ТОРМОЗ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА
RAIL VEHICLE BRAKE

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях пассажирских и грузовых вагонов.
Известен тормоз рельсового экипажа. Так в книге "Технический справочник железнодорожника" под редакцией Е.Ф. Рудой в томе 6 "Подвижной состав" (Гос. транспортное железнодорожное издательство, М., 1952 г.) на стр. 866, фиг. 49 в разделе "Автоматические тормоза" показана и описана рычажная передача грузового четырехосного вагона, состоящая из шарнирно соединенных между собой рычагов и подвесок с триангилями и тормозными колодками, управляемыми тормозным цилиндром, подключенным к запасному резервуару через воздухораспределитель (см. фиг. 44, стр. 863, а так же стр. 864 и 865), питаемым сжатым воздухом из тормозной магистрали.
Существенным недостатком такого тормоза является то, что в случае утечки воздуха из запасного резервуара при длительной стоянке одиночного вагона или группы вагонов без локомотива и, следовательно, отсутствия давления сжатого воздуха в тормозной магистрали может произойти роспуск тормозов, что приведет к самодвижению последних. В практике, чтобы предупредить такое возможное явление, используют башмаки, которые укладывают на рельсы под колеса вагонов. Несмотря на свою эффективность такого рода фиксации подвижного состава, у него есть недостатки. Во-первых, операция установки башмаков вручную небезопасна, и, во-вторых, известны случаи, когда станционные работники забывают установить башмаки и, следовательно, самодвижение вагонов не исключено. В то же время известны случаи, когда те же работники забывают убрать башмаки и тогда при начальном движении подвижного состава последний сходит с рельс.
Известен также тормоз тележки рельсового экипажа, описанный в патенте RU 2255872. Такой тормоз содержит подобные комплектующие узлы и детали тормоза, представленного в аналоге, но имеет существенное отличие, которое заключается в том, что на тележке экипажа шарнирно закреплен дополнительный цилиндр, шток которого с возможностью поступательного движения расположен в пазу серьги, шарнирно закрепленной на двуплечем рычаге основного тормозного цилиндра. Поршень дополнительного цилиндра со стороны штока подпружинен, а надпоршневая полость дополнительного цилиндра соединена с запасным резервуаром. В случае утечки воздуха из запасного резервуара экипаж затормаживается усилием, создаваемым пружиной дополнительного цилиндра, и его самодвижение исключается. Однако описанный тормоз обладает существенным недостатком. Так, например, входящие в него комплектующие узлы имеют собственные места крепления на раме экипажа, что влечет за собой увеличение их металлоемкости и повышает время проведения их осмотра и ремонта в эксплуатационных условиях.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является создание компактной конструкции тормоза, более надежной в условиях эксплуатации.
Поставленная цель достигается тем, что к основному тормозному цилиндру со стороны надпоршневой его полости, поршень которого имеет плоскую поверхность и выполнен из магнитопроводящего материала, присоединен дополнительный цилиндр, изготовленный и диамагнитного материала, и одна из торцевых егочастей в сечении имеет плоскую стенку, а другая - П-образную, и на выступе П-образной стенки подвижно размещен другой поршень, круговая торцевая образующая поверхность которого, обращенная в сторону поршня тормозного цилиндра, снабжена кольцом, изготовленным из постоянного магнита, и подпружиненный относительно плоской стенки винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, причем пространство, образованное между торцом упомянутого другого поршня и П-образной стенкой, связано трубопроводом с запасным резервуаром.
На фиг. 1 показана принципиальная схема тормоза рельсового экипажа.
Тормоз рельсового экипажа состоит из главной тормозной магистрали 1, связанной трубопроводом 2 с разобщительным краном 3, который трубопроводом 4 соединен с воздухораспределителем 5. Воздухораспределитель 5 трубопроводом 6 соединен с запасным резервуаром 7 и трубопроводом 8 - с основным тормозным цилиндром 9. К основному тормозному цилиндру 9 присоединен дополнительный цилиндр 10, с одной стороны имеющий плоскую торцевую стенку 11, а с другой - стенку П-образной формы 12, причем он подключен трубопроводом 13 к запасному резервуару 7. На П-образной формы стенке 12 подвижно установлен поршень 14, снабженный магнитным кольцом 15 и подпружиненный относительно плоской торцевой стенки 11 цилиндрическими винтовыми пружинами сжатия 16. Дополнительный цилиндр соединен с атмосферой каналом 17. В основном тормозном цилиндре 9 подвижно расположен поршень 18, шток 19 которого через систему рычагов 20 соединен с тормозными колодками 21, примыкающими к колесу 22, перекатывающемуся по рельсовому пути 23. Основной тормозной цилиндр 9 каналом 24 связан с атмосферой и его поршень 18 подпружинен пружиной сжатия 25.
Работа тормоза рельсового экипажа происходит следующим образом. При движении рельсового экипажа по рельсовому пути 23, когда, например, возникла необходимость изменения его поступательной скорости, широко известным способом, как это описано в аналоге, снижают давление сжатого воздуха на небольшую величину в главной тормозной магистрали 1, что приводит к перекрыше воздухораспределителем 5 трубопровода 4, и тогда сжатый воздух из запасного резервуара 7 через трубопровод 6 и воздухораспределитель 5 по трубопроводу 8 по стрелке A поступает в основной тормозной цилиндр 9. В этом случае под действием давления сжатого воздуха поршень 18 совместно со штоком 19 перемещается по стрелке B, упруго деформируя пружину сжатия 25.
Такое перемещение приводит к тому, что тормозные колодки 21 с определенным усилием поджимаются по стрелкам C к колесу 22, что и приводит к торможению последнего да и всего экипажа в целом. После того как скорость рельсового экипажа снизилась до определенной величины, давление сжатого воздуха в главной тормозной магистрали 1 поднимают до нормативного и тогда он начинает поступать через воздухораспределитель 5 не в трубопровод 8, а в трубопровод 6, а следовательно, и запасной резервуар 7, заряжая тем самым последний.
Одновременно воздухораспределитель 5 соединяет трубопровод 8 с атмосферой и тогда под действием ранее сжатой пружины сжатия 25 поршень 18 совместно со штоком 19 возвращается в исходное положение такое, как это показано на фиг. 1, способствуя тем самым отходу тормозных колодок 21 от колеса 22, что обеспечивает его растормаживание. Следует отметить, что сжатый воздух при описанном процессе постоянно поступает из запасного резервуара 7 через трубопровод 13 в дополнительный цилиндр 10, что позволяет его поршню 14 находится в левой части чертежа (фиг. 1), сжав свои цилиндрические винтовые пружины сжатия 16, и там он находится в таком положении постоянно, так как давление сжатого воздуха в нем будет точно такое, как и в запасном резервуаре 7, в отличие от давления сжатого воздуха, поступающего в основной тормозной цилиндр 9 через воздухораспределитель 5. Это объясняется тем, что при выполнении режимов торможения рельсовых экипажей в основной тормозной цилиндр воздухораспределителя 5 подается давление сжатого воздуха, меньшее по значению, чем оно имеется в главной тормозной магистрали 1 и запасном резервуаре 7 (см. книгу Технический справочник железнодорожника, представленную в аналоге, где подробно описана работа непрямодействующего тормоза).
Рассмотрим теперь работу тормоза, когда рельсовый экипаж был отцеплен от локомотива и в главной тормозной магистрали 1 давление сжатого воздуха снизилось, например, до нулевого значения. В этом случае воздухораспределитель 5 соединит запасной резервуар 7 через трубопровод 6 с основным тормозным цилиндром 9 и его поршень 18 совместно со штоком 19 переместится влево по стрелке E, полностью сжав пружину сжатия 25, и упрется своей торцевой поверхностью в стенку П-образной формы 12, причем тормозные колодки 21, переместившись по стрелкам C, затормозят колесо 22.
Предположим теперь, что в результате отстоя рельсового экипажа при таком состоянии давление сжатого воздуха за счет наличия утечек начнет падать и при каком-то критическом значении будет возможен отход тормозных колодок 21 от колеса 22 и проявится режим самодвижения рельсового экипажа, но это произойти в представленном техническом решении не может и вот почему. Жесткости цилиндрических винтовых пружин сжатия 16, которые в данном случае упруго деформированы, гораздо выше жесткости пружины сжатия 25 и при падении давления сжатого воздуха в запасном резервуаре 7 позволят поршню 14 переместиться в направлении стрелки F, причем так, что, упершись своим магнитным кольцом 15 в П-образную форму стенки 12, образует надежную магнитную связь между ним и поршнем 18, который будет удерживаться на месте и не позволит тормозным колодкам 21 отойти от колеса 22 в направлении обратном стрелкам С.
Дальнейшее падение давления сжатого воздуха в запасном резервуаре 7 даже до нулевого значения не позволит нарушить магнитную связь, возникшую между магнитным кольцом 15 и поршнем 18. Следовательно, самодвижение рельсового экипажа будет исключено. Следует отметить, что силу взаимодействия между магнитным кольцом 15 и поршнем 18 можно определить по зависимости:
где B - индукция в зоне контакта поршня и магнитного кольца;
0
μ - магнитная проницаемость;
S - площадь контакта магнитного кольца.
2
Получить требуемое усилие возможно уже сегодня с высоким значением магнитной индукции. Так, например, известно, что в Японии еще в конце семидесятых годов прошлого столетия разработаны постоянные магниты, созданные на полимерной основе, с 1 см которых можно получить силу сцепления с металлическими материалами до 9000 Н (при магнитной индукции 6 Tл и более). Использование таких постоянных магнитов для реализации предложенного технического решения позволит варьировать в широких пределах размеры диаметров магнитных колец 15 и диаметра поршня 18 и в итоге привязать предложенный тормоз к различным конструкциям рельсовых экипажей.
Для того чтобы можно в дальнейшем транспортировать рельсовый экипаж после отстоя, к нему подают локомотив, который подаст давление сжатого воздуха в главную тормозную магистраль 1 и тогда, как это было описано выше, основной тормозной цилиндр 9 через воздухораспределитель 5 соединится с атмосферой, а запасный резервуар 7 будет заполнен сжатым воздухом с давлением, обеспечивающим работу тормоза в дальнейшем. Одновременно сжатый воздух через трубопровод 13 поступит в дополнительный цилиндр 10, что позволит поршню 14 переместиться в направлении, противоположном стрелке F. В итоге рельсовый экипаж будет готов к движению как в единичном варианте, так и в составе поезда. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно является более компактным и надежным в сравнении с конструкцией, описанной в прототипе.