КОЛЕСОПРОВОРОТНЫЙ ГОРОЧНЫЙ БАШМАК

Предлагаемое устройство - колесопроворотный горочный башмак - относится к области технических средств торможения (подтормаживания) вагонов или групп вагонов на путях подгорочных парков при роспуске составов с горки на сортировочных и других станциях железнодорожного транспорта.
Аналогом предлагаемого колесопроворотного горочного тормозного башмака является тормозной башмак ТУ-32ЦНИИ-72-89-1/94, применяемый также для закрепления стоящих вагонов, групп вагонов или составов от возможного самопроизвольного движения («ухода») на путях, в т.ч. с уклоном.
Принцип действия тормозного башмака ТУ-32ЦНИИ-72-89-1/94 заключается в следующем: Башмак устанавливается на головку рельса, одним колесом колесной пары вагон наезжает на полоз тормозного башмака, колесо упирается в упор тормозного башмака, т.е. происходит его заклинивание. При этом и второе колесо, этой колесной пары, теряет возможность вращения. Возникающая сила трения между рельсом и нижней поверхностью полоза башмака с находящимся на нем первым колесом и точкой соприкосновения поверхности катания второго неподвижного колеса с другим рельсом, препятствует вращению колесной пары вагона, т.е. вагон затормаживается.
Недостатком этих тормозных башмаков является то, что в случае торможения вагона или группы вагонов при роспуске состава с горки, с целью регулирования скорости его движения, башмак подкладывается под колесо движущегося вагона и после заклинивания одного колеса, наехавшего на башмак, второе колесо на этой оси в точке соприкосновения с другим рельсом движется по нему определенное расстояние, не вращаясь, т.е. «юзом», что во многих случаях, в зависимости от веса вагона и скорости его движения, приводит к образованию неисправности колеса, так называемого «ползуна» - стирания металла в одном месте на поверхности катания колеса.
Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, обеспечивающего эффективное торможение и предполагающее в процессе его применения практическое отсутствие деформации рабочей поверхности по кругу катания колесной пары.
Поставленная задача решается за счет создания колесопроворотного горочного башмака, состоящего из полоза, тормозного упора с ручкой, крепежных элементов для соединения полоза с тормозным упором, причем полоз имеет скошенный носик и изогнутую кверху пяту. Рабочая поверхность тормозного упора снабжена поперечными прорезями с закрепленными в них антифрикционными вкладышами, полоз имеет продольные направляющие бортики, а удлиненный скос носика полоза составляет от 10 до 20% от длины полоза.
Поперечные прорези могут иметь глубину от 20 до 80% высоты рабочей части тормозного упора и иметь прямоугольное или трапециевидное сечение.
Также поперечные прорези могут быть выполнены с уменьшением площади сечения от одной стороны тормозного упора к другой.
Антифрикционные вкладыши преимущественно изготавливают из модифицированной древесины.
На фиг.1 показано устройство, состоящее из удлиненного полоза (1), тормозного упора (2) с поперечными вырезами (3) на рабочей (тормозной) поверхности с вставленными в них антифрикционными вкладышами (4) и ручкой (6), крепежными элементами (заклепками) (5)для соединения тормозного упора с полозом.
Полоз (1) представляет собой плоскую вытянутую металлическую пластину, нижняя часть которой ответна головке рельса, имеет скошенный носок (7), продольные направляющие бортики, загнутые вниз (8), поперечный пяточный бортик, загнутый вверх (9).
Отличие от полоза прототипа тормозного башмака ТУ 32ЦНИИ-72-89-1/94 заключается в удлиненном до 25 мм носке полоза (7) и обеих укороченных до 25 мм с пяточной стороны загнутых вниз продольных направляющих бортиков (8).
Удлиненный носок полоза необходим для усиления точки места соприкосновения колеса и полоза, так как у прототипа эта точка приходится на тонкую часть носка полоза, а при вращении колеса в этой точке происходит быстрый износ металла полоза.
Укороченные продольные направляющие бортики позволяют за счет удлинения носка полоза и соответственно увеличения общей длины полоза не увеличить по сравнению с прототипом общий вес тормозного башмака и не ухудшить направляющие качества бортиков, так как их общая длина остается прежней.
В отличие от упора прототипа тормозного башмака ТУ 32ЦНИИ-72-89-1/94, упор предлагаемого башмака на поверхности соприкосновения с колесом вагона имеет два или более поперечных выреза, преимущественно прямоугольного или трапециевидного сечения, глубиной от 20 до 80% от высоты рабочей части тормозного упора, предназначенных для запрессовки в них вкладышей из антифрикционного материала. В случае необходимости поперечных прорезей может быть один, два, три и более.
В отдельных случаях прорези выполняются с уменьшением площади сечения трапеции от одной стороны тормозного упора к другой с целью упрощения запрессовки и замены вкладышей.
Антифрикционные вкладыши имеют размеры ответные размерам и сечению прорезей упора тормозного башмака (2).
Антифрикционные вкладыши могут быть изготовлены из натуральных и различных композитных материалов, содержащих смазывающие вещества, в т.ч. эмульсионные и другие полимерные материалы, дерева с антифрикционными свойствами, прессованного дерева и прессованных отходов древесины, так называемых ДСП, древесно-слоистых пластиков, фанеры, волокнистых плит и т.п. и т.д., с различными составами пропитки для придания вставкам требуемых антифрикционных свойств, биметаллы.
По результатам опытных испытаний на эффективность антифрикционных свойств, был преимущественно выбран для изготовления вкладышей материал дерево, породы БУК, обладающий природными антифрикционными свойствами, большой плотностью и хорошей гигроскопичностью (впитывание жидкости до 120% своей массы).
Изготовление антифрикционных вкладышей заключается в следующем:
1. После придания вставке необходимых посадочных размеров, вкладыш (дерево) подвергается сушке.
2. После завершения сушки материала вставки, брусочки подвергаются насыщению (при температуре более 50°С) антифрикционными компонентами на основе масел, графита, антифрикционных присадок и т.п.
3. После самопогружения деревянной вставки на дно сосуда с антифрикционным масляным раствором, пропитка завершается. Для ускорения насыщения брусков вставок используются установки для насыщения их под давлением, так называемые автоклавы, центрифуги и т.п.
4. Пропитанный раствором брусок извлекается из масляной ванны и укладывается на просушку и стекание излишек масляной смеси.
5. Протертый брусок (вкладыш) запрессовывается в прорези упора тормозного башмака со снятием излишнего слоя дерева.
Поперечные прорези упора колесопроворотного горочного башмака в сечении преимущественно трапециевидные. Такое сечение позволяет запрессовывать деревянный вкладыш в вырез и удерживать вкладыш в вырезе при динамической нагрузке на него вращающегося сверху вниз колеса вагона.
Принцип действия колесопроворотного горочного башмака с антифрикционными вкладышами заключается в следующем:
При наезде одного колеса колесной пары вагона на башмак с вкладышами, колесо входит в соприкосновение в одном месте с поверхностью упора башмака в другом месте с поверхностью полоза башмака.
При первоначальном надавливании поверхности катания колеса на указанный вкладыш, находящийся в упоре тормозного башмака, происходит выдавливание части антифрикционного состава (принцип швейной масленки) на поверхность упора тормозной колодки и колеса, что сразу снижает коэффициент трения и дает возможность произвести обороты колеса, при этом одновременно производится смазывание и полоза тормозного башмака, что еще больше уменьшает силу трения в этом узле.
Таким образом, колесо на башмаке не заклинивает, колесная пара вращается, и, тем самым, исключается движение второго колеса «юзом» по рельсу, что в свою очередь исключает возможность образования неисправности колеса - «ползуна».
Торможение вагона в этот момент происходит за счет силы трения нижней поверхности полоза башмака о верхнюю поверхность головки рельса.
Как вариант, с целью облегчения веса и исключения запрета эксплуатации тормозного башмака из-за лопнувшей или погнутой ручки (6), предлагается колесопроворотный горочный башмак изготавливать без ручки. Для установки башмака на рельс в настоящее время регулировщики скорости движения вагонов используют специальную вилку, удерживающую башмак под выступы упора.
Для переноски башмака, обратно на тормозную позицию, максимально 15 метров, можно использовать эту же вилку.
Предлагаемое техническое решение при сохранении необходимого эффекта торможения вагонов позволяет устранить указанный недостаток и на 100% исключить вероятность образования ползуна на поверхности катания колеса за счет отсутствия движения «юзом» колеса по рельсу, так как при торможении вагона колесо наезжает на предлагаемый колесопроворотный горочный башмак и вращается на нем, при этом вращается и второе колесо этой колесной пары.
Эффективность предлагаемого башмака по сравнению с аналогом заключается в значительном экономическом эффекте, за счет исключения финансовых потерь, так как при образовании на колесе «ползуна» размером от 1,0 мм и более, вагон дальнейшей эксплуатации не подлежит и направляется в ремонт для замены колесной пары, а колесная пара подвергается дорогостоящему ремонту-обточке обоих колес колесной пары с последующей подборкой необходимого диаметра колесной пары для вагонной тележки. Груз, находящийся в этом неисправном вагоне, подлежит перегрузке в другой вагон, происходит задержка в доставке груза и как следствие этого - штрафные санкции.
Перечень позиций
Фиг.1 Колесопроворотный горочный башмак
1 - удлиненный полоз
2 - тормозной упор
3 - поперечные прорези
4 - антифрикционные вкладыши
5 - крепежные элементы (заклепки)
6 - ручка
7 - скошенный носок
8 - продольные направляющие бортики
9 - пята.