ТОРМОЗ ГРУЗОВОГО ВАГОНА
GOODS' CAR BRAKE

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств, в частности к устройствам для определения тормозных усилий на колесах железнодорожного подвижного состава.
Известно тормозное оборудование, например, вагонов-самосвалов, состоящее из тормозной магистрали, подключенной через воздухораспределитель с запасным резервуаром (см. книгу Логинов А.И., Афанаскин Н.Е. Вагоны-самосвалы. М.: Машиностроение, 1975, 192 с., стр.149-152). Запасный резервуар также через воздухораспределитель, в случае снижения давления в тормозной магистрали, наполняет тормозной цилиндр сжатым воздухом, что приводит воздействие его штока на рычажную передачу, которая производит поджим тормозных колодок к колесам, создавая тем самым тормозной момент на последних. Существенным недостатком такого тормозного оборудования является то, что в нем отсутствует устройство, обеспечивающее в автоматическом режиме изменение давления воздуха в тормозном цилиндре в случае, например, порожнего или полностью загруженного вагона-самосвала.
Вследствие этого усилие, создаваемое колодками на колесе колесных пар, является как бы постоянным, а это существенно влияет на тормозной путь вагона и динамику поезда, в котором он находится.
Известны также современные грузовые вагоны (см. книгу Вагоны. Под ред. Л.Д.Кузмича М.: Машиностроение, 1978, 376 с.), тормозное оборудование которых существенно отличается от вышеописанного за счет использования в нем автоматического регулятора режимов торможения (авторежимы). Так, например (см. указанную книгу стр.68, рис.35) известен авторежим №265-000, который установлен сбоку хребтовой балки грузового вагона над тележкой. Он состоит из управляющей части (демпфера) и воздушного реле давления. Такой авторежим устанавливают так, чтобы его пята опиралась на плиту опорной балки тележки вагона. В результате авторежим позволяет изменять давление воздуха в тормозном цилиндре за счет линейного перемещения пяты в случае изменения загрузки вагона различными грузами и упругой деформации, тем самым рессорного подвешивания вагона. Несмотря на эффективность такого устройства необходимо отметить и его недостаток, заключающийся в сложности его конструкции из-за наличия в нем большого числа деталей, таких как пружины, клапаны и т.д., что в итоге снижает надежность такой системы в целом.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции известного тормоза грузовых вагонов, снабженных авторежимом, и повышение его эксплуатационной надежности.
Поставленная цель достигается тем, что тормозной цилиндр по своей длине выполнен ступенчатым, состоящим из ряда участков внутренних его полостей различного диаметра и в них подвижно расположены соответствующего им диаметра поршни, жестко закрепленные на общем штоке и взаимосвязанные, с одной стороны, с рычажной передачей управления тормозными колодками, а с другой через пружину сжатия с корпусом тормозного цилиндра, надпоршневые полости, каждая из внутренней полости тормозного цилиндра сообщена с атмосферой, а подпоршневые с помощью трубопроводов с каналами, выполненными в корпусе авторежима, установленного на раме вагона так, что их продольные оси симметрии совпадают с подобными осями диаметрально расположенных в этом же корпусе других каналов, также с помощью трубопроводов присоединенных к трубопроводу воздухораспределителя, причем, внутри корпуса авторежима, в его продольной вертикальной полости, подвижно установлен подпружиненный пружиной сжатия плунжер с выточкой в его нижней части, который с помощью пяты контактирует с плитой боковины тележки при вертикальных перемещениях вагона в грузовых режимах его состояния.
На чертеже показана принципиальная схема тормоза грузового вагона.
Тормоз грузового вагона состоит из корпуса тормозного цилиндра 1, снабженного внутренними полостями 2, 3 и 4, в которых расположены соответственно поршни 5, 6 и 7. Поршни 5, 6 и 7 жестко закреплены на штоке 8, связанном шарнирно с рычажной передачей управления тормозными колодками 9. Между поршнем 5 и корпусом тормозного цилиндра 1 расположена пружина сжатия 10. Подпоршневые полости 11, 12 и 13 тормозного цилиндра 1 с помощью трубопроводов 14, 15 и 16 соединены с каналами 17, 18 и 19 корпуса авторежима 20, в котором выполнены другие каналы 21, 22 и 23, соединенные трубопроводами 24, 25 и 26 с трубопроводом 27 воздухораспределителя 28. Внутри корпуса авторежима 20 расположен подпружиненный пружиной сжатия 29 плунжер 30, снабженный пятой 31, контактирующей с плитой боковины тележки 32. Сам корпус авторежима 20 жестко закреплен на раме 33 грузового вагона. На плунжере 30 выполнена выточка 34. Воздухораспределитель 28 связан трубопроводами 35 и 36 соответственно с тормозной магистралью 37 и запасным резервуаром 38. Внутренние полости 2, 3 и 4 корпуса тормозного цилиндра 1 сообщаются соответственно с атмосферой через патрубки 39, 40 и 41.
Работает тормоз грузового вагона следующим образом. Предположим, что грузовой вагон находится в порожнем состоянии в составе грузового поезда и при необходимости его торможения широко известным способом (см., например, книгу Крылов В.И. Тормоза локомотивов. М.: Трансжелдориздат, 1963. 300 с.) понижают давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 37, что приводит к поступлению его из запасного резервуара 38 через воздухораспределитель 28 в трубопровод 27, затем в дополнительный канал 23 и через выточку 34 плунжера 30 в канал 19. Из канала 19 в дальнейшем сжатый воздух поступает по трубопроводу 16 в подпоршневую полость 13 корпуса тормозного цилиндра 1, оказывая тем самым давление на поршень 7, который перемещается по стрелке А, приводя в движение рычажную передачу управления тормозными колодками 9, затормаживая тем самым грузовой вагон (на чертеже торможение колодки и колесной пары вагона не показаны). Такое движение поршня 7 возможно за счет наличия патрубка 41, через который воздух вытесняется им в атмосферу, а также положения пяты 31, которая находится с зазором относительно плиты боковины тележки 32 вагона. В то же время, движение поршня 7 по стрелке А способствует и перемещению в этом же направлении поршней 6 и 5, так как они жестко закреплены на штоке 8. Следовательно, такое их совместное движение приводит к сжатию пружины сжатия 10. После того как необходимость в торможении отпала, широко известным в технике способом повышают давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 37, что приводит к соединению воздухораспределителем 28 трубопровода 27 с атмосферой. И тогда под действием сжатой пружины сжатия 10 шток 8 с поршнями 7, 6 и 5 возвращаются в исходное положение такое, как это показано на чертеже, растормаживая тем самым грузовой вагон. Такие процессы торможения порожнего вагона и отпуск тормоза могут повторяться неоднократно.
Теперь предположим, что грузовой вагон оказался частично загруженным от его максимальной грузоподъемности и тогда, за счет просадки рамы 33 грузового вагона по стрелке В на его рессорах (на чертеже конструкция тележки грузового вагона не показана) пята 31 упрется в плиту боковины тележки 32, что вызовет движение плунжера 30 в направлении, обратном стрелке В, и он, например, займет такое положение, когда его выточка 34 разместится так, что соединит между собой каналы 22 и 18 корпуса авторежима 20. В этом случае, исходя из размеров выточки 34 и длины участка концевой части плунжера 30, расположенного под ней, может получиться, что клапаны 23 и 19 будут перекрытыми или же нет. Рассмотрим тот случай, когда они будут перекрыты, а каналы 28 и 18 будут связаны между собой за счет выточки 34. Тогда так же, как и было описано выше, снижается давление тормозной магистрали 37 до того же значения, как и в первом случае, и тогда сжатый воздух поступит в подпоршневую полость 12 через трубопровод 15, каналы 18 и 22, трубопровод 27, воздухораспределитель 28 из запасного резервуара 38. В результате поступления сжатого воздуха в подпоршневую полость 12 произойдет поступательное движение поршня 6, также в направлении стрелки А, увлекающее за собой поршни 7 и 5, сжимая пружину сжатия 10 и приводя в движение рычажную передачу управления тормозными колодками 9. Но так как диаметр поршня 6 больше, чем диаметр поршня 7, то усилие, создаваемое им при том же давлении, будет выше, а следовательно, тормозная сила на колесах колесных пар также возрастет. Если же клапаны 23 и 19 не перекроются нижней частью плунжера 30, то сжатый воздух по ним попадает в подпоршневую полость 13 и тогда тормозное усилие на колесных парах возрастет не только от действия по стрелке А поршня 6, но и от действия в этом же направлении поршня 7. Такое суммарное усилие будет еще более высоким, чем в предыдущем случае, когда каналы 23 и 19 перекрыты нижней частью плунжера 30.
Рассмотрим теперь вариант, когда грузовой вагон полностью загружен грузом, имеющим высокий удельный вес, соответствующий максимальной его грузоподъемности. В этом случае плунжер 30 может занять два положения, когда каналы 23 и 19 им не перекрыты и перекрыты только каналы 22 и 18, или же они все открыты. В обоих же случаях каналы 17 и 21 сообщаются между собой за счет наличия между ними выточки 34. Следовательно, в любом случае сжатый воздух попадет через каналы 21 и 17 в подпоршневую полость 11, и тогда поршень 5 также начнет перемещаться по стрелке А, сжимая пружину сжатия 10 и приводя штоком 8 в движение рычажную передачу управления тормозными колодками 9, обеспечивая тем самым торможение груженого вагона. Следует также отметить, что тормозное усилие будет большим, потому что диаметр поршня 5 больше, чем диаметры поршней 6 и 7. В то же время плунжер 30 может переместиться в самое верхнее положение, полностью сжав свою пружину сжатия 29. Тогда во все каналы 17, 18 и 19 поступит сжатый воздух, так как к ним будет свободным его доступ из каналов 21, 22 и 23. Понятно, что в таком положении плунжера 30 будет реализовано на тормозных колодках значительное по величине тормозное усилие за счет того, что все три поршня 7, 6 и 5 окажутся под давлением сжатого воздуха и в сумме к штоку 8 будет приложено максимальное усилие, создаваемое рассматриваемым устройством. После разгрузки грузового вагона плунжер 30 под действием пружины сжатия 29 вернется в исходное положение, показанное на чертеже, за счет того, что расстояние между рамой 33 грузового вагона и плитой боковины тележки 32 увеличится и пята 31 выйдет из контакта с последней. Далее описанные процессы могут повторяться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как оно просто по конструкции и, следовательно, обладает необходимой надежностью в эксплуатационных условиях.