АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ТОРМОЗНОЙ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники
Полезная модель относится к элементам пневматических систем тормозного оборудования подвижного состава рельсового железнодорожного транспорта, в частности к устройствам одностороннего регулирования рычажных передач тормозной системы, и может быть использована, например, для поддержания величины выхода штока тормозного цилиндра в заданных пределах при работе тормозной системы вагона.
Уровень техники
6
Известен автоматический регулятор тормозной рычажной передачи (авторегулятор), содержащий корпус, в котором размещен регулирующий винт с несамотормозящей резьбой, на котором установлены подпружиненные прижимными пружинами регулирующая и тяговая гайки. Регулирующая и тяговая гайки выполнены с возможностью вращения на упорных подшипниках под действием возвратной и прижимных пружин. При этом на регулирующей гайке установлено кольцо, зафиксированное от осевого перемещения на гайке посредством резьбы и резьбового штифта, а в корпусе установлен упорный элемент, зафиксированный от осевого перемещения посредством резьбы и резьбового штифта, при этом упорный элемент сопряжен с упомянутым кольцом посредством торцевого шлицевого соединения. (Патент на изобретение № RU 2174478, МПК B61H 15/00; 1999 г. (аналог)).
Недостатком известного автоматического регулятора является наличие в его конструкции фрикционных взаимодействий, которые при воздействии на регулятор вибродинамических нагрузок во время движения железнодорожного транспортного средства приводят к его неконтролируемому роспуску.
6
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является автоматический регулятор тормозной рычажной передачи, содержащий смонтированный в корпусе регулирующий винт с несамотормозящей резьбой, на котором установлены подпружиненные прижимными пружинами регулирующая и тяговая гайки с фрикционной связью регулирующей гайки с корпусом, возвратную пружину, тяговый стакан и связанный с ним тяговый стержень. Тяговый стакан охватывает регулирующую и тяговую гайки, контактируя с их фрикционными поверхностями. Регулирующая и тяговая гайки вращаются на упорных подшипниках под действием возвратной и прижимных пружин. Корпус авторегулятора взаимодействует с упором рычажной передачи, который при стягивании перемещает корпус с регулирующей гайкой вдоль винта, а при отпуске тяговая гайка под действием возвратной пружины подтягивается к регулирующей гайке, сокращая общую длину авторегулятора. (Патент на изобретение № RU 351742, МПК B61H 15/00, 1970 г. (прототип)).
Недостатком известного автоматического регулятора также является наличие фрикционных связей: между тяговым стаканом и тяговым стержнем, между стаканом и гайками, между самими гайками, а также между регулирующей гайкой и корпусом. Указанные связи обеспечиваются поджатием контактирующих поверхностей с помощью прижимных пружин, усилия которых может быть недостаточно для вращения регулирующей и тяговой гаек, особенно зимой при малейшем засорении винта или подшипников. При торможении происходит проскальзывание рабочих поверхностей тягового стакана и рабочей гайки, что вызывает повышенный износ фрикционных поверхностей и приводит к выходу регулятора из строя. Кроме того, со временем трущиеся друг о друга поверхности взаимодействующих элементов изнашиваются, регулирующая способность авторегулятора ухудшается.
Раскрытие полезной модели,
При создании полезной модели решалась задача разработки конструкции автоматического регулятора тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства, с улучшенными эксплуатационными характеристиками, достигаемыми за счет изменения принципа силового взаимодействия элементов авторегулятора с целью применения иного принципа работы.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и увеличении межремонтного срока службы автоматического регулятора тормозной рычажной передачи.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматический регулятор тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства, содержащий смонтированный в корпусе регулирующий винт с установленными на нем регулирующей и тяговой гайками, которые согласно полезной модели состоят из подпружиненных сегментов, находящихся в постоянном зацеплении с регулирующим винтом, и выполнены с возможностью одностороннего последовательного перемещения вдоль оси регулирующего винта под действием усилия торможения и возвратной пружины, при этом регулирующий винт имеет упорную самотормозящуюся резьбу, профиль которой сформирован из несимметричных выступов и совпадает с профилем канавок, выполненных на внутренней поверхности сегментов тяговой и регулирующей гаек, образуя с ними винтовую пару.
При этом, согласно полезной модели, выступы имеют вид неравностороннего треугольника.
При этом, согласно полезной модели, выступы имеют вид неравнобедренной трапеции.
При этом, согласно полезной модели, сегменты тяговой и регулирующей гаек подпружинены с помощью браслетных пружин.
При этом, согласно полезной модели, корпус выполнен из трубы, закрытой с одного торца регулирующей муфтой, с другого торца - упорной крышкой, выполненными с центральными сквозными отверстиями.
При этом, согласно полезной модели, регулирующая гайка размещена в корпусе регулирующей муфты и закрыта крышкой, жестко соединенной с корпусом муфты винтами, расположенными в пазах между сегментами регулирующей гайки.
При этом, согласно полезной модели, в центральном отверстии корпуса регулирующей муфты закреплен защитный кожух с наконечником, зафиксированный в осевом направлении упорным кольцом.
При этом, согласно полезной модели, тяговая гайка размещена в полости тягового стакана и закрыта запирающей втулкой, к которой вплотную примыкает регулирующая муфта.
При этом, согласно полезной модели, внутренняя поверхность запирающей втулки выполнена конической, сужающейся по направлению от тягового стакана, при этом поверхность тяговой гайки со стороны запирающей втулки также выполнена конической, сопрягаемой с внутренней конической поверхностью запирающей втулки.
При этом, согласно полезной модели, в пазах между сегментами тяговой гайки размещены штыри, закрепленные в обечайке тягового стакана.
При этом, согласно полезной модели, тяговый стакан жестко связан с тяговым стержнем в осевом направлении, при этом тяговый стержень выполнен с обеспечением возможности осевого вращения относительно тягового стакана.
При этом, согласно полезной модели, возвратная пружина установлена внутри корпуса соосно с тяговым стержнем с упором с одной стороны в дно тягового стакана, с другой стороны - в упорную крышку.
При этом, согласно полезной модели, регулирующий винт имеет однозаходную резьбу.
В преобладающей на сегодняшний день конструкции автоматического регулятора применяются фрикционные взаимодействия контактных поверхностей сопрягаемых деталей. Фрикционные связи обеспечиваются поджатием контактирующих поверхностей с помощью прижимных пружин, усилие которых зависит от силы трения между контактными поверхностями, податливости конструкции в направлении приложения силы и оценивается исходя из наличия контакта металл по металлу в присутствии смазки. В процессе эксплуатации есть вероятность возникновения обстоятельств (вибродинамические нагрузки, загрязнения поверхности регулировочного винта), когда усилий прижимных пружин для поджатая фрикционных поверхностей недостаточно. Это может привести к поломке авторегулятора или его неконтролируемому роспуску.
В отличие от известных аналогов в предлагаемой конструкции автоматического регулятора использован регулирующий винт с упорной резьбой, обладающей свойством самоторможения и выдерживающей в процессе эксплуатации ударную нагрузку (рывки). При этом регулирующая и тяговая гайки выполнены составными в виде подпружиненных сегментов, зафиксированных, например, браслетными пружинами. Внутренняя поверхность сегментов повторяет профиль регулирующего винта.
При увеличении выхода штока тормозного цилиндра более допустимого авторегулятор взаимодействует с упором рычажной передачи, в результате чего корпус авторегулятора с регулирующей гайкой перемещается вдоль винта, сжимая возвратную пружину. Сегменты регулирующей гайки, скользя вдоль регулирующего винта, расходятся в радиальном направлении и перескакивают на новое положение. При отпуске регулирующая гайка под действием возвратной пружины начинает проталкивать винт сквозь тяговую гайку, сегменты которой расходятся аналогично сегментам регулирующей гайки и занимают новое положение относительно винта, сокращая общую длину авторегулятора.
Таким образом, в заявленной конструкции автоматического регулятора осуществляется ступенчатая регулировка зазора между колодками и колесной парой, исключающая фрикционные взаимодействия, требующие наличия в конструкции автоматического регулятора жестких прижимных пружин. При этом исключение трущихся деталей позволило увеличить межремонтный срок службы предлагаемого автоматического регулятора, что подтверждено ресурсными испытаниями.
При использовании заявляемого решения достигается указанный технический результат, который заключается в повышении надежности работы автоматического регулятора благодаря малой чувствительности регулятора тормозной рычажной передачи к вибродинамическим нагрузкам во время движения железнодорожного транспортного средства, не зависящей от каких-либо посторонних включений, загрязнений регулирующего винта; а также в увеличении межремонтного срока службы авторегулятора благодаря исключению силовых фрикционных пар.
Создана новая совокупность существенных признаков автоматического регулятора тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства, обеспечивающая решение многих проблем, возникающих в процессе эксплуатации.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:
- фиг. 1 изображен общий вид автоматического регулятора тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства (в разрезе);
- фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 (сегменты регулирующей гайки в зацеплении с регулирующим винтом);
- фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1 (сегменты тяговой гайки в зацеплении с регулирующим винтом);
- фиг. 4 - автоматический регулятор в момент торможения при нормальном зазоре между тормозными колодками и колесом (жесткая тяга);
- фиг. 5 - автоматический регулятор в случае увеличенного зазора между тормозными колодками и колесом (регулировка длины).
Осуществление полезной модели
Автоматический регулятор тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства имеет трубчатый корпус 1 (фиг. 1), выполненный, например, из стали. В корпусе 1 авторегулятора смонтирован регулирующий винт 2 с упорной самотормозящейся резьбой, на котором установлены с возможностью одностороннего осевого перемещения вдоль оси регулирующего винта 2 регулирующая гайка 3 и тяговая гайка 4.
С одной стороны корпуса 1 ввернута регулирующая муфта 5, на наружной поверхности которой выполнен шестигранник 6 под ключ. Муфта 5 состоит из полого корпуса 7 и крышки 8, причем корпус 7 муфты 5 и крышка 8 имеют центральное сквозное отверстие для прохода регулирующего винта 2. В центральном отверстии 9 корпуса 7 регулирующей муфты 5 закреплен защитный кожух 10 с наконечником 11, зафиксированный в осевом направлении упорным кольцом 12. Защитный кожух 10 выполнен, например, из стали. В наконечнике 11 размещен грязесъемник 13, который предохраняет регулирующий винт 2 от загрязнений и повреждений.
В корпусе 7 регулирующей муфты 5 размещена регулирующая гайка 3, состоящая из нескольких подпружиненных сегментов, в нашем примере их четыре, и находящаяся в постоянном зацеплении с регулирующим винтом 2 (фиг. 1, 2) под действием, например, браслетных пружин 14. Регулирующая гайка 3 закрыта крышкой 8. Между собой корпус 7 и крышка 8 регулирующей муфты 5 жестко соединены, например, винтами 15. Винты 15 расположены в пазах 16 между сегментами регулирующей гайки 3 и выполнены с возможностью защиты сегментов от смыкания между собой, а также для их центрирования относительно регулирующего винта 2. Корпус 7 и крышка 8 регулирующей муфты 5 могут быть выполнены, например, из чугуна.
С другой стороны корпуса 1 авторегулятора закреплена упорная крышка 17 (фиг. 1). Крепление упорной крышки 17 может быть осуществлено, например, вальцеванием или, как показано в нашем примере, упорная крышка 17 фиксируется с помощью пружинного упорного кольца 18.
Внутри корпуса 1 авторегулятора расположен тяговый стакан 19, в полости которого размещена тяговая гайка 4. Тяговая гайка 4, также как и регулирующая гайка 3, состоит из подпружиненных сегментов (фиг. 1, 3), находящихся в постоянным зацеплении с регулирующим винтом 2 под действием, например, браслетных пружин 20. От смыкания между собой сегменты тяговой гайки 4 удерживают штыри 21, закрепленные, например, посредством метрической резьбы в обечайке 22 тягового стакана 19 и расположенные в пазах 23 между сегментами тяговой гайки 4.
Тяговый стакан 19 закрыт ввернутой в него запирающей втулкой 24 (фиг. 1) с центральным сквозным отверстием для прохода регулирующего винта 2. Слева к запирающей втулке 24 вплотную примыкает регулирующая муфта 5. Внутренняя поверхность 25 запирающей втулки 24 выполнена конической, сужающейся по направлению от тягового стакана 19. При этом торцевая поверхность 26 тяговой гайки 19 со стороны запирающей втулки 24 также выполнена конической, сопрягаемой с внутренней конической поверхностью 25 запирающей втулки 24. Дно 27 стакана 19 выполнено с осевым отверстием 28, в котором установлен тяговый стержень 29. Тяговый стержень 29 жестко связан со стаканом 19 в осевом направлении и при этом выполнен с обеспечением возможности осевого вращения относительно тягового стакана 19. Как показано в нашем примере, тяговый стержень 29 расположен с упором в дно 27 тягового стакана 19 кольцевым буртом 30, выполненным в его торце и зафиксирован в продольном направлении шайбой 31 и упорным кольцом 32. С другой стороны в тяговый стержень 29 ввернута проушина 33 с запрессованной в нее втулкой 34 из композитного материала.
Внутри корпуса 1 авторегулятора соосно с тяговым стержнем 29 установлена возвратная пружина 35. Возвратная пружина 35 установлена с упором с одной стороны в дно 27 тягового стакана 19, с другой стороны - в упорную крышку 17. С наружной стороны упорной крышки 17 выполнена открытая кольцевая канавка 36, примыкающая к тяговому стержню 29 для размещения в ней грязесъемника 37, предохраняющего внутреннюю полость корпуса 1 авторегулятора от попадания грязи и влаги.
Регулировочный винт 2 имеет упорную, например, однозаходную резьбу, обладающую свойством самоторможения и выдерживающую в процессе эксплуатации ударную нагрузку (рывки). Упорная резьба регулировочного винта 2 имеет профиль, который сформирован из несимметричных выступов 38 с разными углами наклона боковых поверхностей относительно оси винта 2 и совпадает с профилем канавок, выполненных на внутренней поверхности сегментов тяговой 4 и регулирующей 3 гаек, образуя с ними винтовую пару. Выступы 38 могут быть выполнены в виде неравнобедренной трапеции или, как показано в нашем примере, в виде неравностороннего треугольника, при этом угол наклона упорной поверхности каждого выступа, воспринимающей осевую растягивающую нагрузку, выбран с минимальным отклонением от вертикали. Шаг резьбы регулировочного винта выбирается в зависимости от требуемой точности регулировки. В нашем случае шаг - 5 мм. На правом конце регулирующего винта 2 после винтовой канавки установлен предохранительный штифт 40, выполненный с возможностью ограничения перемещения винта 2 влево при роспуске авторегулятора (фиг. 1). Торец проушины 33 при этом выполнен с возможностью ограничения перемещения регулировочного винта 2 вправо при стягивании тормозной рычажной передачи вагона.
При сборке авторегулятора упорную крышку 17 фиксируют в корпусе 1 авторегулятора в осевом направлении с помощью упорного кольца 18. Тяговый стержень 29 вставляют в тяговый стакан 19, вкладывают в стакан 19 шайбу 31 и фиксируют ее при помощи упорного кольца 32. Собранные посредством браслетных пружин 20 сегменты тяговой гайки 4 вставляют в тяговый стакан 19 до упора в шайбу 31 и вворачивают в сегменты пропущенные сквозь отверстия в обечайке 22 тягового стакана 19 монтажные винты (не показаны), разводя сегменты тяговой гайки 4 от центра. В обечайку 22 тягового стакана 19 вворачивают штыри 21, разделяющие сегменты тяговой гайки 4, размещая их в пазах между сегментами тяговой гайки 4, и вставляют в тяговый стакан 19 регулирующий винт 2. После чего выкручивают из тягового стакана 4 монтажные винты и закрывают тяговую гайку 4 запирающей втулкой 24.
Собранные посредством браслетных пружин 14 сегменты регулирующей гайки 3 вставляют в корпус 7 регулирующей муфты 5 и закрепляют сегменты регулирующей гайки 3 с помощью монтажных винтов (не показаны), разведя сегменты гайки 3 от центра. Крышку 8 регулирующей муфты 5 устанавливают на ее корпусе 7 и закрепляют винтами 15, помещая их между пазами сегментов регулирующей гайки 3. Собранные таким образом регулирующую муфту 5 с регулирующей гайкой 3 надевают на регулирующий винт 2 до соприкосновения с запирающей втулкой 24. После чего монтажные винты выкручиваются. На тяговый стержень 29 надевают возвратную пружину 35, устанавливают собранную конструкцию в корпусе 1, вставляя тяговый стержень 29 в отверстие упорной крышки 17, и вворачивают в корпус 1 авторегулятора регулирующую муфту 5, предварительно сжав возвратную пружину 35. На регулирующий винт 2 монтируют наконечник 11 с грязесъемником 13. На тяговый стержень 29 наворачивают проушину 33, с помощью которой авторегулятор монтируется в тормозную рычажную передачу грузового вагона с размещением наружной части тягового стержня 29 в прорези упора 41. С другой стороны авторегулятор устанавливается в тормозную рычажную передачу резьбовым концом и фиксируется квадратной шайбой 42 и шплинтом 43.
Устройство работает следующим образом.
Авторегулятор передает тянущее усилие от рычага, приводимого в движение тормозным цилиндром, к рычажной передаче и в процессе работы перемещается вправо и обратно. При нормальной величине зазоров между колесом вагона и тормозной колодкой авторегулятор при приложении тянущей силы начинает перемещаться вправо (по чертежу) и не доходит до упора 41 (фиг. 4), или лишь касается его, когда тормозные колодки уже приходят в соприкосновение с колесами. Далее он работает как жесткая тяга, передавая усилие торможения. Усилие от проушины 33 передается на тяговый стержень 29, далее - на тяговый стакан 19 и запирающую втулку 24. Запирающая втулка 24 своей внутренней конической поверхностью 25 приходит в соприкосновение с конической поверхностью 26 тяговой гайки 4 и передает усилие торможения регулировочному винту 2, одновременно прижимая сегменты тяговой гайки 4 к нему. Это исключает возможность расцепления винта 2 и тяговой гайки 4 в процессе торможения. От винта 2 усилие торможения передается в рычажную передачу вагона. При этих условиях регулирующая муфта 5 и установленная в ее корпусе 7 регулирующая гайка 3 остаются неподвижными относительно регулирующего винта 2.
При начавшемся износе тормозных колодок в момент торможения авторегулятор своей упорной крышкой 17 касается упора 41 и продолжает свое движение (фиг. 5). Корпус 1 авторегулятора с крышкой 17 и регулирующей муфтой 5 перемещаются влево (по чертежу), сжимая возвратную пружину 35. Сегменты регулирующей гайки 3 скользят по наклонной поверхности винтовой канавки и начинают расходиться в радиальном направлении. Тормозное усилие передается по той же схеме, что описана выше (при нормальных зазорах). Если перемещение корпуса 1 с муфтой 5 составляет менее 5 мм, то при отпуске тормозов под действием возвратной пружины 35 они занимают прежнее положение относительно регулирующего винта 2.
Если перемещение корпуса 1 с регулирующей муфтой 5 составит 5 мм и более, то сегменты регулирующей гайки 3 пройдут всю наклонную поверхность винтовой канавки и под действием браслетных пружин 14 займут новое положение относительно регулирующего винта 2. Между регулирующей муфтой 5 и запирающей втулкой 24 образуется зазор. При отпуске тормозов под действием возвратной пружины 35 корпус 1 потянет за собой регулирующую муфту 5 и та сегментами регулирующей гайки 3 протолкнет регулирующий винт 2 сквозь подпружиненные сегменты тяговой гайки 4. Тем самым общая длина авторегулятора сократится на размер кратный, например, 5 мм. Зазоры между тормозными колодками и колесами вагона придут в норму. При следующем торможении авторегулятор снова будет работать как жесткая тяга.
Для того, чтобы распустить авторегулятор вручную, нет необходимости отсоединять его от рычажной передачи. Нужно вращать корпус 1 авторегулятора против часовой стрелки, если смотреть от тормозного цилиндра. Вращение через регулирующую муфту 5, упорную крышку 17, возвратную пружину 35 и тяговый стакан 19 передастся регулирующей 3 и тяговой 4 гайкам. Они начнут наворачиваться по винтовой канавке на регулирующий винт 2 и выталкивать его наружу, увеличивая общую длину авторегулятора. Когда предохранительный штифт 40 окажется вблизи сегментов тяговой гайки 4, при дальнейшем повороте корпуса его заклинит в пазу между ними и дальнейшее вращение (роспуск авторегулятора) станет невозможным.
Для приведения после этого авторегулятора в рабочее положение необходимо при помощи рычага сдвинуть корпус 1 с регулирующей муфтой 5 влево на 1…2 шага винтовой канавки. После того, как рычаг будет убран, регулирующая муфта 5 под действием возвратной пружины 35 продвинет регулирующий винт 2 вправо, выведя предохранительный штифт 40 из паза между сегментами тяговой гайки 4. Работоспособность авторегулятора будет восстановлена. Эту операцию возможно выполнить без демонтажа авторегулятора с рычажной передачи вагона.
Таким образом, при осуществлении предлагаемой полезной модели исключены фрикционные связи, обеспечивающие соединение контактных деталей за счет сил трения, тем самым достигается технический результат - повышение эксплуатационной надежности и увеличение межремонтного срока службы автоматического регулятора тормозной рычажной передачи железнодорожного транспортного средства.