УРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПОРШЕНЬ ГЛАВНОЙ ЧАСТИ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и более конкретно касается устройства воздухораспределителей пневматической тормозной магистрали грузовых вагонов подвижного состава железных дорог.
Процесс торможения железнодорожных транспортных средств выполняется путем изменения давления в тормозной магистрали, содержащей воздухораспределитель, посредством которого управляют давлением сжатого воздуха, поступающим в тормозные цилиндры указанных транспортных средства. Такие тормозные системы кроме него оборудованы запасным резервуаром, одним или несколькими тормозными цилиндрами, наполняемыми сжатым воздухом при торможении через воздухораспределитель. Он может иметь до трех переключаемых режимов - «порожний», «средний» и «груженый» с соответствующими изменениями величины давления в тормозном цилиндре. При наличии между воздухораспределителем и тормозным цилиндром авторегулятора тормозных усилий (авторежима) устанавливается средний режим указанного прибора. Воздухораспределитель в свою очередь состоит из главной и магистральной частей, установленных на двухкамерном резервуаре. Воздушное давление поступает в тормозной цилиндр через уравнительный поршень главной части. Режимные пружины воздействуют на этот поршень. От стабильности его работы зависят параметры торможения.
Известна конструкция уравнительного поршня в воздухораспределителе с органом двух давлений пневматической системы, которая содержит, кроме того: запасный резервуар, один или несколько тормозных цилиндров, переключатель порожнего и груженого режимов торможения, дополнительный резервуар, сообщенный через переключатель на порожнем режиме с устройством для регулирования величины давления в тормозном цилиндре на порожнем режиме (регулятор давления) и далее с тормозным цилиндром и отключенный от тормозного цилиндра переключателем на груженом режиме (пат. RU №2127679, В60Т 8/20, 1998.05.20). Здесь используется в воздухораспределителе обычный по конструкции уравнительный поршень, которым могут неодинаково устанавливаться режимы торможения, из-за нечеткой фиксации положения режимных пружин. А объемы дополнительного резервуара, запасного резервуара и тормозного цилиндра связываются определенным соотношением между собой. Такая система на российских железных дорогах в настоящее время не используется из-за применяемого воздухораспределителя с тремя режимами загрузки.
Известен уравнительный поршень воздухораспределителя, состоящего из главной, магистральной частей и двухкамерного резервуара с эксцентриковым переключателем режимов торможения, воздействующего на режимную упорку в главной части (пат. RU №2031025, В60Т 13/24, 1995.03.20). Указанная составная часть, содержащая переключатель, пружины с упоркой и подвижный элемент (деталь под названием уравнительной подвижной перегородки или уравнительного поршня), на которую опираются пружины (наружная и внутренняя), принято называть режимным узлом. Здесь управление давлением сжатого воздуха в тормозном цилиндре осуществляют применением дополнительных воздействий на уравнительный поршень воздухораспределителя. Это реализуется введением в конструкцию устройства дополнительных пружин со стороны расположения режимного валика и увеличением их силы предварительного поджатия. При этом существующая конструкция поршня не фиксирует положение внутренней (средней) пружины при наличии дополнительной. Ее смещение или перекос могут привести к заклиниванию уравнительного поршня. Кроме того, пропускная способность того количества отверстий, через которые поступает воздух в тормозной цилиндр, часто оказывается недостаточной для выполнения зарядки тормозного цилиндра за требуемое время.
Это приводит к недостаточной точности в поддержании величины давления при разных видах загрузки транспортного средства.
Наиболее близким режимному узлу главной части воздухораспределителя по совокупности существенных признаков является устройство, описанное в пат. RU №043514 и пат. RU №2322365. Здесь за счет формы валика эксцентрикового переключателя, воздействующего на режимные пружины, достигнуто разделение тормозных характеристик для порожнего, среднего и груженого режимов. Для этого дополнительно подобрана соответствующая жесткость пружин и модифицирован профиль валика. Конструкция уравнительного поршня в этом решении не видоизменялась, Аналогично выполнена конструкция поршня при установке на тележке воздухораспределителя рядом с авторежимом в соответствии с решениями, описанными в ряде патентов (например, RU №2322367 и др.). Другими словами в более поздних решениях вопрос улучшения этой детали не затрагивался.
То есть возникает необходимость модернизации этой части воздухораспределителя, а именно, уравнительного поршня в режимном узле на конструкцию, хотя бы частично устраняющую вышеизложенный недостатки при сохранении требуемых режимов торможения с одновременным повышением точности поддержания давления в тормозном цилиндре, обычно устанавливаемого после авторежима на вагоне или на тележке(ах) вагона.
Предлагается уравнительный поршень главной части воздухораспределителя для работы в составе этого пневматического прибора. В нем одна из режимных пружин, расположенных между уравнительной подвижной перегородкой (поршнем) главной части и поджимаемых эксцентриковым переключателем и колпачком-упором, устанавливается на посадочное место уравнительного поршня, которое не позволяет ей смещаться относительно оси указанного поршня. То есть ее положение застопорено имеющимся на корпусе поршня ограничительным элементом.
Дополнительно предлагаемый поршень может быть выполнен с составляющими в виде дополнительных отверстий, сообщающими (уравнительную) полость поршня с тормозным цилиндром, способствующими ускоренной зарядке тормозного цилиндра.
Предлагаемая конструкция может иметь как симметричное количество дополнительных отверстий, так и несимметричное.
Кроме того, предлагается модернизация способствующая, более плавному истечению (протеканию) воздуха в области сообщения полости поршня с тормозным цилиндром. Такое изменение конструкции приводит к ускоренной зарядке тормозного цилиндра. Давление останется при этом прежним, так как модификация не касается силовых характеристик пружин, а только их устойчивости относительно опорной поверхности. Таким образом заявляемое устройство решает поставленную задачу создания более надежной конструкции уравнительного поршня главной части используемого для изменений давлений на выходе воздухораспределителя.
Это достигается такими усовершенствованиями конструкции: хвостовик уравнительного поршня имеет диаметр близкий к внутреннему диаметру пружины, в теле поршня дополнительно введены по крайней мере одно дополнительное отверстие, а полость перед указанными отверстиями выполнена увеличенной с уменьшением пневматического сопротивления при передаче давления в тормозной цилиндр. То есть повышение надежного поддержания давления в допустимых границах достигается за счет использования пружины с фиксированным положением относительно опорной поверхности. Кроме того, увеличенное количество отверстий (суммарной площади проходного сечения) и повышение качества проходящего через отверстия воздуха способствует указанному эффекту. В свою очередь это приводит к уменьшению разброса удельных тормозных сил у разных по степени загрузки вагонов и, вследствие этого, повышению плавности и эффективности торможения состава.
Основными отличительными признаками конструкции является то, что именно расположение пружины, при указанных условиях позволяет достичь воспроизводимых характеристик торможения и обеспечивает плавное изменение давления в тормозном цилиндре в зависимости от загрузки. При этом обеспечивается и повышение точности поддержания требуемого давления, так как исключаются разного рода колебания давления при эксплуатации.
Полезная модель поясняется схемами, конкретным примером выполнения и чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная схема режимного узла главной части воздухораспределителя содержащая в составе уравнительный поршень.
На данном этапе усовершенствования касаются конструкции уравнительного поршня. В корпусе 1 режимного узла главной части расположены: уравнительный поршень 2 с наружной от хвостовика 3 пружиной 4, опирающейся на поршень в соответствующих проточках, средняя пружина 5,опирающаяся непосредственно на наружный диаметр хвостовика 3 также колпачок-упор пружины 6, установленной с возможностью сжатия пружин внутри объема между упором 6 и уравнительным поршнем 2.
По оси уравнительного поршня расположено атмосферное отверстие 7 и седло 8, образующие вместе с запорным элементом тормозного клапана 9, размещенного в штоке главного поршня, клапан, соединяющий тормозной цилиндр с атмосферой в открытом состоянии.
Здесь внесены следующие изменения: 1) диаметр хвостовика 3 уравнительного поршня увеличен, и выполнен близким к диаметру внутреннего диаметра пружины 5, 2) одно из дополнительных отверстий 10 показано напротив атмосферного отверстия седла 8 сдвоенного тормозного клапана, 3) Полость 11 в этой области отверстий имеет увеличенный объем за счет уменьшения толщины стенки.
Уравнительный поршень в составе главной части воздухораспределителя работает следующим образом.
При торможении уплотнение подпружиненного клапана 9 плотно прижат к седлу 8 уравнительного поршня 2. Сжатый воздух поступает в тормозной цилиндр (не показан). Давление в тормозном цилиндре определяется положением уравнительного поршня. При отпуске клапан 9 отходит от седла на уравнительном поршне, и сжатый воздух выходит в атмосферу.
Положение уравнительного поршня определяется давлением, передаваемым в направлении тормозного цилиндра и усилием пружин 4 и 5, действующими на него. Кроме того, давление в тормозном цилиндре, как выше было сказано, определяется положением штока главного поршня. Перемещение уравнительного поршня 2 зависит от режима торможения (служебного или экстренного), а именно от количества пружин, подключаемых переключателем режимов. Также оно связано с перемещением штока главного поршня в зависимости от ступени торможения (выполнено ли разобщение тормозного цилиндра с атмосферой и его сообщении с запасным резервуаром до требуемого давления)
Усовершенствованная конструкция уравнительного поршня главной части в итоге практически будет действовать под действием сил давления передаваемых на него в рабочих условиях. Увеличенный диаметр хвостовика и его длина не позволяет пружине менять свое положение при режиме ее не загрузки. А это обеспечивает постоянство ее положение при рабочем состоянии.
Увеличенная полость перед отверстиями, связывающими тормозной цилиндр с зарядным резервуаром способствует более плавному изменению давления, и их увеличенное количество содействует более быстрой зарядке цилиндра.
Результат предложенного усовершенствования конструкции более надежная работа этого пневматического прибора.
Предлагаемое устройство было реализовано следующим образом. В главной части воздухораспределителя усл.270-023 уравнительный поршень изготавливался с увеличенным диаметром хвостовика и его длиной. Количество отверстий доводилось до 4 вместо двух, а полость перед ними изготавливалась с большим объемом.
Достигаемый технический результат, как показали данные проведенных испытаний, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле модели.
Таким образом, выполненное усовершенствование уравнительного поршня главной части приводит к повышению надежности тормозного прибора с одновременным повышением его пневматических характеристик и расширением технических возможностей.