Автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава

 

Изобретение относится к вагоностроению. Устройство обеспечивает автоматическую работу пневмопружинного стояночного тормоза в зависимости от запаса сжатого воздуха в системе пневматического тормоза и одновременный ручной отпуск стояночного и пневматического тормозов. Тормоз содержит пружину, угловой рычаг, плечи которого соединены шарнирно с кольцами тяг, механизм ручного управления, рычажную передачу, включающую в себя тормозной цилиндр. Тормозной цилиндр посредством воздухораспределителя подключен к магистрали и к резервуару с выпускным клапаном. Стояночный тормоз содержит также цилиндр для отпуска стояночного тормоза, связанный с концом тяги нижнего плеча углового рычага через двуплечий рычаг. При этом пружина установлена на кронштейне кузова и нагружает тягу верхнего плеча углового рычага, которая соединена с пружиной посредством регулировочной гайки. Тяга нижнего плеча соединена с рычажной передачей посредством дополнительной раздвижной тяги, части которой связаны друг с другом шарнирным двухзвенником. Средний шарнир двухзвенника при складывании звеньев фиксируется упором и защелкой, смонтированными на раздвижной тяге. Часть тяги, сцепленная с возможностью свободного хода с рычажной передачей, имеет упор для взаимодействия с опорным элементом кузова. Защелка и выпускной клапан имеют общий механизм ручного управления, а полость цилиндра сообщается с резервуаром. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к железнодорожному подвижному составу и может быть применено на вагонах всех типов.

Известен тормоз железнодорожного вагона, содержащий магистраль, к которой посредством воздухораспределителя подключены тормозной цилиндр и резервуар. Тормозной цилиндр связан с рычажной передачей, а также с тягой ручного привода. Резервуар оснащен выпускным клапаном, с которым соединена цепь. Концы цепи закреплены на раме вагона у его боковых сторон (УДК 625.2-592-52, В. М. Казаринов, "Автотормоза", М, "Трансжелдориздат", 1962, стр. 163, рис. 138 и 139. УДК625.2.592(075), В.И.Крылов, В.В.Крылов, "Автоматические тормоза подвижного состава", М, "Транспорт", 1972, стр. 46, 48, рис. 29, 31.) При наличии давления в магистрали воздухораспределитель сообщает ее с резервуаром, а тормозной цилиндр сообщает с атмосферой. Тормоз отпущен. При ступенчатом понижении давления в магистрали воздухораспределитель разобщает тормозной цилиндр с атмосферой и сообщает его с резервуаром, а резервуар изолирует от магистрали. Сжатый воздух из резервуара поступает в тормозной цилиндр. Тормозной цилиндр приводит в действие рычажную передачу. Тормоз включен. Отпуск тормоза осуществляется подачей сжатого воздуха в магистраль или разрядкой резервуара и сообщенного с ним тормозного цилиндра через выпускной клапан, который открывают, потянув за цепь с любой боковой стороны вагона. С помощью ручного привода вагон затормаживают на стоянке.

Применение ручного затормаживания вагона на стоянке является недостатком, который устраняется применением автоматически действующих, например пневмопружинных, стояночных тормозов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стояночный тормоз для ж. -д. подвижного состава (Патент 4746171 США "МКИ" F 16 D 65/14, 1988 г.), содержащий магистраль, к которой через воздухораспределитель подключены запасной резервуар, резервуар для экстренного торможения и тормозной цилиндр, соединенный с рычажной передачей. Кроме того, имеется пневмопружинный стояночный тормоз, выполненный в виде трубопровода и, подключенного в нему пружинного цилиндра, который посредством рычага, тяги, углового рычага и троса, соединен с тормозным цилиндром. Ось поворота упомянутого рычага связана с кузовом вагона посредством механизма ручного управления с рукояткой и выпускным клапаном. Имеется также предохранительное устройство с диафрагменным клапаном, содержащим тарированную пружину. При заряженной воздухом тормозной системе тормоза отпущены. При повороте рукоятки в положении торможения выпускной клапан сообщает трубопровод с атмосферой. Происходит разрядка цилиндра. Пружина через рычаги приводит в действие рычажную передачу с тормозными колодками. Происходит затормаживание единицы подвижного состава. Отпуск тормоза осуществляется подачей давления в пружинный цилиндр из трубопровода, а при отсутствии давления, например, при маневровых перестановках вагона, поворотом рукоятки в положение отпуска, при котором механизм ручного управления позволяет оси поворота рычага смещаться под действием сил. Предохранительное устройство предусмотрено для исключения возможности срабатывания пружины без ведома оператора. Если давление в цилиндре ниже необходимого для удержания сжатого состояния пружины (например, 0,28 МПА), предохранительное устройство разряжает магистраль до атмосферного давления, вызывая экстренное торможение поезда. Это предохраняет от применения стояночного тормоза на каком-либо вагоне поезда в режиме тяги.

Цилиндр описанного выше стояночного тормоза нагружен пружиной непосредственно. Прогиб пружины пропорционален приложенной силе. При промежуточных величинах давления в цилиндре тормоз имеет неопределенное состояние. Его применение требует оснащения вагона дополнительным трубопроводом и устройствами для обеспечения ступенчатого сброса давления в нем. Не предусмотрен при ручном отпуске стояночного тормоза одновременный отпуск пневматического тормоза.

Технический результат, достигаемый предложением, заключается в обеспечении автоматической работы пневмопружинного стояночного тормоза в зависимости от запаса сжатого воздуха в системе пневматического тормоза, причем без применения дополнительных пневматических устройств на подвижном составе с однотрубной тормозной пневмосистемой, и одновременного ручного отпуска стояночного и пневматического тормозов.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава содержит пружину, угловой рычаг, плечи которого соединены шарнирно с концами тяг, цилиндр для отпуска стояночного тормоза, связанный с концом одной из тяг посредством рычага, механизм ручного управления с рукояткой и рычажную передачу, включающую в себя тормозной цилиндр, который посредством воздухораспределителя подключен к магистрали и к резервуару с выпускным клапаном.

Новым является то, что пружина установлена на кронштейне кузова, охватывает тягу, прикрепленную к верхнему плечу углового рычага, а подвижный опорный виток пружины для обеспечения возможности регулирования ее усилия соединен с тягой посредством навернутой на нее гайки. Нижний конец углового рычага взаимодействует с цилиндром и с рычажной передачей через раздвижную тягу. При этом цилиндр сообщен с резервуаром, а две части раздвижной тяги соединены друг с другом шарнирным двухзвенником, средний шарнир которого при складывании звеньев фиксируется упором и защелкой, смонтированными на раздвижной тяге. Последняя соединена с рычажной передачей с возможностью свободного хода длиной не менее рабочего хода тормозного цилиндра. Кроме того, часть раздвижной тяги, сцепленная с рычажной передачей, оснащена упором, который при отпуске стояночного тормоза цилиндром контактирует с ответной поверхностью кузова. Защелка взаимосвязана с выпускным клапаном механизмом ручного управления тормоза, который выполнен в виде поперечно расположенного в опорах кузова поворотного вала, оснащенного рукоятками на концах и возвратной пружиной, а также в виде двух консолей, жестко закрепленных на поворотном валу и соединенных гибкими связями с защелкой и выпускным клапаном.

По сравнению с прототипом ("Стояночный тормоз для железнодорожного подвижного состава". Патент 4746171 США) размещение пружины на кронштейне и нагружение ею посредством тяги верхнего плеча углового рычага, присоединение его нижнего плеча посредством тяги и рычага к цилиндру позволяет за счет изменения передаточного числа углового рычага при поворотах получить падающую характеристику усилия пружины на нижнем плече углового рычага, а также на связанном с ним цилиндре. Поэтому преодоление усилия пружины в начале ее сжатия требует более высокого давления сжатого воздуха в цилиндре (например, 0,40 МПа), чем в конце сжатия и при удержании пружины в сжатом состоянии (например, 0,15 МПа), что обуславливает ступенчатый характер срабатывания и отпуска механизма тормоза, исключает устойчивость промежуточных положений и обеспечивает возможность подключения его к пневмосистеме автоматического тормоза, в которой давление сжатого воздуха может изменяться как ступенчато, так и плавно.

Подключение цилиндра стояночного тормоза к резервуару обеспечивает автоматическое срабатывание стояночного тормоза, когда запас сжатого воздуха в резервуаре, контролируемый по давлению, становится недостаточным, например во время движения для обеспечения эффективной работы пневматического тормоза, а также автоматический отпуск стояночного тормоза при зарядке резервуара до номинального давления, например перед поездкой.

Соединение нижнего плеча углового рычага с рычажной передачей посредством раздвижной тяги, части которой связаны друг с другом шарнирным двухзвенником, средний шарнир которого при складывании звеньев фиксируется упором и защелкой, смонтированными на раздвижной тяге, обеспечивает жесткую, быстро выключаемую отводом защелки, связь механизма стояночного тормоза с рычажной передачей.

Оснащение сцепленной с рычажной передачей части раздвижной тяги упором, вступающим в контакт с ответной поверхностью кузова при отпуске стояночного тормоза цилиндром, обеспечивает сжатие раздвижной тяги между верхним концом рычага и кузовом с силой, достаточной для сдвигания частей тяги и складывания двухзвенника с отжатием защелки для фиксирования.

Соединение защелки и выпускного клапана с консолями поворотного вала, смонтированного под кузовом поперек вагона и оснащенного возвратной пружиной и рукоятками по концам, позволяет осуществлять ручной одновременный отпуск пневматического и пневмопружинного стояночного тормозов с любой стороны вагона выполнением одной операции - поворотом рукоятки механизма ручного управления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид шарнирного двухзвенника после ручного отпуска стояночного тормоза.

Автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава (см. фиг. 1) содержит пружину 1, установленную на кронштейне 2 кузова и, посредством диска 3 и гайки 4, соединенную с тягой 5, которая связана шарнирно с верхним плечом углового рычага 6. Нижнее его плечо через тягу 7 и рычаг 8 соединено посредством шарниров с цилиндром 9, а также, через тягу 7 и раздвижную тягу 10, связано с рычажной передачей 11, включающей в себя тормозной цилиндр 12. Последний подключен через воздухораспределитель 13 к магистрали 14 и к резервуару 15 с выпускным клапаном 16. С резервуаром 15 сообщен трубой 17 цилиндр 9. Кроме того, на кузове смонтирован поперечный поворотный вал 18 с рукоятками 19 на обоих концах, оснащенный возвратной пружиной кручения 20. На валу 18 жестко закреплена консоль 21, соединенная тросом 22 с выпускным клапаном 16. Раздвижная тяга 10 (см. фиг. 2) сцеплена с проушиной 23 штока 24 тормозного цилиндра 12 при помощи пальца 25. Отверстие 26 в проушине 23 под палец 25 выполнено продолговатым, длиной не менее рабочего хода штока 24 тормозного цилиндра 12. Соединенная с тормозным цилиндром 12 часть 27 раздвижной тяги 10 снабжена упором 28. При отпущенном (под действием цилиндра 9) состоянии автоматического стояночного тормоза упор 28 взаимодействует с ответной поверхностью 29 кузова, а палец 25 располагается в левом конце продолговатого отверстия 26. Упомянутая часть 27 раздвижной тяги 10 сочленена с другой ее частью 30 посредством втулки 31, скользящей по направляющей штанге 32, причем на конец штанги 32 навернута гайка 33. Кроме того, части 27 и 30 (см. фиг. 3) соединены шарнирами 34 и 35 с звеньями 36 и 37, которые связаны друг с другом средним шарниром 38. Звено 36 выполнено с удлиненным за средний шарнир 38 концом 39 и с упором 40. При сложенном состоянии двухзвенника конец 39 звена 36 сцеплен с защелкой 41, смонтированной посредством оси 42 и поджатой пружиной 43, а упор 40 контактирует с втулкой 31 и не позволяет двухзвеннику занять положение мертвой точки, то есть шарниры 34, 35 и 38 не могут расположиться в одной плоскости. Защелка 41 оснащена выступом 44, расположенным между втулкой 31 и концом 39 звена 36. На защелке 41 закреплен трос 45, который связан со второй консолью 46, (см. фиг. 2) закрепленной на поворотном валу 18 напротив раздвижной тяги 10.

Автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава работает следующим образом.

Исходное состояние: давление сжатого воздуха в магистрали 14 (см. фиг. 1), резервуаре 15 и тормозном цилиндре 12 отсутствует, нажатия на рычажную передачу 11 со стороны цилиндра 12 нет, пневматический тормоз отпущен, цилиндр 9, сообщенный трубой 17 с резервуаром, разряжен. Усилие пружины 1 через тягу 5, угловой рычаг 6, тягу 7 и раздвижную тягу 10 передается на рычажную передачу 11. Вагон заторможен давлением пружины 1. При этом угловой рычаг 6 усиливает действие пружины 1 при передаче его от тяги 5 на тягу за счет того, что линия действия силы тяги 5 расположена дальше от закрепленной на кузове оси поворота углового рычага 6, чем линия действия силы тяги 7.

Перед поездкой сжатый воздух подается в магистраль 14. Воздухораспределитель 13 сообщает магистраль 14 с резервуаром 15, разобщает резервуар 15 с тормозным цилиндром 12 и сообщает тормозной цилиндр 12 с атмосферой. Сжатый воздух поступает из магистрали 14 в резервуар 15 и по трубе 17 в цилиндр 9 стояночного тормоза. Усилие цилиндра 9, приложенное к рычагу 8, с ростом давления возрастает, передается рычагом 8, тягой 7, угловым рычагом 6 и тягой 5 на пружину 1. При отрегулированном гайкой 4 давлении (например, 0,40 МПа), усилие цилиндра 9 преодолевает нажатие пружины 1, приведенное к рычагу 8, начинает поворачивать его по часовой стрелке, а угловой рычаг 6 - против часовой стрелки. Повороту против часовой стрелки углового рычага 6 сопутствует приближение линии действия силы тяги 5 к оси его поворота и соответствующее уменьшение вращающего момента от нажатия пружины 1, а также удаление линии действия силы тяги 7 и пропорциональное уменьшение достаточной для преодоления вращающего момента от нажатия пружины 1 величины силы тяги 7. Поэтому приведенное к рычагу 8 нажатие пружины 1, по мере поворота углового рычага 6, снижается и цилиндр 9 поворачивает рычаги 6 и 8 до полного сжатия пружины 1. Совместно с верхним концом рычага 8 раздвижная тяга 10 перемещается вправо, приближается к тормозу цилиндра 12 и освобождает рычажную передачу 11 от нагружения пружиной 1. Пневматический и стояночный тормоза вагона отпущены. При этом палец 25 находится в левом конце продолговатого отверстия 26 и не препятствует работе пневматического тормоза во время поездки.

По окончании поездки, при отцепке локомотива, магистраль 14 полностью разряжается. Воздухораспределитель 13 разобщает магистраль 14 с резервуаром 15 и сообщает его с тормозным цилиндром 12, а тормозной цилиндр 12 изолирует от атмосферы. Под давлением запаса сжатого воздуха в резервуаре 15 тормозной цилиндр 12 нагружает своим штоком 24 рычажную передачу 11. Вагон заторможен пневматическим тормозом. Цилиндр 9 также находится под давлением и удерживает стояночный тормоз в отпущенном состоянии. Палец 25 находится в правом конце отверстия 26. Постепенно, вследствие утечек, давление в резервуаре 15 понижается, усилие цилиндра 9 становится недостаточным для преодоления нажатия пружины 1, приведенного к рычагу 8. Рычаги 8 и 6 начинают поворачиваться. Повороту углового рычага 6 по часовой стрелке сопутствует увеличение расстояния от оси его поворота до линии действия силы тяги 5, уменьшение расстояния до линии действия силы тяги 7 и соответствующее возрастание приведенного к рычагу 8 нажатия пружины 1. Поэтому рычаги 6 и 8 поворачиваются до тех пор, пока сцепленная с рычагом 8 раздвижная тяга 10 не выберет свободный ход в соединении с рычажной передачей 11, т.е., палец 25 переместится из правого конца продолговатого отверстия 26 до упора в его левый конец. Прирост приведенного к рычагу 8 усилия пружины 1, не уравновешенный давлением цилиндра 9, передается через раздвижную тягу 10 на рычажную передачу 11. Вагон заторможен пневматическим тормозом, действующим на остаточном давлении сжатого воздуха в резервуаре 15, и стояночном тормозом за счет усиленного угловым рычагом 5 нажатия пружины 1. В дальнейшем, из-за утечек сжатого воздуха действие пневматического тормоза плавно замещается действием пневмопружинного стояночного тормоза.

Ручной отпуск тормозов, например для пропуска состава через сортировочную горку, осуществляют поворотом вала 18 за одну из его рукояток 19 с любого бока вагона (см. фиг. 1). При повороте вала 18 его консоли 21 и 46 натягивают тросы 22 и 45. Трос 22 открывает выпускной клапан 16, через который из резервуара 15, а также из сообщенных с ним тормозного цилиндра 12 и цилиндра 9 сжатый воздух выпускается в атмосферу. Пружина 1 срабатывает, поворачивает рычаги 6 и 8. Рычаг 8 увлекает за собой влево раздвижную тягу 10. Защелка 41, удерживаемая натянутым тросом 45, поворачивается (см. фиг. 3) по часовой стрелке и выходит из зацепления с концом 39 звена 36. После отвода защелки 41 звенья 36 и 37 поворачиваются, а части 27 и 30 раздвигаются со скольжением втулки 31 по штанге 32 в положение, изображенное на фиг. 4. Раздвижная тяга 10 удлиняется и не передает усилие с тяги 7 на рычажную передачу 11. Следовательно, поворотом рукоятки 19 осуществляется одновременный отпуск пневматического и стояночного тормозов. Гайка 22 предохраняет шарнирный двухзвенник от другого положения мертвой точки. Выступ 44 при повороте защелки 41 во время ручного отпуска толкает рычаг 36, в случае зависания двухзвенника из-за увеличения сил трения покоя в шарнирах 34, 35 и 38 в результате длительного их нагружения в неподвижном состоянии. В исходное состояние рукоятка 19 возвращается под действием возвратной пружины 20 поворотного вала 18, при этом консоли 21 и 46 прекращают натяжение тросов 22 и 45, выпускной клапан 16 закрывается, а защелка 41 поворачивается под давлением своей пружины 43 против часовой стрелки до упора выступа 44 во втулку 31.

Включение стояночного тормоза после ручного отпуска происходит автоматически при подаче сжатого воздуха в магистраль 14. Описанным выше образом осуществляется зарядка резервуара 15 и рост силы нажатия цилиндра 9 на рычаг 8. По достижении давления отпуска рычаг 8 поворачивается. Его верхний конец давит на раздвинутую тягу 10, которая смещается вправо до вступления в контакт ее выступа 28 с ответной поверхностью 29 кузова. Затем ее части 27 и 30 сближаются со скольжением втулки 31 по штанге 32. При этом звенья 36 и 37 складываются и фиксируются защелкой 41.

Формула изобретения

1. Автоматический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава, содержащий пружину, угловой рычаг, плечи которого соединены шарнирно с концами тяг, механизм ручного управления, рычажную передачу, включающую в себя тормозной цилиндр, который посредством воздухораспределителя подключен к магистрали и к резервуару с выпускным клапаном, и цилиндр для отпуска стояночного тормоза, связанный с концом тяги нижнего плеча углового рычага через двуплечий рычаг, отличающийся тем, что пружина установлена на кронштейне кузова и нагружает тягу верхнего плеча углового рычага, которая соединена с пружиной посредством регулировочной гайки, а тяга нижнего плеча, помимо упомянутого цилиндра, полость которого сообщена с резервуаром, взаимодействует с рычажной передачей посредством дополнительной раздвижной тяги, части которой связаны друг с другом шарнирным двухзвенником, средний шарнир которого при складывании звеньев фиксируется упором и защелкой, смонтированными на раздвижной тяге, а ее часть, сцепленная с возможностью свободного хода с рычажной передачей, имеет упор для взаимодействия с опорным элементом кузова, причем защелка и выпускной клапан имеют общий механизм ручного управления.

2. Стояночный тормоз по п.1, отличающийся тем, что механизм ручного управления выполнен в виде поперечно расположенного в опорах кузова поворотного, оснащенного возвратной пружиной вала с рукоятками на концах и закрепленных на валу консолей с гибкими связями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4