АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФИКСАТОР ШТОКА ТОРМОЗНОГО ЦИЛИНДРА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА РЕЕЧНОГО ТИПА С КЛИНОВЫМ ЗАЖИМОМ И ПОДТОРМАЖИВАЮЩИМ КЛАПАНОМ
RACK-TYPE AUTOMATIC RETAINER WITH WEDGE CLAMP AND BRAKING VALVE FOR ROLLING STOCK BRAKE CYLINDER ROD

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта. Известны различные конструкции фиксаторов стояночных тормозов, в том числе такие, которые для удержания тормозной рычажной передачи подвижного состава в заторможенном состоянии используют специальные фиксаторы для удержания штоков тормозных цилиндров в крайнем тормозном положении.
Известны: автоматический фиксатор штока тормозного цилиндра, авт.св. №330055; механический фиксатор штока тормозного цилиндра железнодорожного подвижного состава, патент №2245262 от 27.01.05 г.; автоматический механический фиксатор штока тормозного цилиндра железнодорожного подвижного состава реечного типа с клиновым зажимом, патент №2286896 от 10.11.2006 г., конструкция которого принята за прототип изобретения и предназначена для фиксации штока тормозного цилиндра в тормозном положении путем зажатия его с двух сторон относительно продольной оси с помощью зубьев реек штока и стопорных клиновых зажимов. Каждый из двух стопорных клиновых зажимов зажимного устройства имеет индивидуальный пневматический привод в виде пневматического цилиндра двухстороннего действия с поршнем, штоком и пружиной, предназначенными для автоматического управления фиксатором. Фиксатор работает в автоматическом режиме таким образом, что при производстве экстренного торможения, т.е. при разрядке тормозной магистрали до 0, происходит автоматическая фиксация штока тормозного цилиндра в тормозном положении, а при зарядке тормозной магистрали и отпуске тормозов - отпуск фиксатора.
Недостатком конструкции прототипа изобретения является то, что расцепление зубьев штока тормозного цилиндра с зубьями фиксатора у него при отпуске тормозов из заторможенного состояния происходит при сильном прижатии зубьев друг к другу, равном тормозному нажатию, что вызывает большую силу трения и износ поверхности зубьев, снижение их долговечности и надежности в работе, а само расцепление происходит жестко и шумно.
Целью изобретения является разработка такого механизма расцепления зубьев фиксатора и штока тормозного цилиндра, который бы до минимума снизил силы трения между зубьями, а сам процесс расцепления сделал бы мягким и бесшумным.
Решение поставленной задачи выполнено путем установки подтормаживающего клапана, который автоматически в момент расцепления зубьев фиксатора и штока тормозного цилиндра кратковременно наполняет тормозной цилиндр воздухом из тормозной магистрали, давит на поршень и тем самым снижает давление зубьев штока тормозного цилиндра на зубья фиксатора во время их расцепления при отпуске тормозов.
Конструкция предлагаемого автоматического фиксатора штока тормозного цилиндра железнодорожного подвижного состава реечного типа с клиновым зажимом и подтормаживающим клапаном поясняется чертежом.
Автоматический фиксатор состоит из прикрепленного к штоку 9 тормозного цилиндра 8, двух реек 17 с нарезанными на них косыми зубьями; двух стопорных клиновых зажимов 15 с размещенными внутри них разрезанными и соприкасающимися друг с другом по наклонной плоскости двумя нажимными валиками 16. Один из валиков имеет нарезку зубьев, аналогичных зубьям реек штока тормозного цилиндра, а другой выполняет роль клина для фиксации первого в заторможенном состоянии штока тормозного цилиндра. Оба нажимных валика соединены между собой валиком 9, позволяющим нажимным валикам перемещаться относительно друг друга по контактной наклонной плоскости. Между нажимными валиками имеется пружина 14, которая при отпуске штока тормозного цилиндра из заторможенного зафиксированного положения возвращает нажимной валик с зубьями в крайнее положение, максимально удаленное от другой половины нажимного валика. Каждый из стопорных клиновых зажимов имеет индивидуальный пневматический привод 11 в виде пневматического цилиндра двухстороннего действия с поршнем 12, штоком 13 и пружиной 10. К цилиндру привода зажима с одной стороны подключен воздухопровод от магистрали тормозного цилиндра, а с противоположной стороны - от тормозной магистрали. Шток 13 соединен с одной половиной нажимного валика 16 с возможностью перемещать нажимной валик в корпусе зажима по направлению к штоку тормозного цилиндра. В пневматическом цилиндре привода зажима расположена пружина 10, которая при отсутствии воздуха в цилиндре удерживает поршень 12 в крайнем положении, соответствующем положению нажимного валика 16, когда зубья рейки и нажимного валика находятся в полном зацеплении.
Подтормаживающий клапан фиксатора состоит из металлического цилиндрического корпуса 1 с приваренными к нему через кольца штуцерами А, Б и С для соединения их соответственно с трубопроводами от тормозной магистрали, тормозного цилиндра и магистрали тормозного цилиндра; золотника поршневого типа с резиновыми манжетами 2; регулировочной пружины 4 и регулировочного болта 3.
Работа автоматического фиксатора штока тормозного цилиндра железнодорожного подвижного состава реечного типа с клиновым зажимом и подтормаживающим клапаном заключается в следующем. При производстве экстренного торможения автоматическими пневматическими тормозами подвижного состава поршни тормозных цилиндров вместе с прикрепленными к ним зубчатыми рейками 17 под давлением воздуха из магистрали тормозного цилиндра переместятся в крайнее тормозное положение. При этом поршни цилиндров приводов зажимов 12 под действием воздуха из магистрали тормозного цилиндра и под действием пружины 10 также будут перемещаться по направлению к клиновым стопорным зажимам 15, а их штоки 13 приведут в движение нажимные валики 16 по направлению к штоку тормозного цилиндра 18. При этом если зубья нажимного валика и рейки штока тормозного цилиндра не совпадут, то нажимной валик с зубьями 16 будут перемещаться вдоль оси штока тормозного цилиндра 18 до полного их зацепления. После этого вторая половина нажимного валика 16, соединенная со штоком 13, под воздействием его усилия заклинит нажимной валик, находящийся в зацеплении с зубьями штока тормозного цилиндра 18. В дальнейшем, после утечки воздуха из цилиндров приводов зажимов, зафиксированное положение штока тормозного цилиндра 18 будет обеспечиваться усилием пружины 10 привода зажима, сопротивлением механизмов клинового стопорного зажима и поршня 12 цилиндра привода. При этом после истощения воздуха из тормозного цилиндра зубья зажима фиксатора будут находиться под давлением зубьев реек штока тормозного цилиндра в виде реакции тормозной рычажной передачи, равной предварительному тормозному нажатию на нее со стороны поршня.
При отпуске тормозов подвижного состава и зарядке тормозной магистрали до давления 0,5 МПа поршень 12 под воздействием воздуха из тормозной магистрали приведет к перемещению нажимной валик 16 зажима в сторону от штока тормозного цилиндра 18, выведет из зацепления зубья нажимного валика 16 и рейки 17. Произойдет отпуск штока 18 тормозного цилиндра 5 из заторможенного состояния. Вывод из зацепления зубьев зажима при отпуске тормозов потребует большого усилия для преодоления сил трения, возникающих между зубьями зажима и реек. Процесс расцепления зубьев при значительных силах трения может привести к повышенному износу зубьев, снижению их долговечности и надежности в работе.
Для устранения отмеченных выше недостатков рядом с тормозным цилиндром установлен подтормаживающий клапан, который, используя воздух из тормозной магистрали при ее наполнении во время отпуска тормозов, кратковременно наполняет тормозной цилиндр воздухом, производит давление на поршень и через зубья реек штока тормозного цилиндра уменьшает давление на зубья зажима во время расцепления их с зубьями реек штока тормозного цилиндра.
Принцип работы подтормаживающего клапана заключается в том, что его золотник под действием регулировочной пружины 4 с одной стороны, и давления воздуха из тормозной магистрали с другой стороны, перемещаясь при зарядке тормозной магистрали и отпуске тормозов вдоль цилиндра, последовательно занимает три положения: первое положение, перед началом зарядки тормозной магистрали, когда давление воздуха в тормозной магистрали равно -0, тормозной цилиндр по каналам С и Б соединен с магистралью тормозного цилиндра, когда при этом воздуха в тормозном цилиндре нет, а сам он находится в заторможенном зафиксированном положении; второе положение, когда давление воздуха в тормозной магистрали равно 0,3 МПа, тормозная магистраль по каналам А и Б соединена с тормозным цилиндром, позволяющим произвести кратковременное наполнение тормозного цилиндра воздухом из тормозной магистрали и мягкий отпуск фиксатора; третье положение, когда давление воздуха в тормозной магистрали больше 0,3 МПа и тормозной цилиндр соединен с магистралью тормозного цилиндра, происходит полный отпуск тормозов с выходом воздуха через нее в атмосферу.
В дальнейшем, при полностью заряженной тормозной магистрали и при всех видах служебного торможения и отпуска тормозов, т.е. при снижении давления воздуха в тормозной магистрали до уровня 0,35 МПа, золотник подтормаживающего клапана продолжает занимать крайнее 3 положение, не препятствуя обычной работе автоматического пневматического тормоза в данных условиях. При экстренном торможении автоматического пневматического тормоза, когда давление воздуха в тормозной магистрали, снижаясь, проходит диапазон давления от 0,35 до 0,3 МПа, заторможенное положение поршня тормозного цилиндра поддерживается давлением воздуха, проходящего из тормозной магистрали, по пневматической схеме, соответствующей 2 положению золотника подтормаживающего клапана. При снижении давления воздуха в тормозной магистрали до уровня 0,3 МПа и ниже заторможенное положение поршня тормозного цилиндра поддерживается вновь давлением воздуха, поступающего как обычно из магистрали тормозного цилиндра, в соответствии с 1 положением пневматической схемы золотника подтормаживающего клапана.