ТОРМОЗНАЯ РЫЧАЖНАЯ ПЕРЕДАЧА ВОСЬМИОСНОГО ВАГОНА
EIGHT-MOUNTED AXLE BRAKING LEVER CAR TRANSMISSION

Изобретение относится к области тормозного оборудования железнодорожного подвижного состава, преимущественно восьмиосных грузовых вагонов любых типов.
Общеизвестно, тормозная рычажная передача восьмиосного вагона для передачи силы от одного тормозного цилиндра на тормозные колодки всех восьми колесных пар имеет сложную конструкцию с большим количеством шарнирно соединенных между собой тяг, рычагов и затяжек. Значительная доля силы, создаваемой тормозным цилиндром, затрачивается на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях тормозной рычажной передачи, что уменьшает силы прижатия тормозных колодок к колесным парам и, как следствие, увеличивает тормозной путь.
Проблема известных тормозных рычажных передач заключается в значительном тормозном пути, ограничивающем скорости движения восьмиосных вагонов.
Известна тормозная рычажная передача восьмиосного вагона, которая обеспечивает передачу усилия от одного тормозного цилиндра на все тормозные колодки вагона и используется в основном на восьмиосных полувагонах для перевозки твердых грузов [Расчет и проектирование пневматической и механической части тормозов вагонов: Учебное пособие для вузов ж.д. транспорта / П.С. Анисимов, В.А. Юдин, A.M. Шамаков, С.Н. Коржин; Под ред. П.С. Анисимова. - М., 2005 г. - 248 с., стр.115, 117].
Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона содержит взаимодействующие с колесами вагона тормозные колодки, предназначенные для создания тормозной силы на колесах вагона, тормозной цилиндр, закрепленный на раме или кузове вагона, предназначенный для создания силы прижатия тормозных колодок к колесам вагона, и рычажную систему восьмиосного вагона, предназначенную для передачи силы от тормозного цилиндра к тормозным колодкам.
Рычажная система восьмиосного вагона является симметричной относительно тормозного цилиндра и включает рычажную систему тормозного цилиндра, установленные с противоположных сторон от тормозного цилиндра две рычажные системы четырехосных тележек, каждая из которых в свою очередь содержит рычажные системы внутренней и наружной двухосных тележек и обводную рычажную систему, предназначенную для обвода узла соединения четырехосной тележки с кузовом вагона.
Рычажная система тормозного цилиндра расположена в горизонтальной плоскости и образована двумя тягами, установленными на продольной оси симметрии вагона, передним и задним горизонтальными рычагами, соединенными между собой средними точками затяжкой горизонтальных рычагов. Одни концы переднего и заднего горизонтальных рычагов шарнирно соединены с тягами рычажной системы тормозного цилиндра. Другой конец переднего горизонтального рычага шарнирно закреплен на штоке тормозного цилиндра, а другой конец заднего горизонтального рычага - на задней крышке тормозного цилиндра.
Рычажная система каждой двухосной тележки установлена на продольной оси симметрии вагона и содержит расположенные в вертикальной плоскости ведомый и ведущий рычаги, объединенные нижними концами затяжкой вертикальных рычагов.
Обводная рычажная система представляет собой расположенные в вертикальной плоскости балансир, две обводные тяги, два обводных рычага, объединенные нижними концами обводной затяжкой, а верхними концами шарнирно связаны с обводными тягами.
Верхние концы ведомых рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно закреплены на рамах двухосных тележек. Верхние концы ведущих рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно соединены обводной рычажной системой.
Причем верхний конец ведущего рычага рычажной системы наружной двухосной тележки непосредственно шарнирно соединен с одной обводной тягой обводной рычажной системы, а верхний конец ведущего рычага рычажной системы внутренней двухосной тележки соединен с другой обводной тягой обводной рычажной системы посредством балансира. Средняя точка балансира каждой рычажной системы четырехосной тележки шарнирно соединена с тягой рычажной системы тормозного цилиндра.
Средние точки ведомого и ведущего рычагов рычажной системы каждой двухосной тележки шарнирно закреплены на балках с тормозными колодками. Средние точки обводных рычагов обводной рычажной системы шарнирно закреплены на раме четырехосной тележки.
Известная тормозная рычажная передача восьмиосного вагона работает следующим образом.
При торможении в тормозном цилиндре создается сила, под действием которой передний горизонтальный рычаг рычажной системы тормозного цилиндра поворачивается вокруг своего среднего шарнира, перемещая за собой первую тягу рычажной системой тормозного цилиндра по направлению к тормозному цилиндру. Вслед за тягой перемещается балансир, который поворачивается вокруг своего верхнего шарнира. При этом ведущий рычаг внутренней двухосной тележки поворачивается вокруг своего нижнего шарнира, а средний шарнир рычага вместе с тормозной балкой и тормозными колодками перемещается по направлению к тормозному цилиндру. Это приводит к прижатию тормозных колодок к первой от тормозного цилиндра колесной паре вагона. После прижатия этих колодок средний шарнир ведущего рычага внутренней двухосной тележки становится неподвижным, и дальнейший поворот ведущего рычага внутренней двухосной тележки происходит вокруг этого шарнира.
В результате затяжка вертикальных рычагов внутренней двухосной тележки смещается по направлению от тормозного цилиндра, поворачивая ее ведомый рычаг вокруг верхнего шарнира и тем самым перемещая средний шарнир с тормозной балкой и тормозными колодками ко второй от тормозного цилиндра колесной паре внутренней двухосной тележки. После прижатия колодок к колесным парам внутренней двухосной тележки рычажная система этой тележки становится неподвижной.
При дальнейшем перемещении первой тяги рычажной системы тормозного цилиндра балансир поворачивается вокруг нижнего шарнира и перемещает одну обводную тягу обводной рычажной системы по направлению к тормозному цилиндру. Обводные рычаги поворачиваются вокруг своих средних шарниров, и перемещают по направлению к тормозному цилиндру другую обводную тягу. Перемещение последней вызывает движение ведущего рычага наружной двухосной тележки.
Рычажная система наружной двухосной тележки при торможении работает аналогично внутренней, и вначале тормозные колодки прижимаются к третьей от тормозного цилиндра колесной паре вагона, а затем к четвертой.
После прижатия колодок ко всем колесным парам четырехосной тележки рычажная система ее становится неподвижной, и перемещение первой тяги рычажной системы тормозного цилиндра прекращается.
При дальнейшем перемещении штока тормозного цилиндра передний горизонтальный рычаг поворачивается вокруг шарнира, соединяющего его с первой тягой рычажной системы тормозного цилиндра, перемещая затяжку горизонтальных рычагов и поворачивая задний горизонтальный рычаг.
Поворот заднего горизонтального рычага вокруг шарнира на задней крышке тормозного цилиндра перемещает вторую тягу рычажной системы тормозного цилиндра по направлению к тормозному цилиндру
Перемещение рычажной системы второй четырехосной тележки осуществляется аналогично перемещению рычажной системы первой четырехосной тележки и колодки прижимаются последовательно к пятой, шестой, седьмой и восьмой от тормозного цилиндра колесным парам.
После прижатия колодок ко всем колесным парам вагона перемещение элементов рычажной передачи прекращается. Увеличивающееся давление воздуха в тормозном цилиндре повышает силу на его штоке и силу прижатия тормозных колодок к колесным парам.
При этом величина силы прижатия колодок при последовательном включении в работу колесных пар снижается при переходе от первой к восьмой колесной паре за счет включения в работу большего числа шарнирных соединений, на которую тратится часть силы, создаваемой тормозным цилиндром.
При отпуске тормоза сила на штоке тормозного цилиндра снижается до нуля, и шток тормозного цилиндра, перемещаясь внутрь тормозного цилиндра, приводит в движение в обратном направлении все элементы рычажной системы восьмиосного вагона, обеспечивая отвод колодок от колесных пар вагона.
Достоинством известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является обеспечение работоспособности устройства при использовании одного тормозного цилиндра.
Недостатком известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является значительный тормозной путь при торможении вследствие недостаточной тормозной силы, обусловленной включением в работу большего числа элементов рычажной системы восьмиосного вагона, на которую тратится часть силы, создаваемой тормозным цилиндром.
Другой недостаток известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона заключается в ограничении функциональных возможностей в силу использования ее только на восьмиосных вагонах для перевозки твердых грузов, что обусловлено расположением тяг рычажной системы тормозного цилиндра на продольной оси симметрии вагона.
Например, у восьмиосных вагонов для перевозки жидких грузов на продольной оси симметрии вагона расположены сливные устройства, что не позволяет использовать известную тормозную рычажную передачу в таких типах вагонов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является тормозная рычажная передача восьмиосного вагона, которая обеспечивает передачу усилия от одного тормозного цилиндра на все тормозные колодки вагона и используется в основном на восьмиосных цистернах для перевозки жидких грузов [Расчет и проектирование пневматической и механической части тормозов вагонов: Учебное пособие для вузов ж.д. транспорта / П.С. Анисимов, В.А. Юдин, А.Н. Шамаков, С.Н. Коржин; Под ред. П.С. Анисимова. - М., 2005 г. - 248 с., стр.114, 115].
Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона содержит взаимодействующие с колесами вагона тормозные колодки, предназначенные для создания тормозной силы на колесах вагона, тормозной цилиндр, закрепленный на кузове вагона, предназначенный для создания силы прижатия тормозных колодок к колесам вагона, и рычажную систему восьмиосного вагона, предназначенную для передачи силы от тормозного цилиндра к тормозным колодкам.
Рычажная система восьмиосного вагона включает две рычажные системы четырехосных тележек, предназначенные для передачи силы на тормозные колодки, и симметричную относительно тормозного цилиндра рычажную систему тормозного цилиндра, предназначенную для передачи силы, создаваемой тормозным цилиндром, на рычажные системы четырехосных тележек.
Каждая рычажная система четырехосной тележки установлена с противоположной стороны от тормозного цилиндра и содержит рычажную систему внутренней и наружной двухосных тележек, а также обводную рычажную систему, предназначенную для обвода узла соединения четырехосной тележки с кузовом вагона.
Рычажная система тормозного цилиндра расположена в горизонтальной плоскости и образована первой и второй внутренними и первой и второй наружными тягами, затяжкой горизонтальных рычагов и двумя обходными горизонтальными рычагами, предназначенными для обхода сливных устройств цистерны.
Внутренние тяги установлены со смещением от продольной оси симметрии вагона, а наружные тяги - по продольной оси симметрии вагона. Одни концы переднего и заднего горизонтальных рычагов рычажной системы тормозного цилиндра шарнирно соединены с ее внутренними тягами. Другие концы горизонтальных рычагов шарнирно закреплены на тормозном цилиндре, причем конец переднего горизонтального рычага - на штоке, а заднего - на задней крышки тормозного цилиндра. Каждый обходной горизонтальный рычаг одним концом шарнирно закреплен на кузове вагона, другим - шарнирно соединен с внутренней тягой, а средним шарниром - с наружной тягой. Затяжка горизонтальных рычагов шарнирно соединяет между собой передний и задний горизонтальные рычаги средними шарнирами.
Рычажная система каждой двухосной тележки установлена на продольной оси симметрии вагона и содержит расположенные в вертикальной плоскости ведомый и ведущий рычаги, объединенные нижними концами затяжкой вертикальных рычагов. Причем ведущие рычаги каждой двухосной тележки расположены ближе к тормозному цилиндру, чем ее ведомые рычаги.
Обводная рычажная система каждой рычажной системы четырехосной тележки представляет собой расположенные в вертикальной плоскости балансир, обводную затяжку, два обводных рычага и две обводные тяги. Два обводных рычага верхними концами шарнирно связаны с обводными тягами, нижними концами связаны обводной затяжкой, а их средние шарниры закреплены на раме четырехосной тележки. Балансир обводной рычажной системы верхним концом шарнирно связан с обводной тягой.
Верхние концы ведомых рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно закреплены на рамах двухосных тележек.
Верхние концы ведущих рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно соединены обводной рычажной системой. Причем верхний конец ведущего рычага рычажной системы наружной двухосной тележки шарнирно соединен с обводной тягой обводной рычажной системы, а верхний конец ведущего рычага рычажной системы внутренней двухосной тележки соединен с нижним концом балансира обводной рычажной системы.
Средние части ведомого и ведущего рычагов рычажной системы каждой двухосной тележки шарнирно закреплены на балках с тормозными колодками. Средние части обводных рычагов обводной рычажной системы шарнирно закреплены на раме четырехосной тележки.
Средняя часть балансира каждой рычажной системы четырехосной тележки шарнирно соединена с наружной тягой рычажной системы тормозного цилиндра.
Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона работает следующим образом.
При торможении в тормозном цилиндре создается сила, под действием которой передний горизонтальный рычаг рычажной системы тормозного цилиндра поворачивается вокруг своего среднего шарнира, перемещая в направлении тормозного цилиндра первую внутреннюю тягу рычажной системы тормозного цилиндра. При этом поворачивается обходной горизонтальный рычаг, который перемещает первую наружную тягу в направлении тормозного цилиндра.
Вслед за первой наружной тягой перемещается в направлении тормозного цилиндра балансир, который поворачивается вокруг своего верхнего шарнира. При этом ведущий рычаг внутренней двухосной тележки поворачивается вокруг нижнего шарнира, а средний шарнир рычага вместе с тормозной балкой и тормозными колодками перемещается в направлении тормозного цилиндра. Это приводит к прижатию тормозных колодок к первой от тормозного цилиндра колесной паре вагона и созданию на ней тормозной силы.
Причем сила прижатия тормозных колодок к первой от тормозного цилиндра колесной паре меньше силы, созданной тормозным цилиндром, на величину силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы тормозного цилиндра (горизонтального рычага, внутренней тяги, наружной тяги и обходного горизонтального рычага), а также элементов рычажной системы внутренней двухосной тележки (ведущего рычага).
После прижатия этих колодок средний шарнир ведущего рычага внутренней двухосной тележки становится неподвижным, и дальнейший поворот ведущего рычага внутренней двухосной тележки происходит вокруг этого шарнира.
В результате затяжка вертикальных рычагов внутренней двухосной тележки смещается в направлении от тормозного цилиндра, поворачивая ее ведомый рычаг вокруг верхнего шарнира. Это приводит к перемещению тормозной балки с тормозными колодками ко второй от тормозного цилиндра колесной паре внутренней двухосной тележки. Тормозные колодки прижимаются ко второй от тормозного цилиндра колесной паре вагона и создают на ней тормозную силу.
Причем сила прижатия тормозных колодок ко второй колесной паре вагона меньше силы прижатия тормозных колодок к первой колесной паре на величину силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы внутренней двухосной тележки (затяжки вертикальных рычагов и ведомого рычага).
После прижатия колодок к первой и второй колесным парам внутренней двухосной тележки рычажная система этой тележки становится неподвижной.
При дальнейшем перемещении первой наружной тяги рычажной системы тормозного цилиндра балансир поворачивается вокруг нижнего шарнира и перемещает обводную тягу обводной рычажной системы в направлении тормозного цилиндра. Обводные рычаги поворачиваются вокруг средних шарниров, и перемещают вторую обводную тягу в направлении тормозного цилиндра. Перемещение последней вызывает движение ведущего рычага наружной двухосной тележки.
Рычажная система наружной двухосной тележки при торможении работает аналогично внутренней, и вначале тормозные колодки прижимаются к третьей от тормозного цилиндра колесной паре вагона, а затем к четвертой. Причем на третьей колесной паре сила прижатия колодок меньше силы прижатия тормозных колодок ко второй колесной паре на величину силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы наружной двухосной тележки (ведущего рычага) и элементов обводной рычажной системы четырехосной тележки (балансира, двух обходных тяг и двух обходных рычагов).
На четвертой колесной паре сила прижатия колодок меньше силы прижатия тормозных колодок к третьей колесной паре на величину силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы наружной двухосной тележки (затяжки вертикальных рычагов и ведомого рычага).
В результате сила нажатия тормозных колодок на колесные пары и тормозная сила на них уменьшается по мере удаления их от тормозного цилиндра. Следовательно, и суммарная тормозная сила на четырехосной тележке уменьшается.
После прижатия колодок ко всем колесным парам четырехосной тележки рычажная система ее становится неподвижной, и перемещение первых тяг рычажной системы тормозного цилиндра прекращается.
Последовательное прижатие колодок к колесным парам по мере их удаления от тормозного цилиндра приводит к включению в работу большего количества элементов рычажной системы четырехосной тележки, что в свою очередь вызывает дополнительную потерю силы, передаваемую на тормозные колодки и созданную тормозным цилиндром. В результате сила нажатия тормозных колодок на колесные пары и тормозная сила на них уменьшается по мере удаления колесных пар от тормозного цилиндра. Следовательно, и суммарная тормозная сила на четырехосной тележке уменьшается.
Далее рычажная система тормозного цилиндра включает в работу вторую четырехосную тележку. При дальнейшем перемещении штока тормозного цилиндра передний горизонтальный рычаг поворачивается вокруг шарнира, соединяющего его с первой внутренней тягой рычажной системы тормозного цилиндра, перемещая затяжку горизонтальных рычагов и поворачивая задний горизонтальный рычаг. Поворот заднего горизонтального рычага вокруг шарнира на задней крышке тормозного цилиндра перемещает вторые внутреннюю и наружную тяги рычажной системы тормозного цилиндра и балансир второй четырехосной тележки в направлении тормозного цилиндра.
Перемещение рычажной системы второй четырехосной тележки осуществляется аналогично перемещению рычажной системы первой четырехосной тележки.
Вначале тормозные колодки прижимаются к пятой колесной паре, ближе расположенной к тормозному цилиндру, затем последовательно к шестой, седьмой, восьмой колесным парам.
При этом величина силы прижатия колодок к колесным парам снижается при переходе от первой к восьмой колесной паре, что обусловлено включением в работу большего количества шарнирных элементов рычажной системы восьмиосного вагона, приводящего к увеличению сопротивления, создаваемого этими элементами, на преодоление которого тратится часть силы, создаваемой тормозным цилиндром. Потери тормозной силы на преодоление сопротивления элементов рычажной системы восьмиосного вагона увеличиваются по мере перехода от первой к восьмой колесной паре.
Уменьшение силы прижатия колодок по мере перехода от первой к восьмой колесной паре приводит к уменьшению результирующей тормозной силы и, соответственно, к увеличению тормозного пути.
При отпуске тормоза сила на штоке тормозного цилиндра снижается до нуля, и шток тормозного цилиндра, перемещаясь внутрь тормозного цилиндра, приводит в движение в обратном направлении все элементы рычажной системы восьмиосного вагона, обеспечивая отвод колодок от колесных пар вагона.
Достоинством известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является расширение функциональных возможностей использования ее для любых типов восьмиосных вагонов, предназначенных как для перевозки твердых, так и жидких грузов, что обусловлено конструктивным смещением рычажной системы тормозного цилиндра от продольной оси симметрии вагона для обхода сливных устройств цистерны.
Недостатком известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является значительный тормозной путь при торможении вследствие уменьшения результирующей тормозной силы на вагоне.
Это обусловлено включением в работу большого количества элементов рычажной системы тормозного цилиндра и обводной системы рычажной системы четырехосной тележки, создающих значительное сопротивление, на преодоление которого требуется значительная доля силы, созданной тормозным цилиндром, что приводит к уменьшению создаваемой результирующей тормозной силы и, соответственно, к увеличению тормозного пути.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона, приводящей к сокращению тормозного пути при торможении вследствие увеличения результирующей тормозной силы за счет упрощения рычажной системы тормозного цилиндра и обводной системы рычажной системы четырехосной тележки.
Для решения поставленной задачи в тормозной рычажной передаче восьмиосного вагона, содержащей взаимодействующие с колесными парами вагона тормозные колодки, предназначенные для создания тормозной силы на колесных парах вагона, тормозной цилиндр, закрепленный на кузове вагона, предназначенный для создания силы прижатия тормозных колодок к колесным парам вагона, и рычажную систему восьмиосного вагона, симметричную относительно тормозного цилиндра и предназначенную для передачи силы от тормозного цилиндра к тормозным колодкам, при этом рычажная система восьмиосного вагона представляет собой расположенную в горизонтальной плоскости рычажную систему тормозного цилиндра с двумя тягами, смещенными относительно продольной оси симметрии вагона, и с двумя горизонтальными рычагами, шарнирно соединенными одними концами с тормозным цилиндром, другими концами - с тягами и между собой средними точками - затяжкой горизонтальных рычагов, и установленные с противоположных сторон от тормозного цилиндра две рычажные системы четырехосных тележек, каждая из которых содержит рычажную систему внутренней и наружной двухосных тележек с расположенными в вертикальной плоскости на продольной оси симметрии вагона ведомым и ведущим вертикальными рычагами, объединенными нижними концами затяжкой вертикальных рычагов, и предназначенную для обвода узла соединения четырехосной тележки с кузовом вагона обводную рычажную систему с последовательно шарнирно соединенными между собой обводным рычагом, обводной тягой и балансиром, при этом ведущий рычаг рычажной системы внутренней двухосной тележки менее удален от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг, верхние концы ведомых рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно соединены с рамами двухосных тележек, верхний конец ведущего рычага внутренней двухосной тележки - с концом балансира обводной рычажной системы, а средние точки ведомого и ведущего рычагов закреплены на балках с тормозными колодками, средняя точка балансира обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки шарнирно соединена с соответствующей тягой рычажной системы тормозного цилиндра, а средняя точка обводного рычага обводной рычажной системы шарнирно закреплена на раме четырехосной тележки, обводная рычажная система каждой четырехосной тележки расположена в горизонтальной плоскости, ведущий рычаг рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удален от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг, при этом верхний конец ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки шарнирно соединен с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки.
Заявляемое решение отличается от прототипа наличием существенных признаков: обводная рычажная система каждой четырехосной тележки расположена в горизонтальной плоскости, ведущий рычаг рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удален от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг, верхний конец ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки шарнирно соединен с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки. Наличие в совокупности существенных признаков, характеризующих заявляемое решение, отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Расположение обводной рычажной системы каждой четырехосной тележки в горизонтальной плоскости, ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удаленным от тормозного цилиндра, чем расположение ее ведомого рычага, шарнирное соединение верхнего конца ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки приводит к сокращению тормозного пути при торможении вследствие увеличения результирующей тормозной силы.
Благодаря расположению обводной рычажной системы каждой четырехосной тележки в горизонтальной плоскости, расположению ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удаленным от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг и шарнирному соединению верхнего конца ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки количество элементов тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона и соответственно количество шарнирных соединений в ней сократилось до минимально необходимого количества для передачи силы от тормозного цилиндра ко всем тормозным колодкам. Сокращение числа шарнирных соединений до минимально необходимого позволило с минимальными потерями передать силу от тормозного цилиндра ко всем тормозным колодкам. За счет этого достигнута максимально возможная сила прижатия тормозных колодок ко всем колесным парам и соответственно увеличена результирующая тормозная сила до максимально возможного значения. Вследствие этого при торможении сокращается тормозной путь.
Причинно-следственная связь «Расположение обводной рычажной системы каждой четырехосной тележки в горизонтальной плоскости, ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удаленным от тормозного цилиндра, чем расположение ее ведомого рычага, шарнирное соединение верхнего конца ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки приводит к сокращению тормозного пути при торможении вследствие увеличения результирующей тормозной силы» не обнаружена в уровне техники и явным образом не следует из него, следовательно, эта причинно-следственная связь является новой, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень»
На чертеже представлена схема тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона, подтверждающая «промышленную применимость» тормозной рычажной передачи и позволяющая уяснить ее работоспособность.
Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона содержит взаимодействующие с колесными парами 1 вагона тормозные колодки 2, предназначенные для создания тормозной силы на колесных парах 1 вагона, тормозной цилиндр 3, закрепленный на кузове вагона, предназначенный для создания силы прижатия тормозных колодок 2 к колесным парам 1 вагона, и рычажную систему восьмиосного вагона, предназначенную для передачи силы от тормозного цилиндра 3 к тормозным колодкам 2.
Рычажная система восьмиосного вагона включает две рычажные системы четырехосных тележек 4, предназначенные для передачи силы на тормозные колодки 2, и рычажную систему тормозного цилиндра 5, симметричную относительно тормозного цилиндра 3 и предназначенную для передачи силы, создаваемой тормозным цилиндром 3, на рычажные системы четырехосных тележек 4.
Каждая рычажная система четырехосной тележки 4 содержит рычажную систему внутренней 6 и наружной 7 двухосных тележек, а также обводную рычажную систему 8, предназначенную для обвода узла соединения четырехосной тележки с кузовом вагона.
Рычажная система тормозного цилиндра 5 расположена в горизонтальной плоскости и образована первой 9 и второй 10 тягами, передним 11 и задним 12 горизонтальными рычагами, затяжкой горизонтальных рычагов 13. Тяги 9 и 10 установлены со смещением от продольной оси симметрии вагона.
Количество этих элементов рычажной системы тормозного цилиндра 5 является минимально достаточным для обеспечения передачи силы, создаваемой тормозным цилиндром 3, на рычажные системы каждой четырехосной тележки и обвода сливных устройств вагона.
Одни концы переднего 11 и заднего 12 горизонтальных рычагов рычажной системы тормозного цилиндра 5 шарнирно соединены с тягами 9 и 10, Другие концы горизонтальных рычагов 11 и 12 шарнирно закреплены на тормозном цилиндре 3, причем конец переднего 11 горизонтального рычага - на штоке, а заднего 12 - на задней крышки тормозного цилиндра 3.
Средние точки переднего 11 и заднего 12 горизонтальных рычагов шарнирно соединены между собой затяжкой горизонтальных рычагов 13.
Рычажная система каждой двухосной тележки 6 и 7 установлена на продольной оси симметрии вагона и содержат расположенные в вертикальной плоскости, ведомые 14, 15 и ведущие 16, 17 рычаги, нижние концы которых шарнирно объединены затяжками вертикальных рычагов 18, 19. Причем ведущий рычаг 16 внутренней двухосной тележки 6 менее удален от тормозного цилиндра 3, чем ее ведомый рычаг 14, а ведущий рычаг 17 наружной двухосной тележки 7 более удален от тормозного цилиндра 3, чем ее ведомый рычаг 15.
Обводная рычажная система 8 рычажной системы четырехосной тележки 4 представляет собой расположенные в горизонтальной плоскости балансир 20, обводной рычаг 21 и обводную тягу 22. Обводной рычаг 21 одним концом шарнирно связан с обводной тягой 22, другим концом - с верхним концом ведущего рычага 17 рычажной системы наружной двухосной тележки 7, а его средняя точка шарнирно закреплена на раме четырехосной тележки.
Балансир 20 обводной рычажной системы 8 одним концом шарнирно связан с верхним концом ведущего рычага 16 рычажной системы внутренней двухосной тележки 6, другим концом - с обводной тягой 22, а его средняя точка шарнирно соединена с тягой 9.
Количество элементов обводной рычажной системы 8 рычажной системы четырехосной тележки 4 является минимально достаточным для обеспечения дальнейшей передачи силы, создаваемой тормозным цилиндром, на рычажные системы внутренней и наружной двухосной тележки и обвода устройства соединения четырехосной тележки с кузовом вагоном.
Таким образом, верхние концы ведущих рычагов 16 и 17 рычажных систем внутренней 6 и наружной 7 двухосных тележек шарнирно соединены обводной рычажной системой 8.
Верхние концы ведомых рычагов 14 и 15 рычажных систем внутренней 6 и наружной 7 двухосных тележек шарнирно закреплены на рамах двухосных тележек. Средние точки ведомых 14 и 15 и ведущих 16 и 17 рычагов рычажных систем 6 и 7 каждой двухосной тележки шарнирно закреплены на балках с тормозными колодками 2.
Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона работает следующим образом.
При торможении в тормозном цилиндре 3 создается сила, под действием которой передний горизонтальный рычаг 11 рычажной системы тормозного цилиндра 5 поворачивается вокруг своего среднего шарнира, перемещая в направлении тормозного цилиндра 3 первую тягу 9 рычажной системы тормозного цилиндра 5.
Вслед за первой тягой 9 балансир 20 поворачивается вокруг шарнира, связывающего его с обводной тягой 22. При этом ведущий рычаг 16 рычажной системы внутренней двухосной тележки 6 поворачивается вокруг своего нижнего шарнира, перемещая тормозную балку с тормозными колодками 2 в направлении тормозного цилиндра 3. Это приводит к прижатию тормозных колодок 2 к первой от тормозного цилиндра 3 колесной паре 1 вагона и созданию на ней тормозной силы.
Причем сила прижатия тормозных колодок к первой от тормозного цилиндра колесной паре меньше силы, созданной тормозным цилиндром, на величину силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы тормозного цилиндра (горизонтального рычага и тяги), а также элементов рычажной системы внутренней двухосной тележки (ведущего рычага). Величина силы, затраченной на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы тормозного цилиндра (горизонтального рычага и тяги), а также элементов рычажной системы внутренней двухосной тележки (ведущего рычага) является минимальной, что значительно увеличивает величину тормозной силы на первой колесной паре.
После прижатия тормозных колодок средний шарнир ведущего рычага 16 рычажной системы внутренней двухосной тележки 6 становится неподвижным, и дальнейший поворот ведущего рычага 16 происходит вокруг среднего шарнира.
В результате затяжка вертикальных рычагов 18 рычажной системы внутренней двухосной тележки 6 смещается в направлении от тормозного цилиндра 3, поворачивая ведомый рычаг 14 вокруг своего верхнего шарнира. Это приводит к перемещению тормозной балки с тормозными колодками 2 ко второй от тормозного цилиндра 3 колесной паре 1 внутренней двухосной тележки. Тормозные колодки 2 прижимаются ко второй от тормозного цилиндра 3 колесной паре вагона и создают на ней тормозную силу.
При этом сила прижатия тормозных колодок на второй колесной паре 1 вагона меньше по величине силы прижатия тормозных колодок на первой колесной паре 1. Это обусловлено тем, что часть силы прижатия тормозных колодок на первой колесной паре была затрачена на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов рычажной системы внутренней двухосной тележки (затяжки вертикальных рычагов и ведомого рычага).
После прижатия тормозных колодок 2 к первой и второй колесным парам внутренней двухосной тележки рычажная система 6 этой тележки становится неподвижной.
При дальнейшем перемещении первой тяги 9 рычажной системы тормозного цилиндра 5 балансир 20 поворачивается вокруг шарнира, связывающего его с ведущим рычагом 16, и перемещает обводную тягу 22 обводной рычажной системы 8 в направлении тормозного цилиндра 3. Обводной рычаг 21 поворачивается вокруг своего среднего шарнира, и перемещает от тормозного цилиндра 3 верхний конец ведущего рычага 17 рычажной системы наружной двухосной тележки 7.
Рычажная система наружной двухосной тележки 7 при торможении работает аналогично внутренней 6, и вначале тормозные колодки 2 прижимаются к четвертой от тормозного цилиндра 3 колесной паре 1 вагона, а затем к третьей.
При этом на четвертой колесной паре сила прижатия тормозных колодок 2 к колесной паре 1 и, соответственно, тормозная сила на ней меньше, чем на второй, а на третьей - меньше, чем на четвертой.
Это обусловлено тем, что сила прижатия тормозных колодок на внутренней двухосной тележке совершает работу не только по созданию тормозной силы на колесных парах наружной двухосной тележки, но и по перемещению элементов обходной рычажной системы 8 четырехосной тележки (балансира, обходной тяги и обводного рычага) и элементов рычажной системы 7 наружной двухосной тележки (ведущего рычага, затяжки вертикальных рычагов и ведомого рычага).
После прижатия тормозных колодок ко всем колесным парам четырехосной тележки рычажная система 4 ее становится неподвижной, и перемещение первой тяги 9 рычажной системы тормозного цилиндра 5 прекращается.
При дальнейшем перемещении штока тормозного цилиндра 3 передний горизонтальный рычаг 11 поворачивается вокруг точки расположенной на его конце, связанном с первой тягой 9 рычажной системы тормозного цилиндра 5, перемещая затяжку горизонтальных рычагов 13 в направлении задней крышки тормозного цилиндра 3 и поворачивая задний горизонтальный рычаг 12.
Поворот заднего горизонтального рычага 12 вокруг точки расположенной на его конце, связанном с задней крышкой тормозного цилиндра 3 перемещает вторую тягу 10 рычажной системы тормозного цилиндра 5 и балансир второй четырехосной тележки (на фиг. не показан) в направлении к тормозному цилиндру 3.
Перемещение рычажной системы второй четырехосной тележки осуществляется аналогично перемещению рычажной системы первой четырехосной тележки.
Вначале тормозные колодки прижимаются к пятой колесной паре, ближе расположенной к тормозному цилиндру, затем последовательно к шестой, восьмой, седьмой колесным парам.
Последовательное прижатие тормозных колодок к колесным парам по мере их удаления от тормозного цилиндра приводит к включению в работу большего количества элементов рычажной системы четырехосной тележки на последующей колесной паре, чем на предыдущей, что в свою очередь вызывает дополнительную потерю силы, передаваемой на тормозные колодки и созданную тормозным цилиндром.
Однако потери силы на преодоление сопротивления являются минимальными благодаря минимально достаточному количеству элементов рычажной системы тормозного цилиндра и рычажных систем четырехосных тележек, обеспечивающих как передачу силы от одного тормозного цилиндра на все тормозные колодки, так и обход узлов вагона (сливных устройств и узлов соединения кузова вагона с тележками).
Минимальные потери силы в рычажной системе тормозного цилиндра и рычажных системах четырехосных тележек приводят к тому, что сила, создаваемая тормозным цилиндром, максимально передается на тормозные колодки, тормозная сила на каждой колесной паре становится максимальной, что увеличивает результирующую тормозную силу вагона и, как следствие, уменьшает тормозной путь.
Использование заявляемой тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона позволяет сократить тормозной путь, как показывает математическое моделирование, на 10% по сравнению с тормозном путем в случае использования прототипа.