АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ТОРМОЗНОЙ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к тормозному оборудованию вагонов.
Автоматический регулятор тормозной рычажной передачи содержит тяговый винт с несамотормозящей резьбой, на котором установлены подпружиненные регулирующая и вспомогательная гайки, при этом вспомогательная гайка связана с корпусом. Данное определение гаек по их расположению и названию будет использовано в дальнейшем. Указанное соединение может быть выполнено фрикционным или с использованием зубчатых (шлицевых) поверхностей. Зубья или шлицы выполняются на конических или торцевых поверхностях корпуса и гайки. Часто соединение называют кулачковой муфтой.
Так известен авторегулятор, содержащий винт с несамотормозящей резьбой и двумя гайками на подшибниках: вспомогательной и регулирующей (А.с. №175521, В61Н 15/00, от 05.11.1962). Между вспомогательной гайкой и корпусом сопряжение поверхностей выполнено фрикционным и конусным. Для надежного соединения контактирующих поверхностей требуются усилия соответствующие трению. Имеется техническое решение для авторегулятора аналогичной конструкции, в котором вместо фрикционного соединения используется зубчатое (А.с. №198261, В61Н 15/00, от 24.04.1962). К недостаткам известного авторегулятора можно отнести его недостаточную надежность в эксплуатации, вызванную конструктивным исполнением. Кроме того, при использовании зубчатого сопряжения двух деталей, одна из которых перемещается по резьбе, а другая неподвижна, может реализоваться ситуация, когда зуб подвижной детали не попадет в паз между зубьями ответной части. Такое неустойчивое состояние («зуб на зуб») приведет к неполному изменению заданных размеров авторегулятора, что может привести к понижению надежности работы авторегулятора в составе тормозной системы. А при вибрации возможно кратковременного изменение тормозных усилий из-за перехода в устойчивое состояние. Муфтовое соединение с выступами на наружном диаметре и впадинами на внутреннем диаметре в авторегуляторе рычажной передачи использовано в одной из первых конструкций (пат. GВ №249085, В61Н 15/00, от 14.03.1925). В этой ранней конструкции использовался трапециевидный профиль зуба, что не исключает их попадания друг на друга в случае, если гайка перемещается по резьбе. Конструкция регулятора существенно отличается от устройств, усовершенствованных в последующее время.
В другом решении, взятом в качестве наиболее близкого аналога к предлагаемой конструкции, выполнено усовершенствование авторегулятора №574Б (А.с. №1733307, В61Н 15/00, от 26.02.1990). Авторегулятор тормозных рычажных передач указанной модели содержит корпус, в котором расположен тяговый винт с несамотормозящей резьбой, а также установлены подпружиненные регулирующая и вспомогательная гайки, при этом первая гайка выполнена как подвижная часть наклонной муфты (ранее показана в А.с. №351742, В61Н 15/00, от 25.051970; употребляемая терминология в соответствии с В.Г.Иноземцев, В.М.Казаринов, В.Ф.Ясенцев, "Автоматические тормоза", М. Транспорт, 1981 г, стр.283-286). Здесь предложено использование на обращенных одна к другой торцевых гранях передней крышки и вспомогательной гайки закрепленных неподвижной и подвижной накладок с обращенными одна к другой волнистыми выступающими поверхностями. То есть предлагается использовать сопряжение, относящееся к торцевым зубчатым муфтам с нечасто используемым профилем зуба: прямоугольный в сечении с переменной высотой по радиусу. Такой профиль зуба также не исключает ситуации попадания зубьев один на другой, особенно для мало проработавших конструкции с непритертым сопряжением частей конструкции. Поэтому имеется необходимость в исключении такой возможности на начальном этапе работы авторегулятора тормозной рычажной передачи.
Задача предлагаемого технического решения - повышение надежности работы авторегулятора при торможении железнодорожного транспортного средства путем использования профиля выступов и впадин регулирующей гайки и ответной части корпуса максимально приближенного к приработанному профилю указанной детали авторегулятора.
Также из-за снижения вероятности неполного срабатывания авторегулятора повысится качество работы авторегулятора.
Для этого предлагается на торцевой поверхности регулирующей гайки и ответной части корпуса выполнить профиль выступов и впадин, который характерен для торцевого профиля вспомогательной гайки, выполненной в виде накладки на торец указанной гайки, хорошо приработанной с соответствующей ответной частью на корпусе (неподвижной накладкой на корпусе в соответствии с прототипом) и получаемого в результате сканирования указанных объектов и построения трехмерной модели каждого выступа и каждой впадины гайки и ответной части с их последующим усреднением.
Кроме того, профиль дополнительно получается усреднением нескольких предварительно построенных профилей указанных деталей.
Достижение такого результата объясняется, например тем, что распространенный прямоугольный профиль торцевой муфты требует хорошей подгонки деталей при монтаже даже при перемещении подвижной части муфты по шлицам вала (Иванов М.Н., Детали машин, Учеб. Для вузов, изд.3 М., Высшая школа, 1976 г, стр.365-367). А в регуляторе вспомогательная гайка перемещается по резьбе, что может приводить к несовпадению выступов и впадин (положение «зуб на зуб») частей муфты. После некоторого количества включений происходит смятие или приработка изначального геометрически правильного профиля. Но наличие периода неопределенности в работе авторегулятора сказывается на надежности тормозной системы в целом. Поэтому изготовление частей муфты указанным путем повысит качество работы авторегулятора.
На чертеже фиг.1 схематично изображен описываемый авторегулятор, а на фиг.2. приведена схема получения усредненного профиля сопряжения.
Регулятор содержит смонтированный в корпусе 1 регулирующий винт 2, на котором установлены другие элементы: вспомогательная гайка 3 с первым подшипником 4 и первой пружиной 5, регулирующая гайка 6 со вторым подшипником 7 и второй пружиной 8, тяговый стакан 9, связанный с тяговым стержнем 10, возвратная пружина 11. В корпусе слева на чертеже установлена неподвижная накладка 12 с выступами (зубьями) 13, которая зафиксирована в корпусе, как показано на рисунке. На подвижной вспомогательной гайке также установлена ответная накладка 14 в виде шайбы с зубьями 15, которые при контакте накладок входят в пространство между зубьями 13, и которая может быть дополнительно зафиксирована на гайке резьбовым соединением по наружному диаметру 3 и с ее торца винтами 16. Модификации крепления накладок могут отличаться от вида приведенного на рисунке, и описаны в литературе, а также в соответствующих ГОСТах. Приведенная схема не ограничивает возможные конструкции накладок. Как ранее отмечалось, подобные конструкции в машиностроении относят к кулачковым муфтам или шлицевым соединениям. Упор автоматического регулятора обозначен как 17.
На фиг.2 показан пример построения усредненного профиля с использованием приработанной конструкции, когда в обычном геометрически правильного прямоугольного сечения зубе прошли все деформации и истирания при эксплуатации. (Период необходимой приработки авторегулятора определяется при его использовании.) Для этого выполняют посредством индикатора 18 измерения профиля от начала до окончания зуба с заданным шагом Δ и строят трехмерную модели. Затем операцию повторяют для каждого зуба (шлица) конструкции. После чего усреднением полученных профилей получают тот, который вводится в программу обработки детали. Аналогично строят профиль впадины между двумя выступами (зубьями) ответной для первой части. Усреднение может быть выполнено по нескольким приработанным муфтам. После изготовления детали такой муфты крепятся в соответствующие места авторегулятора. Приведенный на схеме профиль относится к самым простым, но понятно, что аналогичная схема будет работать и для других модификаций. Авторегулятор работает в составе тормозной системы описанным ниже образом. При торможении тяговый стержень 10, перемещаясь вправо, захватывает своей наружной конической поверхностью ответную коническую поверхность в стопорном кольце стакана 9, перемещает стакан, возвратную пружину 11 и корпус 1, соединяя последний с упором 17. При дальнейшем перемещении стержня 10 упор 17 перемещает корпус 1 влево и связанную с ним накладку в виде ответной части к накладке 14 вспомогательной гайки 3, сжимая возвратную пружину 11.
При износе тормозных колодок сопряжение накладок 12 и 14 разобщится вспомогательная гайка 3, вращаясь на первом подшипнике 4 под действием первой пружины 5, навинчивается на тяговый винт 2, размыкая фрикционное соединение регулирующей 6 и вспомогательной 3 гаек. Как только выступы накладки 14 войдут в область впадин между выступами 15 навинчивание вспомогательной гайки 3 будет прекращено. Регулирующая гайка 6 под действием второй пружины 8 через второй подшипник 7 навинчивается на регулирующий винт 2 до конического фрикционного соединения с тяговым стаканом 9, размыкая фрикционную связь (в области опоры пружины 11 на тяговый стакан 9). При отпуске тормоза упор 17 перестает давить на корпус 1. Под действием возвратной пружины 11 корпус 1, накладка 12 с местом сопряжения с накладкой 14 на вспомогательной гайке 3 первый подшипник 4, сжимая первую пружину 5, перемещаются вправо. При этом тяговый стакан 6 с тяговым стержнем 10, перемещаются влево, размыкая фрикционную связь между стаканом 6 и регулирующей гайкой 4, которая под действием усилия второй пружины 8 через второй подшипник 7 навинчивается на регулирующий винт 2 до фрикционного соединения с вспомогательной гайкой 3 и тяговым стержнем 10. Рычажная передача тормозной системы укорачивается на величину износа тормозной колодки. Ход торможения и отпуска закончен.
На устройство разработана техническая документация и начата подготовка к производству опытных образцов для испытаний.