ДАТЧИК ЗАГРУЗКИ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспортного машиностроения. В частности, рассматривается конструкция датчика загрузки, являющегося автоматическим регулируемым весоизмерительным устройством, используемым в железнодорожном транспорте.
Датчик загрузки предназначен для непрерывного измерения нагрузки железнодорожного транспортного средства и передачи выходного давления воздуха, используемого для торможения, в зависимости от механического воздействия доли загрузки транспортного средства. Нагрузка транспортного средства действует непосредственно на датчик загрузки без использования промежуточных связей. Это обеспечивает точное действие, избавляет от технического обслуживания и облегчает установку. Датчик загрузки характеризуется достаточно низким потреблением воздуха.
Датчик загрузки может использоваться в системах подвески тележки с цилиндрическими пружинами либо с листовыми рессорами. Существует два типа передачи нагрузки от транспортного средства до датчика загрузки. Нагрузка может быть передана следующим образом.
- на транспортном средстве, имеющем пружинную подвеску, датчик загрузки расположен между спиральной пружиной и рамой тележки. Поддерживающая пружина расположена на упоре, который опирается в сферическую поверхность в датчике загрузке.
- на транспортном средстве, имеющем рессорную подвеску, нагрузка транспортного средства передается с помощью рычага и толкателя. Поскольку отклонения в передаточных элементах может привести к значительным отклонениям в выходном давлении - должны быть предусмотрены некоторые средства коррекции.
Известен датчик загрузки, предназначенный для непрерывного измерения нагрузки железнодорожного транспортного средства и передачи выходного давления воздуха, используемого для торможения, содержащий корпус, в нижней части которого выполнена открытая полость, в которой размещен с возможностью перемещения упор и упругодеформируемый диск, установленный с опиранием по периферии с двух сторон на кольца, одно из которых размещено в кольцевой выемке упора, в центральной части корпуса сформирована полость, сообщенная через канал, в котором установлен с опиранием на указанный диск толкатель, с полостью, в которой размещен упругодеформируемый диск, в полости этой центральной части корпуса размещен диск, установленный с опиранием на закрепленную в корпусе по периферии диафрагму, а в верхней части корпуса выполнен первый канал, сообщенный с полостью над диафрагмой и в которой установлен обратный клапан для выдачи воздушного давления в тормозную магистраль железнодорожного транспортного средства, и сообщенный с полостью над диафрагмой второй канал, в котором установлен контактирующий с диафрагмой шток, подпружиненный в сторону прижатия штока к диафрагме, при этом над штоком в стенке канала выполнено отверстие для сообщения с магистралью подачи воздушного давления и размещен подпружиненный в сторону штока седловидный клапан для перекрытия указанного отверстия и сообщения между первым и вторым каналами, толкатель и шток установлены один над другим во втулке, имеющей в стенке отверстие для сообщения с магистралью подачи воздушного давления (см. «Description Weighing Valve WM», описание компании KNORR-BREMSE, DE, 2010, копия прилагается).
Недостаток данного датчика заключается в том, что на пневматический регулятор, состоящий из штока с седловидным клапаном, передаются достаточно большие нагрузки от диафрагмы. Но пружина седловидного клапана размещена последовательно с ножкой этого клапана и опирается на торец этой ножки. В связи с такой компоновкой пружина выполнена маленького диаметра и размещена в отверстии с зазоров по отношению к стенке этого отверстия. Так как процесс нагружения седловидного клапана носит колебательный характер, то в процессе эксплуатации возможен сход пружины с торца ножки. Этот перекос не нарушает функциональность всего клапана, но приводит к появлению ошибки в раннем или позднем срабатывании седла этого клапана. Размещенный в нижней полости упругодеформируемый диск выполнен с центральным отверстием, используемым для посадки толкателя и его центровки. Но, сам упор в этой полости расположен в плавающем состоянии, то есть самоустанавливается по отношению к стенке этой полости при приложении к нему внешней нагрузки. Если толкатель установлен в центральном отверстии, то и он имеет боковые смещения. А толкатель установлен в сквозном канале, что приводит к его боковым смещениям в этом канале и контактированию со стенкой этого канала. Такие перемещения нежелательны, так как вносят ошибки в точке начала срабатывания пневматического регулятора. В свою очередь это приводит так же к тому, что давление от толкателя через диск или пластину передается на диафрагму не в ее геометрическом центре, а в точке, смещено от этого центра.
Все изложенное указывает, что в известном решении присутствуют конструктивные особенности, которые снижают эксплуатационную надежность и точность отработки сигнала появления нагрузки.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности и технологичности конструкции.
Указанный технически результат достигается тем, что в датчике загрузки, предназначенном для непрерывного измерения нагрузки железнодорожного транспортного средства и передачи выходного давления воздуха, используемого для торможения, содержащем корпус, в нижней части которого выполнена открытая полость, в которой размещен с возможностью перемещения упор и упругодеформируемый диск, установленный с опиранием по периферии с двух сторон на кольца, одно из которых размещено в кольцевой выемке упора, в центральной части корпуса сформирована полость, сообщенная через канал, в котором установлен с опиранием на указанный диск толкатель, с полостью, в которой размещен упругодеформируемый диск, в полости этой центральной части корпуса размещен диск, установленный с опиранием на закрепленную в корпусе по периферии диафрагму, а в верхней части корпуса выполнен первый канал, сообщенный с полостью над диафрагмой и в которой установлен обратный клапан для выдачи воздушного давления в тормозную магистраль железнодорожного транспортного средства, и сообщенный с полостью над диафрагмой второй канал, в котором установлен контактирующий с диафрагмой шток, подпружиненный в сторону прижатия штока к диафрагме, при этом над штоком в стенке канала выполнено отверстие для сообщения с магистралью подачи воздушного давления и размещен подпружиненный в сторону штока седловидный клапан для перекрытия указанного отверстия и сообщения между первым и вторым каналами, толкатель и шток установлены один над другим во втулке, имеющей в стенке отверстие для сообщения с магистралью подачи воздушного давления, пружина седловидного клапана размещена вокруг ножки клапана с упором в его седло, в открытой полости нижней части, в которой размещен упор, на корпусе закреплен кольцевой ограничитель перемещения упора из этой полости, торец штока со стороны контакта с упругодеформируемым диском и торец толкателя со стороны контакта с диафрагмой выполнены плоскими для образования контактной площадки у каждого.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием совокупности существенных признаков, достаточной для достижения заявленного технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственным, но наглядно демонстрирует возможность достижения заявленного технического результата.
На фиг. 1 - датчик загрузки в положении равновесия;
фиг. 2 - датчик загрузки при воздействии механического усилия Q;
фиг. 3 - датчик загрузки при снятии механического усилия Q.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция датчика загрузки, предназначенного для непрерывного измерения нагрузки железнодорожного транспортного средства и передачи выходного давления воздуха, используемого для торможения, в зависимости от механического воздействия доли загрузки транспортного средства.
В общем случае, датчик загрузки (фиг. 1) содержит корпус 1, в нижней части которого выполнена открытая полость, в которой размещен с возможностью перемещения упор 2 и упругодеформируемый диск 3, установленный с опиранием по периферии с двух сторон на кольца 4 и 5, одно 4 из которых размещено в кольцевой выемке упора 2. В открытой полости нижней части, в которой размещен упор 2, на корпусе 1 закреплен кольцевой ограничитель 6 перемещения упора из этой полости. Этот ограничитель 6 не позволяет упору выпасть из полости при монтаже его в ходовую тележку или демонтаже.
В центральной части корпуса сформирована полость 7, сообщенная через канал 8, в котором установлен с опиранием на указанный диск 3 толкатель 9, с полостью, в которой размещен упругодеформируемый диск 3. В полости 7 этой центральной части корпуса размещен диск или пластина 10, установленный с опиранием на закрепленную в корпусе по периферии диафрагму 11. В верхней части корпуса выполнен первый канал 12, в котором сформирован выпускной клапан К2. Этот канал сообщен с полостью над диафрагмой и в нем установлен обратный клапан 13 для выдачи воздушного давления в тормозную магистраль Т железнодорожного транспортного средства.
С этой полостью над диафрагмой сообщен второй канал 14, в котором сформирован впускной клапан К1. В этом канале установлен контактирующий с диафрагмой 11 шток 15, подпружиненный в сторону прижатия штока к диафрагме. Над штоком в стенке канала выполнено отверстие для сообщения с магистралью R подачи воздушного давления и размещен подпружиненный в сторону штока седловидный клапан 16 для перекрытия указанного отверстия и сообщения между первым 12 и вторым 14 каналами. Толкатель и шток установлены один над другим в стаканообразной втулке 17, имеющей в стенке отверстие для сообщения с магистралью R подачи воздушного давления.
Пружина седловидного клапана размещена вокруг ножки клапана с упором в его седло. А торец штока со стороны контакта с упругодеформируемым диском и торец толкателя со стороны контакта с диафрагмой выполнены плоскими для образования контактной площадки у каждого. Размещение пружины охватывающей седловидный клапан позволяет использовать пружины достаточного размера, что повышает ее эксплуатационную надежность и исключает соскакивание пружины с клапана. А выполнение контактных частей штока и толкателя плоскими в виде опорных (контактных) площадок позволяет гарантировать не только контакт, но и исключает перекосы в клапанной части. Это так же влияет на долговечность и надежность датчика.
Функционально датчик загрузки (фиг. 1) состоит из пневматического регулятора и механического редуктора тормозного усилия. Внутри изделия расположен упругий диск 3 типа мембраны, который зафиксирован между двумя кольцами 4 и 5, служащими опорными поверхностями. При воздействии механического усилия Q на упор 2, диск 3 выгибается под действием нагрузки и передает усилие на толкатель 9. Толкатель 9 взаимодействует с диском или пластиной 10, которая в свою очередь действует против пневматически управляемой диафрагмы 11.
Пневматический регулятор состоит из впускного клапана К1 и выпускного клапана К2
Диаметр кольца 4 может изменяться для получения различных передаточных чисел. Таким образом получают различные типы характеристик в изделии.
Зарядка порожнего транспортного средства (фиг. 1).
Нагрузка транспортного средства воздействует на датчик загрузки через упор 2 и кольцо 4 на диск 3. В результате диск 3 выгибается наружу и перемещает толкатель 9, диск или пластину 10, диафрагму 11, шток 15 и гнездо клапана 16 вверх. Одновременно клапан К1 открывается, а клапан К2 закрывается. Сжатый воздух из вспомогательного резервуара по магистрали R течет через впускной клапан К1, заполняет полость над диафрагмой 11, проходит через обратный клапан 13 и поступает в линию выхода - в тормозную магистраль Т. Зарядка продолжается до тех пор, пока пневматическое усилие над диафрагмой сравняется с механическим воздействием Q на упор (фиг. 1). Далее диск 3 возвращается в центральное положение. Впускной клапан К1 закрывается, выпускной клапан К2 закрыт.
Зарядка при загрузке транспортного средства (фиг. 2).
Когда транспортное средство загружено, механическое усилие Q на датчик загрузки возрастает и пневматическое и механическое усилия перестают быть в равновесии. Увеличение механического усилия Q на диск или пластину 10 диафрагмы 11 преодолевает пневматическое усилие над диафрагмой. Шток (поз. 8) движется вверх, впускной клапан К1 открывается. Сжатый воздух от вспомогательного резервуара по магистрали R течет в полость над диафрагмой и через обратный клапан 13 попадает в линию выхода - в магистраль Т. Следовательно, баланс сил между механической и пневматической сторонами восстанавливается. Датчик загрузки приходит в положение равновесия, формируя выходное давление в зависимости от нагрузки транспортного средства.
Выпуск воздуха при разгрузке транспортного средства (фиг. 3).
При снятии механического усилия Q с датчика загрузки транспортное средство считается разгруженным. Нарушается баланс сил между пневматическим и механическим усилиями. Пневматическое усилие на диск или пластину 10 диафрагмы 11 становится больше, чем противоположное механическое усилие Q и происходит движение толкателя 9 вниз, воздействуя на диск 3. Шток следует за движением диска или пластины 10 диафрагмы 11 под действием пружины сжатия. Выпускной клапан К2 открыт.Выходное давление в магистрали Т разряжается через дроссельное отверстие 18 в обратном клапане 13 и попадает в полость над диафрагмой 11, которое выводится через дроссельное отверстие 19 в выпускном клапане К2, попадая в атмосферу. Далее толкатель и шток движутся вверх, выпускной клапан К2 закрывается, когда восстанавливается баланс между механическими и пневматическими усилиями.
Питание утечек
При потерях выходного давления датчик загрузки способен действовать так, чтобы их восполнять. Сжатый воздух быстро пополняется через обратный клапан 13.
Настоящая полезная модель промышленно применима, обладает технологичностью и такими конструктивными особенностями, которые исключают перекосы подвижных частей при силовом нагружении.