БАШМАК ТОРМОЗНОЙ СТОЯНОЧНЫЙ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ СОСТАВОВ НА СТАНЦИОННЫХ ПУТЯХ

Предлагаемое решение относится к области технических средств для ручного закрепления железнодорожных составов на станционных путях.
Известен тормозной стояночный башмак, применяемый для закрепления (фиксирования) железнодорожных транспортных средств, например, железнодорожных составов (патент РФ №5158, МПК: В61Н 7/02, опубл. 16.10.1997 г.) - прототип.
Недостатками известного решения является следующее:
- высота колодки не зависит от диаметра колес и недостаточна для надежного закрепления составов. Такая колодка представляет опасность несанкционированного движения составов;
- расположение стоек упорной колодки не позволяет реализовать необходимую прочность при минимальной безопасности;
- расположение продольной стойки между поперечными, кроме снижения прочности и надежности, усложняет изготовление независимо от технологии изготовления колодки (литьем или сваркой);
- литая колодка увеличивает вес конструкции и снижает безопасность, т.к. допускает перекатывание колеса через башмак и сход колесной пары с рельсов;
- отсутствие упорной площадки из износостойкого материала, не позволяет повысить ресурс башмака с одновременным снижением веса;
- порожек на носке башмака имеет гребневую форму и сминается при наезде. Порожек выполняет только одну функцию - предотвращает скатывание при толчках и на обратном уклоне, но не увеличивает долговечность полоза по износу;
- башмак с бортами, расположенными по всей длине полоза, повреждается в результате наезда на них гребня колеса.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение прочности, надежности и долговечности тормозного стояночного башмака.
Указанный технический результат, достигается тем, что башмак тормозной стояночный, предназначенный для закрепления составов на станционных путях содержит полоз, на части длины которого выполнены продольные направляющие борта, размещенную и закрепленную на полозе упорную колодку с ручкой и порожек, выполненный на носке полоза для предотвращения скатывания колеса, причем для диаметров колес закрепляемых составов от 830 мм до 964 мм упорная колодка имеет высоту Н=140-155 мм в верхней точке вертикального сечения, и содержит поперечную стойку, продольную стойку и упорную площадку, поперечная стойка в вертикальном сечении имеет П-образную форму и соединена с опорной площадкой и продольной стойкой, которая выполнена треугольной и расположена между поперечной стойкой и носком полоза, упорная площадка приварена к поперечной стойке по ее верхней короткой стороне в зоне контакта с колесом, ширина упорной площадки не допускает ее контакта с выкружкой колеса, а порожек выполнен в виде опорной площадки длиной 15-30 мм и толщиной 4-10 мм.
Устройство, характеризуемое тем, что боковые стороны поперечной стойки могут быть наклонены к опорной поверхности полоза под углом 45°.
Устройство, в котором контактирующие элементы башмака могут быть соединены сваркой.
Устройство, в котором порожек выполнен в виде загиба носка полоза на 180°.
Устройство, характеризуемое тем, что детали башмака изготовлены из материалов с твердостью 250-450 НВ.
Устройство, в котором борта полоза отстоят от его носка не менее чем на 160 мм.
В настоящее время для закрепления подвижного состава на станционных путях в качестве стояночных тормозных башмаков используют горочные башмаки. Так как горочные тормозные башмаки имеют другое назначение (регулирование скорости отцепов и отдельных вагонов при роспуске составов на сортировочных горках) и не предназначены для использования в качестве стояночных, то при их эксплуатации для закрепления подвижного состава железнодорожного транспорта, имеет место перекатывание колеса через упорную колодку с последующим изломом ручек горочных башмаков. Кроме того, при использовании горочных башмаков в качестве стояночных, наблюдается излом ручек при обратном наезде колеса на башмак и выход из строя носка полоза горочного башмака из-за трещин, образующихся в результате многократного наезда колеса. В связи с этим на железнодорожном транспорте остро стоит проблема разработки новой конструкции стояночного башмака для закрепления подвижного состава, который был бы лишен указанных выше недостатков.
Заявляемое устройство конкретизировано на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлен вид тормозного стояночного башмака сбоку, а на фиг. 2 - вид полоза башмака сверху.
Заявляемый башмак тормозной стояночный для закрепления на станционных путях подвижных составов с диаметром колес от 830 мм до 964 мм, предназначен для работы, например, с рельсами типов Р50, Р65, Р75 и т.д., и содержит полоз 1, на части длины которого выполнены продольные направляющие борта 2, размещенную и закрепленную на полозе, упорную колодку 3 с ручкой 4 и порожек 5, выполненный на носке полоза 1 для предотвращения скатывания с него колеса подвижного состава. Упорная колодка 3 имеет высоту Н=140-155 мм в верхней точке «А» вертикального продольного сечения полоза, проходящего через его ось симметрии и содержит поперечную стойку 6, продольную стойку 7 и упорную площадку 8, причем поперечная стойка 6 в вертикальном сечении имеет П-образную форму и соединена с упорной площадкой 8 и продольной стойкой 7. Продольная стойка 7 выполнена треугольной и расположена между поперечной стойкой 6 и полозом 1. Упорная площадка 8 приварена к поперечной стойке 6 по ее верхней короткой стороне 9 в зоне контакта с колесом, а порожек 5 выполнен в виде опорной площадки, например, длиной L=15-30 мм и толщиной h=4-10 мм. Длина порожка определяется диаметром колеса, а толщина - осевой нагрузкой h=Р/5, где Р - осевая нагрузка в тоннах.
Для обеспечения наилучшего технического результата боковые стороны 10 и 11 поперечной стойки 6 целесообразно выполнять наклонными к опорной поверхности полоза 1 под углом 45°, а все контактирующие элементы тормозного стояночного башмака соединять сваркой. Порожек 5 может быть выполнен различными методами, например, загибом носка полоза на 180 градусов, или привариванием к опорной поверхности полоза отдельного элемента, главное для достижения технического результата - выполнение его заданных размеров, для того, чтобы он мог выполнять не только функцию барьера для удержания колеса от скатывания с полоза на небольшом обратном уклоне, но и опорной поверхности для закрепляемого колеса подвижного состава.
Выполнение деталей башмака из материалов с твердостью 250-450 НВ обусловлено необходимостью приданию деталям башмака необходимой прочности и износостойкости. В качестве таких материалов могут быть использованы, например, низкоуглеродистая сталь Ст3 или низко легированные стали.
Длина L от начала носка до продольных направляющих бортов выбрана из условия предотвращения наезда на продольные направляющие бортики гребней вагонных колес (на фигурах не показаны) и для колес с диаметром от 830 до 964 мм и гребнями высотой до 40 мм составляет от 160 мм до 300 мм. Если L менее 160 мм, то это создает опасность контактирования продольных направляющих бортиков с гребнями колес, с последующим их отрывом. Обследование поврежденных стояночных башмаков и исследования, проведенные заявителем показали, что гребни колес могут входить в контакт с продольными направляющими бортиками башмаков на расстоянии до 160 мм от носка полоза. Максимальная длина участка L и, соответственно, минимальная длина направляющих бортиков, определяется условиями работы стояночного тормозного башмака, а именно устойчивым положением башмака на рельсе и обеспечением необходимой прочности направляющих бортиков для предотвращения их излома при воздействии боковых усилий. Если L более 300 мм, то тогда башмак будет устанавливаться на рельсе с перекосами и излишне укороченные направляющие бортики могут погнуться. Если высота гребней будет другой, то борта полоза могут отстоять от носка и более чем на 300 мм, но не менее чем на 160 мм.
1
2
1
2
Для обеспечения оптимальных условий работы башмака на рельсах типов Р50, Р65, Р75 ширина носка полоза (поперечные размеры) по длине L может быть выполнена переменной от ширины начала носка полоза - Н до ширины конца носка полоза - Н, причем H выбирается из условия предотвращения наезда на него выкружки колеса, деформирования носка полоза и образования на нем трещин, а Н определяется шириной рельса и соответствующими допусками на установку башмака.
Предлагаемое устройство обладает еще одним существенным отличием от известных решений, а именно в нем отсутствует скос носка полоза, т.е. толщина полоза h выполнена одинаковой по всей его длине и выбирается в зависимости от его материала, максимальной нагрузки на ось, диаметра колес, интенсивности работы, максимального тормозного пути и т.д. Эксплуатационные наблюдения показали, что браковка башмаков часто происходит из-за расплющивания носка полоза колесами вагонов и последующего его растрескивания. Причиной быстрого расплющивания является слишком тонкая заходная часть носка полоза. В настоящее время заходная часть носка полоза фрезеруется на скос на длине 40 мм до толщины начала носка  мм. Реальная толщина носка полоза по результатам обмеров горочных башмаков колеблется в пределах 1,5-3 мм. Фрезеровку носка полоза ввели для облегчения наезда колеса на горочный башмак, но при скольжении башмака по рельсу нижний слой металла носка полоза пластически растягивается, в результате этого тонкий носок башмаков быстро деформируется: раздавливается и изгибается вверх. При наезде колеса на деформированный загнутый носок, башмак подпрыгивает и иногда сбрасывается с рельса. В заявляемом решении предлагается использовать носок без фрезеровки, тем самым увеличив толщину заходной части носка с 1,5-3,0 мм до 6-10 мм. Испытания установочной серии башмаков в парке приемо-отправления показали, что проблем с вкатыванием колес на башмак с высотой начала носка 6-14 мм (без фрезеровки заходной части и с порожком толщиной 6-7 мм) не возникает. Деформация носка заявляемого башмака была существенно снижена, носки башмаков перестали загибаться вверх, прекратилось их растрескивание, срок службы башмаков увеличился, толщина носка после трехмесячного срока службы практически не изменилась.
1
2
Пример конкретного выполнения. Разработан башмак тормозной стояночный для работы на рельсах Р50, Р65, Р75 с колесами диаметром 830-964 мм и с высотой гребня 28-40 мм. Полоз изготовлен из стали марки Ст3сп по ГОСТ 380 из полосы размерами (мм) 7×120 методом горячей штамповки. Длина носка полоза L=248 мм, толщина полоза h=4 мм, H=50 мм, Н=70 мм. Твердость полоза после термообработки составляет 270 НВ. Колодка опорная изготавливается из стали марки Ст3сп по ГОСТ 380; Твердость упорной колодки из стали Ст3сп после термообработки составляет 290 НВ. Термообработка всего башмака в сборе производилась по режиму - закалка с отдельного нагрева (915-920°С) без отпуска. Заявляемое решение имеет следующие преимущества:
1. Увеличена долговечность башмака тормозного стояночного по сравнению с применяемыми в настоящее время не менее чем в 3 раза.
2. В результате применения заявленных параметров полоза и колодки полностью устранена повреждаемость носка полоза и бортов от контакта с гребнем колеса при наезде колеса на тормозной стояночный башмак.
3. Снижена вероятность перекатывания колеса через башмак и, соответственно, безопасность несанкционированного движения подвижного состава (за 3 месяца не наблюдалось ни одного перекатывания через новые башмаки, в то время как через серийные башмаки колеса перекатились 25 раз).
4. Полностью исключены случаи перекоса и выдавливания башмака с рельса в результате наезда выкружки колеса на ребро упорной площадки.