ГЛАВНАЯ ЧАСТЬ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
PRIMARY PART OF RAILWAY VEHICLE BRAKE AIR CONTROL VALVE

Изобретение относится к автоматическим тормозам, преимущественно к приборам торможения железнодорожного транспортного средства.
Известен воздухораспределитель N 270.005, содержащий орган двух давлений (магистральная часть) и орган трех давлений (главная часть).
Воздухораспределитель обеспечивает зарядку тормоза, разрядку его темпом мягкости, торможение с дополнительной разрядкой магистрали и отпуск. Подпружиненный поршень с крышкой корпуса, содержащей отпускной клапан, образуют рабочую камеру. Поверхность поршня с этой стороны достаточно плоская. Со стороны штока расположена золотниковая камера (ЗК). При этом отпускной клапан выполнен в приливе крышки и значительно выступает за ее плоскость. При реализации зарядки напуск воздуха из золотниковой камеры в рабочую камеру производится сначала через питательный дроссель в стенке цилиндра корпуса главной части, а затем напрямую по каналу из рабочей камеры. Канал дополнительной разрядки камеры дополнительной разрядки магистральной части при этом связан с атмосферой через отверстие уравнительного поршня главной части. Для осуществления всех необходимых режимов торможения золотник использует две группы отверстий, а канал дополнительной разрядки при торможении должен быть расположен между двух уплотнительных манжет золотника и имеет давление золотниковой камеры. Однако по разным причинам в этом узле могут наблюдаться отклонения от заданного режима работы, а кроме того, конструкция в целом не оптимальна.
Известен также воздухораспределитель №483М. Конструктивных отличий в главной части от предыдущего не имеет (Асадченко В.Р. Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта. М.: 2002 г., стр.71-75).Сбои в работе золотникового узла
также определяются в основном конструкцией манжетных уплотнений, а при низких температурах - несоответствующим условиям эксплуатации материалом.
Аналогичное техническое решение описано в другом воздухораспределителе (пат. RU №2297931, В60Т 15/18, от 2004.12.23). Усовершенствования, предложенные здесь, конструкции манжетных уплотнений не касались и недостатки золотника в этой части не затрагивались.
Известен также воздухораспределитель, в котором подвижный главный поршень был заменен диафрагмой (Асадченко В.Р. Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта. М.: 2002 г., стр.76-77, №466). Такая конструкция не имеет других возможностей для сообщения двух камер золотниковой и рабочей, кроме устройства дросселя в теле шайб, обжимающих диафрагму с двух сторон, а для перекрытия этого отверстия при заданных режимах служит (нормально открытый) клапан, установленный со стороны рабочей камеры. При этом седло клапана выполнено в верхней шайбе. Нижняя шайба, подпружиненная двумя пружинами, при движении воздействует на конец выступа золотника, заставляя его перемещаться. Диафрагмированная конструкция в то же время позволила сместить отпускной клапан до уровня крышки корпуса. Данная конструкция при всех своих достоинствах не исключает возможности отказа при отпуске в случае заедания золотника, по какой-либо причине. Шайба с изгибами приводит к местным деформациям и, как следствие, к преждевременному разрыву диафрагмы в последствии. Кроме того, шток имеет большие перемещения при работе, что задает сильные растяжения для диафрагмы.
А повышенная хрупкость материала при низких температурах (-50, -60°С) может являться другой основной причиной разрыва упругого элемента конструкции. Также здесь используется обычная конструкция уплотнений золотниковой части.
Техническое решение для воздухораспределителя (пат. RU №2030312, В60Т 15/18, от 1992.05.26, прототип) имеет шайбу, расположенную со стороны золотниковой камеры и выполненную за одно целое со штоком. При этом золотниковая камера и рабочая камера сообщаются через два дросселя, один из которых размещен на входе в осевой канал штока, а второй - на выходе указанного канала в золотниковую камеру. Резиновая диафрагма, использованная здесь, также может повреждаться при изгибе на острых углах корпуса или при потере упругости при низких температурах. Дополнительно можно отметить, что изготовление представленного устройства требует повышенной металлоемкости, а выполнение его разборным усложняет конструкцию. Поэтому возникает необходимость внести некоторые изменения в главную часть воздухораспределителя поршневого типа таким образом, чтобы удовлетворялись нормативные эксплуатационные требования к воздухораспределителю с существующей магистральной частью.
Таким образом, задачей изобретения является создание конструкции главной части воздухораспределителя, которая в полной мере учитывала бы особенности и возможности работы, широко используемой магистральной части и на этой базе упрощение ее конструкции и уменьшение размеров.
Достигается это тем, что подпружиненный главный поршень выполнен такой формы, например тарельчатого с уплотнением, чтобы прилив отпускного клапана не выступал за плоскость крышки, а со стороны главного поршня главной части в штоке расположен клапан с блоком дросселей, выполненный в виде набора шайб, разделенных эластомерными кольцами, и поджатый с одной из сторон стопорной шайбой и позволяющий сообщать золотниковую и рабочую камеры в отпускном положении через эти отверстия, при этом тело клапана с уплотнительным элементом размещено на конце подпружиненного стержня перед основанием-седлом, имеющим направляющее отверстие для стержня, причем пружина расположена между головкой стержня и указанным основанием, а канал со стороны тормозного клапана, выполненного в виде двойного клапана, перекрывающего сообщение тормозного цилиндра с атмосферой одной головкой и одновременно сообщающего его и запасной резервуар другой головкой тормозного клапана, осуществлен укороченным с одним набором отверстий, при этом уплотнительный элемент клапанных головок выполнен в виде эластомерной шайбы или диска с полукруглым кольцеобразным выступом в виде треугольника с сглаженной вершиной и полукруглыми выемками у основания, сжатие которого ограничено краем посадочного места на корпусе указанной головки и обеспечивается уменьшенным усилием поджимающей пружины тормозного клапана.
Кроме того, одна из уплотнительных манжет золотника выполнена двухсторонней, при этом ее расположение однозначно обеспечивает условия, необходимые для разобщения канала камеры дополнительной разрядки с тормозным цилиндром при движении главного поршня со штоком.
А также тем, что в области уплотнения главного и уравнительного поршней имеется обечайка (предохранительное кольцо, ободок, обруч) из фторуглеродного эластомера, а сами уплотнительные манжеты выполнены из фторсиликоного каучука и зафиксированы по меньшему посадочному размеру ограничительной шайбой.
2
2
2
Кроме того, наложены условия на ход поршня и тормозного клапана, которые определяются параметрами пружин главного поршня главной части таким образом, что при ступени торможения 0,6 кгс/см давление в тормозном цилиндре изменяется в пределах 0,8-1,5 кгс/см, а при полном служебном торможении варьируется от 2,8 до 3,8 кгс/см.
Предлагаемый воздухораспределитель отличается от прототипа тем, что реализация тормозного клапана выполнена более надежной из-за присутствия направляющего отверстия и формы уплотнительного элемента. Кроме того, заложено более полное использование возможностей магистральной части (типа исключения дублирования некоторых функций), что способствует упрощению конструкцию воздухораспределителя. Более простая конструкции приводит и к уменьшению габаритов тормозного прибора в целом.
Таким образом, предлагаемый воздухораспределитель соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники не позволило выявить техническое решение, содержащее заявляемые признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа - наличие формы главного поршня, такого устройства обратного клапана и блока дросселей в штоке главной части, для сообщения золотниковой и рабочей камерами в отпускном положении, а также двойного тормозного клапана, который сообщает в тормозном положении запасной резервуар с тормозным цилиндром и перекрывает атмосферное отверстие, расположенное в углублении уравнительного поршня.
На чертеже представлена предлагаемая главная часть воздухораспределителя. Она содержит главный поршень 1 с уплотнением манжетного типа, шток 2, включающий в одной части цилиндрический золотник с манжетами 3 и тормозным клапаном, обратный клапан 4 со стержнем 5, проходящим через выравнивающее отверстие 6 основания-седла 7 со стороны главного поршня. В оголовок 8 стержня 6 опирается пружина 9. Другой конец пружины опирается на поверхность выточки основания-седла 8 со стороны оголовка 9. При отсутствии перемещения главного поршня клапан находится в открытом положении. Перекрытие осуществляется путем контакта уплотнительного элемента 10 к седлу 8 плоской формы, расположенному со стороны дроссельного блока 11. При этом кольцевой выступ в виде треугольника со сглаженной вершиной и полукруглыми выемками у основания уплотнительного элемента клапана 10 (форма использованная и на других уплотнительных элементах главной части) не прожимается до полного деформированного состояния из-за наличия на клапане ограничительного буртика 12 (на вставке), а полукруглые выемки (R-вставки) способствуют равномерной деформации выступающей части уплотнительного элемента при сжатии.
Расстояния между манжетами 3 подобраны в соответствии с режимами работы прибора, задающими ход главного поршня и соответственно золотника. При этом некоторые отверстия выполнены наклонными (например, 13). А одна (несколько) из уплотнительных манжет золотника выполнена(ы) двухсторонней(ми), при этом ее расположение однозначно обеспечивает условия, необходимые для разобщения канала камеры дополнительной разрядки с тормозным цилиндром при движении главного поршня с золотником. В торце осевого канала золотниковой части штока 2 имеется один комплект отверстий 14, который задействован при всех режимах работы главной части. Тормозной клапан выполнен в виде двойного клапана с двумя клапанными головками 15 и 16. Первая из них перекрывает седло в торце штока 2, а вторая  -седло 17, расположенное в углублении уравнительного поршня 18. Главный поршень сбоку закрыт крышкой 19, в приливе которой расположен отпускной клапан 20. Форма главного поршня позволила установить указанный клапан заподлицо с наружной поверхностью крышки. Рабочая камера 21 расположена между крышкой и поршнем, а золотниковая 22 - с обратной стороны поршня и содержит пружину 23. Полость перед уравнительным поршнем обозначена номером 24.
При этом в области уплотнения главного и уравнительного поршней имеется обечайка из фторуглеродного эластомера, а сами уплотнительные манжеты выполнены из фторсиликоного каучука и зафиксированы по меньшему посадочному размеру ограничительной шайбой. Вставка со стороны нерабочей боковой поверхности манжеты придает ей необходимую жесткость.
Воздухораспределитель действует, например, при реализации торможения следующим образом.
В состоянии торможения происходит понижение давления в магистрали и давление воздуха в золотниковой камере 22 уменьшается. При достижении некоторого значения разницы давлений с двух сторон поршня происходит его перемещение и сжатие пружины 23.
2
2
2
На ход поршня и тормозного клапана при этом наложены условия, которые определяются параметрами пружин главного поршня (главной части) таким образом, что при ступени торможения 0,6 кгс/см давление в тормозном цилиндре изменяется в пределах 0,8-1,5 кгс/см, а при полном служебном торможении варьируется от 2,8 до 3,8 кгс/см.
Обратный клапан 4 переходит в закрытое состояние, поэтому рабочая камера 22 и золотниковая камера 23 разобщены посредством указанного клапана 4. Центровка стержня в отверстии основания-седла, а также форма уплотнительного элемента позволяют надежно разобщить указанный канал. Усилия пружины 9 при этом достаточно для поддержания этого состояния.
При перемещении поршня золотник перекрывает канал камеры дополнительной разрядки магистральной части (не показана) и прекращает дополнительную разрядку тормозной магистрали. Далее за счет перекрытия каналов и отверстий магистральной части понижение давления в золотниковой камере осуществляется только через одно отверстие в колпачке атмосферного клапана магистральной части.
Тормозной клапан, расположенный в золотниковой части штока главного поршня, клапанной головкой 17 при перемещении штока упирается в седло 18 уравнительного поршня 19 и разобщает уравнительную полость 24 с атмосферой. Запасной резервуар при этом сообщается с тормозным цилиндром. При достижении некоторого давления в тормозном цилиндре начинается перемещение штока тормозного цилиндра и выполняется торможение.
При экстренном торможении железнодорожного транспортного средства (грузового или пассажирского поезда) в тормозной магистрали давление снижается до нуля. В золотниковой камере магистральной части (не показана) и золотниковой камере 22 главной части железнодорожного транспортного средства давление падает до нуля. Усилием давления в рабочей камере 21 главный поршень 1 с золотником делает полный ход и перемещается до упора в корпус главной части. Отверстия 13 сообщают канал, соединяющий запасной резервуар и тормозной цилиндр. При этом уравнительная полость 24 главной части воздухораспределителя и тормозной цилиндр наполняются сжатым воздухом до предельной величины давления, соответствующей установленному режиму торможения. То есть в тормозном цилиндре обеспечивается предельная величина давления, когда осуществляется экстренное торможение.
Усовершенствования главной части, описанные выше, позволили существенно уменьшить массоразмерные параметры главной части (почти в два раза) при сохранении всех рабочих параметров 483 серии.