ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ВАГОНА
CAR BRAKING DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях пассажирских и грузовых вагонов.
Известно тормозное устройство вагона. 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 на  стр.863, а также 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 и запасном резервуаре 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, который также может быть использован в тормозном оборудовании вагонов. Такой тормоз содержит подобные комплектующие узлы и детали тормоза, представленного в аналоге, но имеет существенное отличие, заключающееся в том, что на тележке экипажа шарнирно закреплен дополнительный цилиндр, шток которого, так же как и основного тормозного цилиндра, взаимосвязан с рычажной передачей управления тормозными колодками. В случае утечки воздуха из запасного резервуара экипаж затормаживается усилием, создаваемым пружиной дополнительного цилиндра, и его самодвижение исключается. Однако описанный тормоз обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что он содержит ряд комплектующих, имеющих функциональную зависимость между собой, которые не сосредоточены в одном узле, и эта раздробленность существенно влияет на диагностику последних и их техническое обслуживание.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является комплектация силовой части тормоза в одном узле, объединяющем тормозной и дополнительный цилиндры в одно целое.
Поставленная цель достигается тем, что в дополнительном цилиндре подвижно размещен пустотелый плунжер, подпружиненный винтовой пружиной сжатия относительно последнего, и в нем также подвижно расположен поршень, подпружиненный относительно пустотелого плунжера также винтовой пружиной сжатия, причем надпоршневая его полость соединена с атмосферой через канал, выполненный в нем и его пустотелом штоке, связанном через рычажную передачу с тормозными колодками вагона.
На  фиг.1 показана принципиальная схема тормозного устройства вагона.
Тормозное устройство вагона состоит из тормозной магистрали 1, связанной трубопроводами с разобщительным краном 2 и воздухораспределителем 3. Воздухораспределитель 3 с одной стороны также трубопроводами соединен с дополнительным цилиндром 4 и запасным резервуаром 5, который в свою очередь подключен также к дополнительному цилиндру 4 с другой его стороны. Внутри дополнительного цилиндра 4 подвижно размещен пустотелый плунжер 6, в котором подвижно размещен поршень 7 со штоком 8, причем последний снабжен каналом 9, связывающим с атмосферой надпоршневую полость 10 пустотелого плунжера 6. Поршень 7 подпружинен винтовой пружиной сжатия 11. Между торцевой частью пустотелого плунжера 6 и дополнительным цилиндром 4 установлена винтовая пружина сжатия 12. Шток 8 поршня 7 шарнирно связан с рычажной передачей 13 управления тормозными колодками 14, взаимодействующими с колесом 15 при торможении вагона. Колесо 15 расположено на рельсовом пути 16.
Работает тормозное устройство вагона следующим образом. В процессе движения одиночного вагона с локомотивом и поезда в целом детали тормозного устройства расположены так, как это показано на фиг.1. При этом тормозная магистраль 1 находится под давлением сжатого воздуха, создаваемым компрессором, расположенным на локомотиве, и запасной резервуар 5 полностью заряжен сжатым воздухом (на чертеже локомотив не показан, но такое положение пневматического тормоза подробно описано в книге Е.Ф. Рудой, предоставленной в аналоге). В то же время такое давление сжатого воздуха создано в полости дополнительного цилиндра куда из запасного резервуара 5 последний поступает по стрелке A. В случае необходимости создания режима торможения машинист снижает давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 1 (такое действие подробно описано в книге аналога) на некоторую величину, и тогда сжатый воздух из запасного резервуара 5 проходит по стрелке Вчерез воздухораспределитель 3 и попадает в дополнительный цилиндр 6, воздействует на поршень 7, который перемещается по этой же стрелке B, сжимая винтовую пружину сжатия 11 и приводя в движение своим штоком 8 рычажную передачу 13 тормоза, что способствует поджиму тормозных колодок 14 по стрелкам C к колесу 15. Такое движение поршня 7 совместно со штоком 8 происходит без сопротивления в указанном направлении, так как находящийся воздух в подпоршневой полости 10 вытесняется через канал 9 в атмосферу по стрелке E. После снижения скорости за счет указанного режима торможения машинист снова заряжает тормозную магистраль до рабочего давления, что позволяет исключить движение сжатого воздуха по стрелке B в дополнительный цилиндр 4, при этом за счет перекрытия его трубопровода воздухораспределителем 3 происходит зарядка запасного резервуара 5. Как только давление сжатого воздуха в трубопроводе, соединяющем воздухораспределитель 3 и дополнительный цилиндр 4, исчезает, поршень 7 совместно со штоком 8 под действием винтовой пружины сжатия 11 возвращаются в исходное положение, такое, как это показано на фиг.1, что и способствует отходу тормозных колодок от колес 15 в сторону, противоположную стрелкам C. Описанный режим торможения в дальнейшем может повторяться неоднократно. Теперь рассмотрим случай, когда вагон или состав находится в отцепленном от локомотива состоянии, при этом он является заторможенным, то есть его тормозные колодки 14 прижаты к колесу 15, а поршень 7, полностью сжав свою винтовую пружину сжатия 11, находится в крайнем правом положении (см. фиг.1) пустотелого плунжера 6. По истечении некоторого времени за счет тех или иных причин давление сжатого воздуха в запасном резервуаре 5 может снизиться, и тогда, во-первых, пустотелый плунжер 6 под действием своей винтовой пружины сжатия 12 начнет перемещаться также в правую сторону, а поршень 7 совместно со штоком 8 в левую. Но наступит в итоге такой момент, когда поршень 7, достигнув своего крайнего левого положения, остановится, а пустотелый плунжер 6 будет продолжать движение в правую сторону, увлекая за собой поршень 7 вместе со штоком 8 еще дальше в правую сторону. Такое движение пустотелого плунжера 6 и обеспечит постоянное прижатие тормозных колодок 14 к колесу 15, и поэтому самодвижение одиночного вагона или состава в целом будет исключено. В таком заторможенном состоянии подвижной состав может находиться неограниченно долго. В дальнейшем для его передвижения к нему подают локомотив, который, запитав тормозную магистраль 1 сжатым воздухом, переместит пустотелый плунжер 6 в левую сторону,  и он, сжав  свою винтовую пружину сжатия 12, займет такое положение, как это показано на фиг.1, соответствующее роспуску тормозных колодок 14, что позволит транспортировать вагон или состав в нужном направлении. В дальнейшем описанный процесс самоторможения вагона может повториться неоднократно.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известным не прямодействующим пневматическим тормозом очевидно, так как он эффективно удерживает подвижной состав, исключая его самодвижение при истощении тормоза, и в то же время является компактным узлом, включающим в себя как дополнительный, так и тормозной цилиндры.