ТОРМОЗНАЯ РЫЧАЖНАЯ ПЕРЕДАЧА ТРЁХОСНОЙ ТЕЛЕЖКИ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
BRAKE LEVER GEAR OF THREE-AXLE BOGIE TRUCK OF RAIL VEHICLE

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается устройства тормозных рычажных передач трехосных тележек рельсовых транспортных средств.
Известна тормозная рычажная передача трехосной тележки вагона, содержащая тормозной цилиндр, шарнирно связанный с его штоком и с продольной тягой горизонтальный рычаг, средняя часть которого шарнирно связана с рамой вагона, а также подвешенные на раме тележки триангели с установленными на них башмаками с тормозными колодками, шарнирно соединенные с вертикальными рычагами, при этом вертикальные рычаги крайних и средней осей тележки объединены в единый механизм посредством шарнирно соединенных с ними и между собой тяг, распорки и двуплечих рычагов, шарнирно связанных с рамой тележки, снабженная дополнительным двуплечим рычагом, нижней продольной тягой и шарнирно подвешенным на раме вагона распределительным рычагом, один конец которого через тягу шарнирно связан с вертикальным рычагом крайней оси, а другой - шарнирно соединен с нижней продольной тягой, которая через дополнительный двуплечий рычаг шарнирно соединена с тягой, связанной с вертикальным рычагом противоположной крайней оси, при этом средняя часть распределительного рычага шарнирно связана с продольной тягой горизонтального рычага /1/.
Недостатком известной тормозной рычажной передачи трехосной тележки вагона является последовательная передача усилия от одного тормозного цилиндра на тормозные колодки и колеса трех осей тележки и обусловленная этим необходимость применения в тормозной рычажной передаче большого количества звеньев и шарнирных соединений, снижающих ее КПД и эффективность действия тормоза вагона.
Другой недостаток тормозной рычажной передачи трехосной тележки вагона с последовательной передачей усилия - неравномерный наклон вертикальных рычагов по мере износа колодок, в результате которого снижается сила нажатия колодок на средней и особенно на дальней от тормозного цилиндра колесной паре.
Кроме того, одностороннее тормозное нажатие на первой и третьей колесных парах известной трехосной тележки вызывает дополнительный крутящий момент на осях этих колесных пар, а большое усилие на тормозные колодки крайних колесных пар при одностороннем нажатии по сравнению с двухсторонним нажатием, примененном на средней колесной паре, приводит к снижению коэффициента трения между колодками и колесами первой и третьей колесных пар, а также к неравномерному и повышенному износу колодок.
Также недостатком тормозной рычажной передачи с последовательной передачей усилия от одного тормозного цилиндра является невозможность исключения ручных регулировок в эксплуатации, которые кроме повышения трудоемкости для персонала, еще и снижают безопасную эксплуатацию из-за вероятности несвоевременного выявления необходимости проведения регулировки. Расположение тормозного цилиндра, шарнирной подвески распределительного рычага, средней части горизонтального рычага на раме вагона не только усложняет регулировку тормозной рычажной передачи трехосной тележки, но и ограничивает динамику прохождения вагона в кривых малого радиуса.
Известна тормозная рычажная передача тележки железнодорожного транспортного средства, состоящая из двух колесных пар, буксового подвешивания, сварной рамы, надрессорной балки сварной конструкции, скользунов, упругих элементов центрального подвешивания, установленных на подрессорной балке, подвешенной к раме посредством наклонных люлечных подвесок и валиков, тормозной рычажной передачи, выполненной в виде независимых друг от друга механизмов, передающих усилие от одного тормозного цилиндра, размещенного на раме тележки, на оба колеса одной колесной пары /2/.
Однако, тормозная рычажная передача, примененная в известной тележке железнодорожного транспортного средства не обеспечивает равномерное нажатие всех четырех тормозных колодок на колесной паре от действия одного тормозного цилиндра, поскольку передача усилия на три из четырех тормозных колодок, воздействующих на колесную пару, передается через нижние плечи двух продольных траверс, соединенных между собой одной затяжкой с устроенной в ней муфтой, необходимой для периодических ручных регулировок в эксплуатации для поддержания нормативного зазора между тормозными колодками и колесами. Расположение затяжки с регулировочной муфтой находится в конструктиве рамы тележки ниже продольной оси колесной пары внутри рельсовой колеи, что затрудняет контроль за ее состоянием и усложняет регулировку тормозной рычажной передачи, увеличивает трудоемкость регулировки, а отсутствие в тормозной рычажной передаче тележки регулятора для автоматического поддерживания зазора между тормозными колодками и колесами снижает уровень безопасной эксплуатации железнодорожного транспортного средства.
Известна тормозная рычажная передача трехосной тележки локомотива, принятая за прототип, смонтированная на раме трехосной тележки и состоящая из четырех одинаковых по конструкции механизмов, каждый из которых управляется индивидуальным тормозным цилиндром, и содержит вертикальные рычаги первого и второго рода, шарнирно соединенные между собой элементами связи, выполненными в виде тормозных тяг и винтовой стяжки, снабженных подвесками к раме тележки, возвратной пружины, тормозного вала и трех башмаков с тормозными колодками. Усилие от тормозного цилиндра передается на три тормозные колодки, расположенные с одной стороны рамы тележки /3/.
Недостатком известной тормозной рычажной передачи трехосной тележки является размещение винтовой стяжки, выполняющей функцию тяги для передачи усилия на тормозную колодку, воздействующую на колесо средней колесной пары и одновременно предназначенной для регулировки выхода штока тормозного цилиндра ниже оси колесной пары тележки, что затрудняет персоналу контролировать ее состояние, усложняет регулировку выхода штока тормозного цилиндра, увеличивает трудоемкость и повышает уязвимость винтовой стяжки от воздействия возможных посторонних предметов в эксплуатации.
Другими недостатками являются наличие возвратной пружины, усложняющей конструкцию тормозной рычажной передачи тележки, а также отсутствие отдельного или встроенного в тормозной цилиндр регулятора для автоматического поддержания нормативного зазора между тормозными колодками и колесами, что снижает уровень безопасной эксплуатации железнодорожного транспортного средства, оборудованного данными тележками.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности и надежности работы тормозной рычажной передачи трехосной тележки рельсового транспортного средства, упрощение конструкции и повышение КПД в результате применения четырех одинаковых независимых механизмов, расположенных в конструктиве рамы тележки для передачи усилий от тормозных цилиндров на тормозные колодки с двухсторонним нажатием на каждое колесо, обеспечивающих равномерное нажатие и износ тормозных колодок, автоматическое регулирование и поддержание нормативных зазоров между тормозными колодками и колесами.
Указанный технический результат достигается тем, что в тормозной рычажной передаче трехосной тележки рельсового транспортного средства, состоящей из четырех одинаковых независимых механизмов, размещенных по два на боковых сторонах рамы тележки, каждый из которых содержит тормозной цилиндр, шток которого шарнирно соединен с головным вертикальным рычагом, жестко закрепленным на одном конце горизонтального вала, установленного поперек рамы тележки с возможностью вращения во втулках, закрепленных в опорах рамы тележки, на другом конце которого жестко закреплен тыловой вертикальный рычаг, шарнирно соединенный посредством продольных тяг и затяжки с последовательно расположенными вертикальными двуплечими рычагами, охватывающими колеса и нижними плечами подвижно соединенными с поперечными тормозными балками с установленными на их концах поворотными башмаками и тормозными колодками, закрепленными подвесками к раме тележки, каждый независимый механизм установлен с возможностью выполнения передачи усилия от тормозного цилиндра, содержащего встроенный регулятор выхода штока на три тормозные колодки, две из которых установлены с возможностью воздействия на противоположные стороны колеса крайней колесной пары, а третья тормозная колодка установлена с возможностью воздействия на сторону колеса средней колесной пары, обращенной к крайней колесной паре, при этом продольные тяги расположены выше продольных осей колесных пар, а в затяжке между вертикальными двуплечими рычагами, расположенной над крайней колесной парой, выполнены отверстия для перестановки в них соединительной оси из продольного паза поводка, шарнирно закрепленного на оси мертвой точки вертикального двуплечего рычага средней колесной пары.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:
- на фиг. 1 изображена трехосная тележка с размещенными на ее раме четырьмя одинаковыми независимыми механизмами тормозной рычажной передачи;
- на фиг. 2 изображены два независимых механизма тормозной рычажной передачи с поперечными тормозными балками;
- на фиг. 3 изображен выносной элемент А фиг. 2.
Тормозная рычажная передача трехосной тележки рельсового транспортного средства (фиг. 1) состоит из четырех одинаковых независимых механизмов 1, размещенных по два на боковых сторонах рамы 2 трехосной тележки, каждый из которых содержит тормозной цилиндр 3, шток 4 которого шарнирно соединен с головным вертикальным рычагом 5 (фиг. 2), жестко закрепленным на одном конце горизонтального вала 6, установленного поперек рамы 2 тележки с возможностью вращения во втулках 7, закрепленных в опорах 8 рамы 2 тележки. На другом конце вала 6 жестко закреплен тыловой вертикальный рычаг 9, шарнирно соединенный посредством продольных тяг 10 и затяжки 11 с последовательно расположенными вертикальными двуплечими рычагами 12, охватывающими колеса 13 и нижними плечами 14 подвижно соединенными с поперечными тормозными балками 15 с установленными на концах поворотными башмаками 16 и тормозными колодками 17, закрепленными подвесками 18 к раме 2 тележки.
Тормозной цилиндр 3 каждого независимого механизма 1, содержит встроенный регулятор выхода штока 19 и установлен с возможностью выполнения передачи усилия на три тормозные колодки 17, две из которых установлены с возможностью воздействия на противоположные стороны колеса 13 крайней колесной пары 20, а третья тормозная колодка 17 установлена с возможностью воздействия на сторону колеса 13 средней колесной пары 21, обращенной к крайней колесной паре 20. Продольные тяги 10 расположены выше продольных осей колесных пар 20 и 21.
В затяжке 11, между вертикальными двуплечими рычагами 12, расположенной над крайней колесной парой 20, выполнены отверстия 22 (рис. 3) для возможности перестановки в них соединительной оси 23 из продольного паза 24 поводка 25, шарнирно закрепленного на оси мертвой точки 26 вертикального двуплечего рычага 12 средней колесной пары 21.
Тормозная рычажная передача трехосной тележки рельсового транспортного средства работает следующим образом.
При торможении сжатый воздух от воздухораспределителя или другого устройства, управляющего давлением в тормозных цилиндрах рельсового транспортного средства, поступает одновременно в каждый тормозной цилиндр 3 четырех одинаковых независимых механизмов 1, размещенных по два на боковых сторонах рамы 2 тележки. При этом выходит шток 4 тормозного цилиндра 3 с усилием, которое передается на головной вертикальный рычаг 5, поворачивая его вокруг оси горизонтального вала 6, вращающегося во втулках 7, закрепленных в опорах 8 рамы 2 тележки. Крутящий момент на валу 6 передается на тыловой вертикальный рычаг 9, который поворачивается и через продольные тяги 10 и затяжку 11 воздействует на последовательно расположенные вертикальные двуплечие рычаги 12, нижние плечи 14 которых при повороте вокруг своих мертвых точек перемещают поперечные тормозные балки 15 с установленными на концах поворотными башмаками 16 и тормозными колодками 17, которые прижимаются к поверхности катания колес 13, создавая тормозную силу между колесами и рельсами.
При отпуске тормоза сжатый воздух из тормозного цилиндра 3 выпускается в атмосферу и под действием отпускной пружины тормозного цилиндра 3 шток 4 возвращается в исходное положение, а вместе со штоком 4 возвращаются в исходное положение все элементы тормозной рычажной передачи трехосной тележки рельсового транспортного средства.
В процессе эксплуатации после многократных торможений зазор между колесами 13 и тормозными колодками 17 из-за износа последних увеличивается и соответственно увеличивается выход штока 4 тормозного цилиндра 3. При увеличении выхода штока 4 больше нормативного автоматически приводится в действие встроенный в тормозной цилиндр 3 регулятор 19 выхода штока, который компенсирует увеличение зазора между колесами 13 и тормозными колодками 17 трехосной тележки рельсового транспортного средства.
Для устранения наклонов вертикальных двуплечих рычагов 12, влияющих на снижение силы нажатия тормозных колодок 17, которые появляются в результате уменьшения диаметра колес 13 после их плановой обточки в эксплуатации для восстановления профиля круга катания колеса 13, предусмотрена перестановка соединительной оси 23, установленной в продольном пазе 24 поводка 25, в отверстиях 22, выполненных в затяжке 11.
Закрепление поводка 25 одним концом на оси 26 мертвой точки вертикального двуплечего рычага 12 средней колесной пары 21 упрощает компоновку и облегчает сборку тормозной рычажной передачи в раме 2 трехосной тележки рельсового транспортного средства, обеспечивая при этом не взаимодействие поводка 25 с ее элементами.
Таким образом, предложенное техническое решение по устройству тормозной рычажной передачи трехосной тележки рельсового транспортного средства позволяет повысить эффективность и надежность работы тормозной рычажной передачи трехосной тележки рельсового транспортного средства, упростить конструкцию и повысить КПД в результате применения четырех одинаковых независимых механизмов, расположенных в конструктиве рамы тележки для передачи усилий от тормозных цилиндров на тормозные колодки с двухсторонним нажатием на каждое колесо, обеспечивающих равномерное нажатие и износ тормозных колодок, автоматическое регулирование и поддержание нормативных зазоров между тормозными колодками и колесами.
Предлагаемая тормозная рычажная передача трехосной тележки рельсового транспортного средства может быть применена на пассажирских и грузовых вагонах, моторвагонном и специальном подвижном составе, а также на скоростном подвижном составе, где особенно требуется стабильный КПД, высокая эффективность и надежность работы тормозной рычажной передачи.
Источники информации:
1. RU, патент на изобретение №221933 С1 «Тормозная рычажная передача трехосной тележки вагона», МПК В61Н 13/20, опубл. 20.11.1998.
2. RU, патент на изобретение №2573100 С1 «Тележка железнодорожного транспортного средства», МПК B61F 3/08, B61F 5/04, B61F 5/06, В61Н 1/00, опубл. 20.01.2016.
3. З.Х. Нотик. Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ, ЧМЭЗЭ: Пособие машинисту. - М.: Транспорт, 1996. - С. 34-37, рис. 16.