ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к системам раздельного торможения грузового вагона каждой ходовой тележкой.
Известна тормозная система, установленная на железнодорожной вагонной тележке, принятая за наиболее близкий аналог, включающая в себя разнесённые в стороны первую тормозную балку с установленным на ней тормозным цилиндром и вторую тормозную балку, содержащие натяжной элемент, элемент сжатия, жёстко соединённую с серединами указанных элементов распорку и закреплённые в их концевых частях тормозные колодки для прилегания к профилю катания колёс колёсных пар, первый двуплечий рычаг с выступающим вверх фланцем и второй двуплечий рычаг, имеющие в промежуточных точках среднее шарнирное соединение с соответствующей тормозной балкой, соединительное звено, установленное на выступающем вверх фланце, первый передающий усилие элемент для шарнирного соединения с соединительным звеном и вторым рычагом, проходящий через первый проём в раме, и второй передающий усилие элемент для шарнирного соединения с противоположными концами первого и второго рычагов, проходящий через второй проём в раме, при этом первый передающий усилие элемент включает в себя стержень и шток тормозного цилиндра, который приводится в действие при подаче на него давления с целью увеличения длины первого передающего усилие элемента для соответственного увеличения расстояния между разведёнными в стороны первой и второй тормозными балками, причём средние шарнирные соединения первого и второго двуплечих рычагов расположены в общем горизонтальной плоскости, соответствующей плоскости симметрии тормозных колодок, а шарнирные соединения второго передающего усилие элемента смещены по вертикали относительно первого и второго рычагов (см. патент RU 2573683, МПК В61Н 01/00, В61Н 13/20, опубл. 27.01.2016 г.).
Технической проблемой, решаемой созданием полезной модели, является действие момента силы, который возникает вследствие того, что за счёт установки соединительных звеньев и выступающего вверх фланца на конце первого двуплечего рычага передающий усилие элемент известной тормозной системы расположен со смещением по вертикали относительно плоскости симметрии тормозных колодок. Возникающее таким образом неравномерное распределение тормозной силы приводит к неравномерному прилеганию тормозных колодок к профилю катания колёс колёсных пар при торможении. Как следствие, возрастают издержки по замене тормозных колодок из-за их неравномерного клиновидного износа, снижается уровень безопасности эксплуатации тележки железнодорожного транспортного средства.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении долговечности тормозной системы тележки железнодорожного транспортного средства за счёт исключения неравномерного износа тормозных колодок.
Для достижения указанного технического результата в тормозной системе тележки железнодорожного транспортного средства, содержащей первую тормозную балку и вторую тормозную балку с установленным на ней тормозным цилиндром, каждая из которых содержит натяжной элемент (струну), элемент сжатия (балку), жёстко соединённую с серединами указанных элементов распорку и закреплённые в их концевых частях тормозные колодки с плоскостью симметрии, первый и второй двуплечие рычаги, имеющие средние шарнирные соединения с первой и второй тормозными балками соответственно, первый передающий усилие элемент, содержащий тягу для шарнирного соединения одним концом с первым двуплечим рычагом и жёсткого соединения другим концом с тормозным цилиндром и шток тормозного цилиндра для шарнирного соединения со вторым двуплечим рычагом, второй передающий усилие элемент для шарнирного соединения с противоположными плечами первого и второго двуплечих рычагов, причём плоскости симметрии средних шарнирных соединений первого и второго двуплечих рычагов с тормозными балками расположены в плоскости, совпадающей по вертикали с плоскостью симметрии тормозных колодок, предлагается продольную ось штока тормозного цилиндра и продольную ось второго передающего усилие элемента расположить в плоскости, совпадающей по вертикали с плоскостью симметрии тормозных колодок.
В частных случаях реализации плоскость симметрии тормозных колодок может располагаться горизонтально, либо относительно горизонтали в диапазоне углов от 0,1 до 6,0 градусов.
В предлагаемой конструкции тормозной системы обеспечено совмещение в одной плоскости на одном общем уровне элементов тормозной системы, включённых в кинематическую схему, а именно: продольных осей штока тормозного цилиндра и второго передающего усилие элемента, средних шарнирных соединений первого и второго двуплечих рычагов и плоскости симметрии тормозных колодок. Тем самым устраняются условия для возникновения момента тормозной силы, передаваемой от штока тормозного цилиндра на тормозные колодки, в результате чего исключается неравномерный износ тормозных колодок, обеспечивается повышение долговечности тормозной системы тележки железнодорожного транспортного средства, снижаются издержки по замене тормозных колодок, возрастает уровень безопасности эксплуатации тележки железнодорожного транспортного средства. При этом плоскость симметрии тормозных колодок может располагаться горизонтально, либо относительно горизонтали в диапазоне углов от 0,1 до 6,0 градусов. При значении угла указанного диапазона менее нижней границы тормозная система на тележке будет располагаться высоко, с вероятностью касания элементов тормозной системы о кузовные части вагона; если значение угла будет превышать 6,0 градусов, тормозная система будет расположена близко к уровню головки рельсов и не впишется в габарит пути.
Полезная модель представлена на чертежах, где показаны:
на фиг. 1 – тормозная система тележки железнодорожного транспортного средства, аксонометрическая проекция;
на фиг. 2 – то же самое, вид спереди;
на фиг. 3 – то же самое, вид сверху;
на фиг. 4 – то же самое, вид сбоку;
на фиг. 5 – местный вид А на фиг. 1 с разрезом по оси шарнирного соединения.
1.4
2.4
1.4
2.4
1.4
2.4
1.4
2.4
Тормозная система тележки железнодорожного транспортного средства содержит (фиг. 1, 2, 3) первую тормозную балку 1 и вторую тормозную балку 2, включающие в себя натяжные элементы (струны) 1.1 и 2.1, элементы сжатия (балки) 1.2 и 2.2, распорки 1.3 и 2.3, жёстко соединённые с серединами струн 1.1 и 2.1 с одной своей стороны и балок 1.2 и 2.2 с другой своей стороны. На балке 2.2 второй тормозной балки 2 жёстко закреплён тормозной цилиндр 3. В концевых частях тормозных балок 1 и 2 жёстко закреплены тормозные колодки 1.4 и 2.4 с направляющими 1.4.1 и 2.4.1, выполненные с плоскостями симметрии П и П, соответственно. Плоскости симметрии П и П расположены без взаимного смещения между собой по вертикали. Плоскости симметрии П и Пмогутрасполагаться горизонтально, либо в диапазоне углов от 0,1 до 6,0 градусов относительно горизонтали. Направляющие 1.4.1 и 2.4.1 расположены в нижних частях тормозных колодок 1.4 и 2.4 под углом от 14 до 18 градусов относительно плоскостей симметрии П и П. Такое конструктивное выполнение тормозных колодок обеспечивает совместимость натяжных элементов (струн) и элементов сжатия (балок) тормозных балок 1 и 2 со сквозными проёмами боковых рам тележек (не показаны) в собранном состоянии и при эксплуатации железнодорожного транспортного средства. При значении указанного угла менее 14 градусов не происходит отпуск тормоза, так как силы тяжести тормозной системы недостаточно, чтобы преодолеть силу трения, возникающую между направляющими тормозных башмаков и сквозными проёмами в боковых рамах тележек; при значении угла более 18 градусов существенно снижается КПД тормозной системы вследствие возникновения большой силы трения скольжения в сквозных проёмах боковой рамы.
4.1
5.1
1.4
2.4
4.1
5.1
4
5
В местах соединения струн 1.1 и 2.1 с распорками 1.3 и 2.3 установлены двуплечие рычаги 4 и 5, которые соединены в своих промежуточных точках с распорками 1.3 и 2.3 посредством средних шарнирных соединений 4.1 и 5.1, соответственно (фиг. 3). Двуплечий рычаг 5 выполнен с расположением обоих плеч в одной плоскости. Двуплечий рычаг 4 может быть выполнен с расположением обоих плеч в одной плоскости, либо с расположением обоих плеч в разных плоскостях, со смещением по вертикали одного плеча относительно другого. Средние шарнирные соединения 4.1 и 5.1 имеют плоскости симметрии П и П, которые расположены на одном уровне по вертикали между собой и с плоскостями симметрии П и П тормозных колодок 1.4 и 2.4 (фиг. 4). Плоскости симметрии П и Псредних шарнирных соединений 4.1 и 5.1 расположены в точках Т (фиг. 5) и Т (не показано) приложения равнодействующих сил.
7
3.1
Между тормозными балками 1 и 2 размещены первый передающий усилие элемент 6 и второй передающий усилие элемент 7 с продольной осью ОО. Первый передающий усилие элемент 6 включает в себя тягу 6.1 и шток 3.1 тормозного цилиндра 3 с продольной осью ОО. Первый передающий усилие элемент 6 тягой 6.1 с одной стороны соединён с первым двуплечим рычагом 4 шарнирным соединением 4-6, с другой стороны жёстко соединён с тормозным цилиндром 3 и далее штоком 3.1 тормозного цилиндра 3 соединён со вторым двуплечим рычагом 5 шарнирным соединением 5-3. В качестве второго передающего усилие элемента 7 может быть использован автоматический регулятор зазора известной конструкции. Второй передающий усилие элемент 7 одним концом соединён с первым двуплечим рычагом 4 шарнирным соединением 4-7 и вторым концом - со вторым двуплечим рычагом шарнирным соединением 5-7. В зависимости от конструкции двуплечего рычага 4 первый 6 и второй 7 передающие усилие элементы могут быть расположены своими продольными осями в одной плоскости (в том случае, когда двуплечий рычаг 4 выполнен с расположением обоих плеч в одной плоскости), либо со смещением по вертикали относительно друг друга (в том случае, когда двуплечий рычаг 4 выполнен со смещением одного плеча относительно другого по вертикали). При любом взаимном расположении первого 6 и второго 7 передающих усилие элементов предлагаемая конструкция тормозной системы обеспечивает достижение указанного технического результата.
3.1
4.1
5.1
1.4
2.4
7
4.1
5.1
1.4
2.4
Для передачи на тормозные колодки 1.4 и 2.4 усилия, которое развивается штоком 3.1 тормозного цилиндра 3 и при котором исключается наличие вертикального плеча, продольная ось ОО штока 3.1 расположена в плоскости, совпадающей по вертикали с плоскостями симметрии П и П средних шарнирных соединений 4.1 и 5.1 и с плоскостями симметрии П и Птормозных колодок 1.4 и 2.4. Также продольная ось ОО второго передающего усилие элемента 7 расположена в плоскости, которая совпадает по вертикали с плоскостями симметрии П и П средних шарнирных соединений 4.1 и 5.1 и с плоскостями симметрии П и Птормозных колодок 1.4 и 2.4. Такое конструктивное решение повышает долговечность тормозной системы за счёт обеспечения равномерного износа тормозных колодок 1.4 и 2.4. Шарнирное соединение 4-6 тяги 6.1 с первым двуплечим рычагом 4 и продольная ось тяги 6.1 могут быть расположены со смещением по вертикали относительно плоскостью симметрии тормозных колодок 1.4 и 2.4.
Тормозная система тележки железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
При торможении железнодорожного транспортного средства шток 3.1 тормозного цилиндра 3, являющийся составной частью первого передающего усилие элемента 6, приводится в действие от подачи на него давления и начинает вращать рычаг 5 через шарнирное соединение 5-3. Противоположным своим плечом рычаг 5 через шарнирное соединение 5-7 толкает второй передающий усилие элемент 7, который, в свою очередь, поворачивает рычаг 4 через шарнирное соединение 4-7. Рычаг 4 воздействует на тягу 6.1 первого передающего усилие элемента 6, которая упирается в тормозной цилиндр 3. Система замыкается, и за счёт увеличения длины первого передающего усилие элемента 6 в части штока 3.1 тормозного цилиндра 3 происходит увеличение расстояния между разведёнными в стороны первой и второй тормозными балками 1 и 2. Расположенные на концах тормозных балок тормозные колодки 1.4 и 2.4 плотно и равномерно прилегают к профилю катания колёс колёсных пар, осуществляя процесс торможения.
Обратный торможению цикл отпуска происходит при сокращении расстояния между тормозными балками 1 и 2 вследствие сокращения длины первого передающего усилие элемента 6 в части штока 3.1, в процессе подачи штока 3.1 внутрь тормозного цилиндра 3.
В конкретном примере реализации полезной модели в качестве второго передающего усилие элемента 7 может быть использован авторегулятор. Для обеспечения работоспособности тормозной системы при допускаемой толщине тормозных колодок, выполненной в диапазоне от 10 до 70 мм, и допускаемом значении диаметра колёс, выполненном в диапазоне от 848 до 964 мм, минимальная длина авторегулятора по осям присоединительных отверстий составляет 1045 мм, а максимальная длина авторегулятора с учётом величины рабочего хода составляет 1360 мм.