренной части вагона, с подпружиненным поршнем, упирающимся в необрессоренную часть вагона, воздухораспределитель пневматически связан с краном машиниста, с запасным резервуаром и тормозным цилиндром, регулирующий блок авторежима выполнен в виде цилиндра с регулирующим поршнем, расположенным в воздухораспределителе, шток поршня регулирующего блока авторежима расположен на одной оси со штоком уравнительного поршня воздухораспределителя и закреплен на его цилиндрической пружине, причем регулирующий блок пневматически связан с измерительным блоком через дроссельное отверстие измерительного блока.
Заявляемое решение отличается от прототипа новой формой выполнения авторежима и его новыми связями с другими элементами тормоза, а именно «регулирующий блок авторежима выполнен в виде цилиндра с регулирующим поршнем, расположенным в воздухораспределителе, шток поршня регулирующего блока авторежима расположен на одной оси со штоком уравнительного поршня воздухораспределителя и закреплен на его цилиндрической пружине, причем регулирующий блок пневматически связан с измерительным блоком через дроссельное отверстие измерительного блока». Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
«Выполнение регулирующего блока авторежима в виде цилиндра с регулирующим поршнем, расположенным в воздухораспределителе, расположение штока поршня регулирующего блока авторежима на одной оси со штоком уравнительного поршня воздухораспределителя и закрепление на его цилиндрической пружине, осуществление пневматической связи между регулирующим блоком и измерительным блоком посредством дроссельного отверстия измерительного блока» приводит к достижению тормозной силы, соответствующей загрузке вагона при любой его загрузке.
Это обусловлено тем, что плавное регулирование давления воздуха в тормозном цилиндре и тормозной силы вагона осуществляется в соответствии с загрузкой вагона. Точное соответствие тормозной силы загрузке вагона приводит к поддержанию нормативного тормозного пути независимо от загрузки вагона и, как следствие, к увеличению пропускной способности железных дорог.
Достижение технического результата благодаря заявляемому тормозу железнодорожного транспортного средства свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «промышленная применимость».
На фиг. представлена схема тормоза железнодорожного транспортного средства, подтверждающая работоспособность и промышленную применимость заявляемого устройства.
Тормоз железнодорожного транспортного средства содержит воздухораспределитель 1, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар 2, предназначенный для накопления воздуха, необходимого для торможения, тормозной цилиндр 3, предназначенный для создания силы необходимой для торможения, авторежим 4, предназначенный для автоматического регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре 3 при торможении в зависимости от загрузки вагона и кран машиниста (на фиг. не показан), предназначенный для управления тормозом.
Воздухораспределитель 1 пневматически связан с запасным резервуаром 2, с авторежимом 4, с краном машиниста и с тормозным цилиндром 3.
Воздухораспределитель 1 содержит резервуар 5, орган двух давлений 6 и орган трех давлений 7.
Резервуар 5 выполнен с золотниковой 8, рабочей 9 и атмосферной 10 камерами.
Орган двух давлений 6 воздухораспределителя 1 пневматически связан с краном машиниста тормозной системы, с золотниковой 8 и рабочей 9 камерами резервуара 5 и предназначен для подачи сжатого воздуха в золотниковую 8 и рабочую 9 камеры и выпуска из них воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза.
Орган трех давлений 7 воздухораспределителя 1 пневматически связан с золотниковой 8, рабочей 9 и атмосферной 10 камерами резервуара 5, краном машиниста и запасным резервуаром 2 тормозной системы и предназначен для распределения воздушных потоков между тормозным цилиндром 3, запасным резервуаром 2, краном машиниста и атмосферой.
Орган трех давлений 7 содержит главный 11 и уравнительный 12 поршни, расположенные на одной оси соответственно в камере 13 главного поршня 11 ив камере 14 уравнительного поршня 12.
Главный поршень 11 разделяет камеру 13 на две полости: полость 15 с внешней стороны главного поршня 11 пневматически связанную с рабочей камерой 9 резервуара 5, и полость 16 со стороны штока главного поршня 11, пневматически связанную с его золотниковой камерой 8.
Уравнительный поршень 12 разделяет камеру 14 уравнительного поршня 12 также на две полости: полость 17 с внешней стороны уравнительного поршня 12 с атмосферной камерой 10 резервуара 5 и полость 18 со стороны штока уравнительного поршня 12 пневматически связанную с тормозным цилиндром 3 тормозной системы.
Шток главного поршня 11 выполнен полым и пневматически связан с запасным резервуаром 2. Главный поршень 11 выполнен с подпружиненным тормозным клапаном 19, который расположен в полом штоке главного поршня 11.
Уравнительный поршень 12 выполнен со сквозным осевым отверстием 20 и с возможностью взаимодействия своим штоком с тормозным клапаном 19 главного поршня 11.
Авторежим содержит измерительный блок 21 и регулирующий блок 22.
Измерительный блок 21 предназначен для определения загрузки (веса) вагона и представляет собой цилиндр 23 с поршнем 24. Цилиндр 23 измерительного блока 21 закреплен на обрессоренной части вагона 25, а шток поршня 24 упирается в необрессоренную часть вагона 26.
Регулирующий блок 22 представляет собой цилиндр 27 с регулирующим поршнем 28. Цилиндр регулирующего блока 22 расположен в атмосферной камере 10 резервуара 5 воздухораспределителя 1 и пневматически связан с цилиндром 23 измерительного блока 21. При этом поршень 28 регулирующего блока 22 расположен на одной оси с уравнительным поршнем 12. Регулирующий блок 22 и измерительный блок 21 пневматически связаны между собой через дроссельное отверстие 29 измерительного блока 21.
В атмосферной камере 10 резервуара 5 расположена цилиндрическая пружина 30 закрепленная одним концом на уравнительном поршне 12 со стороны противоположной его штоку, а другим - на штоке поршня 27 регулирующего блока 22.
Тормоз железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
При порожнем состоянии вагона поршень 24 в измерительном блоке 21 авторежима 4 находится в нижнем крайнем положении.
При загрузке вагона перед началом движения транспортного средства его обрессоренная часть 25 кузова с воздухораспределителем 1 перемещается к необрессоренной части 26 вагона. При этом в измерительном блоке 21 авторежима 4 под действием давления загруженного вагона поршень 24 перемещается в цилиндре 23 вверх, сжимая в нем воздух. При этом сжатый воздух из надпоршневой полости цилиндра 23 через дроссельное отверстие 29 перетекает в цилиндр регулирующего блока 22, повышая в нем давление. За счет этого поршень 28 регулирующего блока 22 перемещается, сжимает пружину 30.
Таким образом, уравнительный поршень 12 оказывается прижатым к стенке камеры 14 в своем крайнем положении силой соответствующей загрузке вагона. Главный поршень 11 находится в крайнем положении, наиболее удаленном от уравнительного поршня 12.
При движении транспортного средства его кузов и воздухораспределитель 1 с большой частотой совершают колебания относительно необрессоренной части 26 вагона, что приводит к колебаниям поршня 24 и давления воздуха в цилиндре 23.
В силу большого сопротивления перетеканию воздуха дроссельное отверстие 29 гасит высокочастотные колебания давления воздуха в цилиндре 23, обусловленные колебаниями транспортного средства, сохраняя постоянным давление воздуха в цилиндре 27, соответствующее загрузке вагона.
Зарядка тормоза. Для подготовки тормоза к работе машинист производит его зарядку. Для этого краном машиниста давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель 1 повышается до нормативного зарядного давления. При этом воздухораспределитель 1 срабатывает на зарядку тормоза. Сжатый воздух из крана машиниста через орган двух давлений 6 поступает в золотниковую камеру 8 резервуара 5, что приводит к повышению давления в ней и в полости 16 камеры главного поршня 11 со стороны штока органа трех давлений 7 воздухораспределителя 1. Благодаря повышению давления в полости 16 камеры главный поршень 11 остается в крайнем положении наиболее удаленном относительно уравнительного поршня 12. В этом положении главного поршня 11 пневматическая связь между полостью 16 камеры главного поршня 11 и рабочей камерой 9 резервуара 5 открыта. Сжатый воздух из золотниковой камеры 8 поступает в рабочую камеру 9 резервуара 5, заряжая ее.
При этом давление в полости камеры 18 уравнительного поршня 12 со стороны штока остается атмосферным, и уравнительный поршень 12 находится в крайнем положении, наиболее близком к главному поршню 11.
При этом подпружиненный тормозной клапан 19 остается прижатым к штоку главного поршня 11 закрывая пневматическую связь запасного резервуара 2 с тормозным цилиндром 3, и давление в тормозном цилиндре 3 не изменяется, оставаясь атмосферным.
Одновременно сжатый воздух из крана машиниста через орган трех давлений 7 поступает в запасный резервуар 2, заряжая его.
В результате зарядки в воздухораспределителе 1 и в запасном резервуаре 2 давление достигает нормативного зарядного значения, а в тормозном цилиндре 3 - атмосферного. Тормоз готов к дальнейшей работе.
Торможение. При необходимости снижения скорости или остановки поезда машинист производит торможение. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха, подаваемого в воздухораспределитель 1, понижается, и воздухораспределитель 1 срабатывает на торможение тормоза. Сжатый воздух из золотниковой камеры 8 через орган двух давлений 6 уходит в атмосферу, и давление в ней понижается до давления установленного краном машиниста. Это приводит к понижению давления в полости 16 камеры главного поршня 11 и соответственно к перемещению главного поршня 11 из крайнего положения к уравнительному поршню 12.
Перемещение главного поршня 11 приводит к закрытию пневматической связи между золотниковой 8 и рабочей 9 камерами резервуара 5 и, как следствие, к увеличению объема рабочей камеры 9 и понижению в ней давления воздуха.
Главный поршень 11 перемещается вместе с тормозным клапаном 19. В момент контакта тормозного клапана 19 со штоком уравнительного поршня 12, он останавливается, а главный поршень 11 со штоком продолжает смещаться относительно неподвижного тормозного клапана 19. В результате отверстие 20 в штоке уравнительного поршня 12 закрывается тормозным клапаном 19, что приводит к прекращению пневматической связи полости 18 камеры уравнительного поршня 12 со стороны штока с атмосферной камерой 10 резервуара 5. Кроме того, между тормозным клапаном 19 и штоком главного поршня 11 образуется зазор, который обеспечивает пневматическую связь запасного резервуара 2 с полостью 18 камеры уравнительного поршня 12, что приводит к повышению давления в полости 18.
Повышение давления в полости 18 камеры уравнительного поршня 12 приводит к перемещению уравнительного поршня 12 из крайнего положения, удаляясь от главного поршня 11. Перемещение уравнительного поршня 12 приводит к уменьшению давления на подпружиненный тормозной клапан 19, что позволяет ему перемещаться вместе с уравнительным поршнем 12, при этом отверстие 20 в штоке уравнительного поршня 12 остается закрытым.
Кроме того, перемещение уравнительного поршня 12 приводит к сжатию пружины 30, к увеличению действующей на него силы, в направлении противоположном его перемещению и препятствующей этому перемещению.
Одновременно повышение давления в полости 18 камеры уравнительного поршня 12 приводит к повышению давления в тормозном цилиндре 3.
Повышение в тормозном цилиндре давления создает тормозную силу, которая увеличивается до перевода тормоза в режим перекрыши.
Перекрыша тормоза. Для поддержания тормозной силы на достигнутом при торможении уровне до момента остановки поезда тормоз переводится в режим перекрыши. Для этого кран машиниста прекращает снижать давление воздуха подаваемого в воздухораспределитель 1 и поддерживает его постоянным. Воздухораспределитель 1 при этом срабатывает на перекрышу тормоза. Давление воздуха в золотниковой 8 и рабочей 9 камерах резервуара 5 снижается до установленного краном машиниста давления и затем поддерживается на этом уровне. Главный поршень 11 останавливается. Уравнительный поршень 12 вместе с тормозным клапаном 19 продолжает перемещаться. Тормозной клапан 19 прижимается к штоку главного поршня 11, что приводит к прекращению пневматического сообщения запасного резервуара 2 с полостью 18 камеры уравнительного поршня 12 и с тормозным цилиндром 3 при отсутствии пневматического сообщения полости 18 камеры уравнительного поршня 12 и тормозного цилиндра 3 с атмосферой. Результатом является прекращение повышения давления воздуха в полости 18 камеры уравнительного поршня 12.
Уравнительный поршень 12 прекращает движение, когда сила, действующая на уравнительный поршень 12 со стороны пружины 30, создаваемая давлением воздуха в цилиндре 27, уравновесится силой, действующей на уравнительный поршень 12 со стороны камеры 18, создаваемой давлением воздуха в камере 18.
Таким образом, давление воздуха в полости 18 камеры уравнительного поршня 12 со стороны штока и соответственно давление воздуха в тормозном цилиндре 3 поддерживается постоянным и определяется величиной силы пружины 30, которая, в свою очередь, зависит от величины давления воздуха в цилиндре 27 регулирующего блока 22 авторежима 4 и определяв.
При этом тормозная сила, создаваемая тормозным цилиндром 3, поддерживается постоянной и соответствует загрузке вагона, не зависимо от величины этой загрузки благодаря плавному регулированию давления воздуха в тормозном цилиндре 3, осуществляемому непосредственно в воздухораспределителе 1. Это приводит к тому, что при любой загрузке вагона тормозной путь остается нормативным. При загрузке вагона более 60% от его грузоподъемности тормозной путь остается такой же, как при загрузке вагона менее 60% от его грузоподъемности.
Обеспечение нормативного значения тормозного пути вагонов с любой загрузкой приводит к увеличению пропускной способности железных дорог.
Отпуск тормоза. Для продолжения движения тормоз отпускается. Для этого краном машиниста давление сжатого воздуха подаваемого в воздухораспределитель 1 повышается до нормативного зарядного, и воздухораспределитель 1 срабатывает на отпуск тормоза. Сжатый воздух из крана машиниста через орган двух давлений 6 поступает в золотниковую камеру 8 резервуара 5, давление в ней повышается, что приводит к повышению давления в полости 16 камеры главного поршня 11 со стороны штока и соответственно к перемещению главного поршня 11 в направлении от уравнительного поршня 12. В своем крайнем положении главный поршень 11 открывает пневматическую связь золотниковой 8 и рабочей 9 камер резервуара 5. Сжатый воздух из золотниковой камеры 8 поступает в рабочую камеру 9 резервуара 5, заряжая ее.
При перемещении главного поршня 11 в направлении от уравнительного поршня 12 тормозной клапан 19 отходит от уравнительного поршня 12, открывая в нем отверстие 20 и, тем самым, пневматически соединяя тормозной цилиндр 3 с атмосферой.
Давление в тормозном цилиндре 3 и в полости 18 камеры уравнительного поршня 12 со стороны штока снижается, и уравнительный поршень 12 под действием силы пружины 30 перемещается в направлении главного поршня 11 до своего крайнего положения.
При этом тормозной клапан 19 остается прижатым к штоку главного поршня 11. Пневматическое сообщение тормозного цилиндра 3 с запасным резервуаром 2 закрыто, а с атмосферой открыто. Давление воздуха в тормозном цилиндре 3 и тормозная сила уменьшается до нуля.
Одновременно сжатый воздух из крана машиниста через орган трех давлений 7 воздухораспределителя 1 поступает в запасный резервуар 2, подзаряжая его до нормативного зарядного давления.
Тормозная сила при этом отсутствует, а тормоз готов к новому торможению.
Работоспособность заявляемого тормоза проверялась в лаборатории автотормозов ДВГУПС на натурном стенде, моделирующем тормоз четырехосного грузового вагона. В испытаниях использованы типовые воздухораспределитель 483М, запасный резервуар объемом 78 литров и тормозной цилиндр 188Б диаметром 356 мм. Воздухораспределитель 483М был модернизирован путем исключения из него переключателя режимов торможения и установки в него цилиндра с поршнем регулирующего блока авторежима заявляемого тормоза.
Загрузка вагона имитировалась сжатием на гидравлическом прессе измерительного блока авторежима заявляемого тормоза.
При испытаниях измерялось давление воздуха в тормозном цилиндре и усилие прижатия колодок к колесам при торможении. Для измерения давления воздуха и усилия прижатия тормозных колодок к колесам использовалась установка для испытания тормоза грузового вагона СИТОВ-1.
Испытания показали, что на вагонах с загрузкой, превышающей 60% от грузоподъемности вагона, тормозная сила увеличивается в соответствии с загрузкой вагона.
Увеличение тормозной силы у вагонов с полной загрузкой свидетельствует об уменьшении тормозного пути до нормативного уровня, что позволяет увеличить пропускную способность железных дорог.