Стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава с программируемым автоматическим режимом работы
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к стояночным тормозам подвижного состава. Стояночный тормоз содержит фиксирующее устройство реечного типа с клиновым зажимом для удержания тормозной рычажной передачи в заторможенном состоянии, упругий элемент, два трехходовых воздушных крана, аварийный клапан золотникового типа, клапан максимального давления и два клапана задержки фиксации. Аварийный клапан золотникового типа состоит из корпуса клапана с крышкой, золотника, регулировочной пружины, шарикового фиксатора. Аварийный клапан золотникового типа запрограммирован при заданном давлении воздуха в тормозной магистрали на быструю разрядку воздуха из тормозной магистрали до нуля и экстренное торможение пневматических тормозов подвижного состава с последующей автоматической фиксацией их в заторможенном состоянии с помощью фиксатора стояночного тормоза. Два клапана задержки фиксации состоят из ниппелей и прижимных резиновых шайб для задержки подачи воздуха в пневматические приводы зажимов, выполненных для фиксации штока тормозного цилиндра только после его полного перемещения в тормозное положение. Достигается возможность самостоятельного торможения и фиксации подвижного состава в заторможенном состоянии, а также возможность автоматически, при заданном давлении в тормозной магистрали, вызвать экстренное торможение и зафиксировать подвижной состав в заторможенном состоянии стояночным тормозом. 1 ил.
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к стояночным тормозам подвижного состава.
Известны системы стояночных тормозов железнодорожного транспорта, в том числе изобретения с авт.св. СССР №330056, МКИ В60Т 17/16; авт.св. СССР №894410, МКИ В60Т 17М6; авт.св. №774983, МКИ В60Т 17М6; авт.св. РФ №2047984; изобретение ДКТБ «Контраст», Автоматический стояночный тормоз с фиксирующим узлом типа «упорная гайка-винт» с несамотормозящейся резьбой; патент на изобретение №2286897 от 10 ноября 2006 г. «Автоматический механический стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава с регулируемым тормозным нажатием и дистанционным ручным управлением» - прототип изобретения, состоящий из автоматического механического фиксатора штока тормозного цилиндра реечного типа с клиновым зажимом, предназначенным 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, предназначенных для автоматического управления фиксатором. Фиксатор работает в автоматическом режиме таким образом, что при производстве экстренного торможения, т.е. при разрядке тормозной магистрали до нуля и при достижении давления в магистрали тормозного цилиндра уровня, соответствующего давлению регулятора давления регулировочного клапана, происходит автоматическая фиксация штока тормозного цилиндра в тормозном положении, а при зарядке тормозной магистрали - отпуск фиксатора. Стояночный тормоз состоит также из регулировочного клапана с регулятором давления, двух трехходовых воздушных кранов для ручного торможения и упругого элемента штока тормозного цилиндра для сохранения 100% тормозного нажатия автоматических пневматических тормозов.
Недостатком конструкции прототипа является то, что он не может сам автоматически затормозить и зафиксировать подвижной состав в заторможенном состоянии при аварийном режиме, когда происходит постепенная разрядка тормозной магистрали и всей тормозной системы подвижного состава, т.е. «истощение» автоматических пневматических тормозов без последующего торможения.
Целью изобретения является разработка такой конструкции стояночного тормоза, который бы сам в аварийной ситуации, когда автоматические пневматические тормоза подвижного состава по причине «истощения» не могут самостоятельно произвести торможение и фиксацию подвижного состава в заторможенном состоянии, смог автоматически, при заданном давлении в тормозной магистрали, вызвать экстренное торможение и зафиксировать подвижной состав в заторможенном состоянии. Решение поставленной цели достигнуто за счет разработки конструкции аварийного клапана стояночного тормоза с возможностью при снижении давления в тормозной магистрали до заданного клапаном значения, в том числе и по причине «истощения» тормозов, производить экстренную разрядку тормозной магистрали до нуля, осуществляя тем самым экстренное торможение автоматических пневматических тормозов с последующей автоматической фиксацией тормозов в заторможенном состоянии с помощью фиксатора стояночного тормоза.
Конструкция стояночного тормоза железнодорожного подвижного состава с программируемым автоматическим режимом работы поясняется чертежом. Стояночный тормоз содержит: автоматический механический фиксатор штока тормозного цилиндра реечного типа с клиновым зажимом 25, упругий элемент штока тормозного цилиндра 18, клапан максимального давления 37, два воздушных трехходовых крана 35 и 36, аварийный клапан 3 и клапан задержки фиксации 30.
Автоматический механический фиксатор штока тормозного цилиндра реечного типа с клиновым зажимом состоит из прикрепленных к штоку тормозного цилиндра 16 двух реек 28 с нарезанными на них косыми зубьями; двух стопорных клиновых зажимов 25 с размещенными внутри них разрезанными и соприкасающимися друг с другом по наклонной плоскости двумя нажимными валиками 26, один из которых имеет нарезку зубьев, аналогичных зубьям реек штока тормозного цилиндра, а другой выполняет роль клина при фиксации первого в заторможенном состоянии штока тормозного цилиндра. Оба нажимных валика соединены между собой валиком 27, позволяющим нажимным валикам перемещаться относительно друг друга по контактной наклонной плоскости. Между нажимными валиками имеется пружина 24, 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 21 в виде пневматического цилиндра двухстороннего действия с крышкой 19, поршнем 22, штоком 23 и пружиной 20. К цилиндру привода зажима с одной стороны через штуцеры 32 и 33 подключен воздухопровод от магистрали тормозного цилиндра МТЦ, а с противоположной стороны - от тормозной магистрали ТМ. Шток 23 соединен с одной половиной нажимного валика 26 с возможностью перемещать нажимной валик в корпусе зажима по направлению к штоку тормозного цилиндра и обратно. В пневматическом цилиндре привода зажима расположена пружина 20, которая при отсутствии воздуха в цилиндре удерживает поршень 22 в крайнем положении, соответствующем положению нажимного валика 26, когда зубья рейки и нажимного валика находятся в полном зацеплении.
Работа автоматического механического фиксатора штока тормозного цилиндра железнодорожного подвижного состава реечного типа с клиновым зажимом заключается в следующем. При производстве экстренного торможения автоматическими пневматическими тормозами подвижного состава поршни тормозных цилиндров 16 вместе с прикрепленными к ним зубчатыми рейками 28 под давлением воздуха из магистрали тормозного цилиндра переместятся в крайнее тормозное положение. При этом поршни цилиндров приводов зажимов 22 под действием воздуха из магистрали тормозного цилиндра и под действием пружины 20 также будут перемещаться по направлению к клиновым стопорным зажимам 25, а их штоки 23 приведут в движение нажимные валики 26 по направлению к штоку тормозного цилиндра 16. При этом, если зубья нажимного валика и рейки штока тормозного цилиндра не совпадут, то нажимной валик с зубьями 26 будет перемещаться вдоль оси штока тормозного цилиндра 16 до полного их зацепления. После этого вторая половина нажимного валика 26, соединенная со штоком 23, под воздействием его усилия заклинит нажимной валик, находящийся в зацеплении с зубьями штока тормозного цилиндра 16. В дальнейшем, после утечки воздуха из цилиндров приводов зажимов, зафиксированное положение штока тормозного цилиндра 16 будет обеспечиваться усилием пружины привода зажима 20, сопротивлением механизмов клинового стопорного зажима и поршня цилиндра привода 22.
При отпуске тормозов подвижного состава и зарядке тормозной магистрали поршень 22 под воздействием воздуха из тормозной магистрали приведет к перемещению нажимного валика зажима 26 в сторону от штока тормозного цилиндра 16, выведет из зацепления зубья нажимного валика 26 и рейки 28. Произойдет отпуск штока тормозного цилиндра из заторможенного состояния.
Клапан задержки фиксации состоит из ниппеля 30 (31) и резиновой прижимной шайбы 29, которая при зарядном давлении воздуха в тормозной магистрали прижимается к ниппелю 30 (31), перекрывая доступ воздуха из магистрали тормозного цилиндра в верхнюю часть пневматического привода зажима в пространство над поршнем 22, удерживая его в таком положении до полного перемещения поршня тормозного цилиндра в тормозное положение, препятствуя тем самым преждевременной фиксации штока поршня тормозного цилиндра.
Аварийный клапан состоит из корпуса 3 цилиндрической формы, в который помещен золотник 8 с резиновыми уплотнительными манжетами 12. На цилиндре корпуса имеются два ряда радиальных отверстий 9 - для прохождения воздуха из тормозной магистрали под крышку 11 аварийного клапана, и один ряд отверстий А - для выхода воздуха в атмосферу. В корпусе клапана по окружности цилиндрической поверхности ввернуты три шариковых фиксатора, состоящих из шариков 4, регулировочных пружин 5 и регулировочных болтов 6. Между крышкой корпуса 11 и корпусом 3 установлено уплотнительное кольцо 10. Золотник нагружен с одной стороны регулировочной пружиной 7, а с другой - воздухом из тормозной магистрали. Положение золотника в корпусе зависит от усилия регулировочной пружины и давления воздуха в тормозной магистрали. На золотнике имеется круговая проточка 2, которая, совпадая с шариками фиксаторов 4, при нахождении золотника в крайнем положении, удерживает его в этом положении до момента, когда давление в тормозной магистрали увеличится, до установленной шариковыми фиксаторами величины, препятствуя тем самым перемещению золотника в первоначальный период зарядки тормозной магистрали до давления, установленного шариковыми фиксаторами, и открытию каналов, соединяющих тормозную магистраль с атмосферой, что позволит избежать утечек воздуха из нее в этот период. Регулировочная пружина 7 нагружается регулировочным болтом 1 до усилия, способного фиксировать золотник в положении, когда каналы, соединяющие тормозную магистраль с атмосферой, перекрыты. При давлении воздуха в тормозной магистрали ниже давления, установленного регулировочной пружиной аварийного клапана 7, происходит перемещение золотника 8 и соединение тормозной магистрали через отверстия 9 и А с атмосферой, что вызывает экстренное торможение автоматических пневматических тормозов с последующей фиксацией их с помощью стояночного тормоза в заторможенном положении.
Упругий элемент штока тормозного цилиндра 18 выполнен в виде пружины со статическим прогибом 20 мм при приложении к нему максимальной тормозной силы. Он расположен между штоком тормозного цилиндра 16 и нажимным стержнем штока 15, передавая усилие на последний через кольцо 17. Упругий элемент предназначен для смягчения зависимости величины давления воздуха в тормозном цилиндре от выхода штока тормозного цилиндра в зоне максимального тормозного нажатия. Он позволяет увеличить перемещение штока поршня тормозного цилиндра в зоне максимального тормозного нажатия и возможность его фиксации с сохранением 100% предварительного тормозного нажатия пневматических тормозов при автоматическом и ручном торможении.
Работа стояночного тормоза железнодорожного подвижного состава с программируемым автоматическим режимом работы может быть осуществлена по двум вариантам.
Первый вариант - когда фиксации предшествует оперативное экстренное торможение автоматических пневматических тормозов, т.е. оперативная разрядка тормозной магистрали до нуля с последующим поступлением воздуха из магистрали тормозного цилиндра через штуцер 34 в тормозной цилиндр, перемещением поршня 14 со штоком 16 с последующей фиксацией его стояночным тормозом.
Второй вариант - когда фиксация заторможенного состояния подвижного состава осуществляется стояночным тормозом автоматически после снижения давления в тормозной магистрали до установленного аварийным клапаном уровня, в том числе и в результате утечек воздуха из тормозной системы при «истощении» тормозов.
Возможность осуществления фиксации подвижного состава в заторможенном состоянии с помощью стояночного тормоза автоматически при заданном давлении воздуха в тормозной магистрали позволяет, при производстве маневровой работы с подвижным составом, не производить специальную оперативную фиксацию тормозов стояночным тормозом после каждой остановки подвижного состава, а сохранять заторможенное состояние его после обычного служебного торможения на остановку автоматическим пневматическим тормозом, предполагая, что в случае, если время стоянки подвижного состава в заторможенном состоянии затянется надолго и произойдет «истощение» автоматических пневматических тормозов, а также снижение давления в тормозной магистрали до установленного аварийным клапаном уровня, последний сработает, вызовет экстренное торможение автоматических пневматических тормозов с последующей их фиксацией стояночным тормозом в заторможенном состоянии.
Ручное торможение с автоматической фиксацией и отпуском тормозов с использованием воздуха из тормозной магистрали производится путем переключения двух трехходовых воздушных кранов 35 и 36 в пневматической схеме стояночного тормоза, которые имеют два положения: «тормозное» и «рабочее». При переводе кранов в «тормозное» положение краном 36 воздух из тормозной магистрали, а не из магистрали тормозного цилиндра, как обычно при « рабочем» положении, подается в тормозной цилиндр и в одну из сторон пневматического привода для фиксации штока тормозного цилиндра. При этом клапан максимального давления 37 ограничит давление воздуха в тормозном цилиндре, а кран 35 соединит противоположную сторону двухстороннего пневматического привода с атмосферой, создавая таким образом ситуацию, аналогичную экстренному торможению, при котором происходит автоматическое перемещение штока тормозного цилиндра в тормозное положение и его фиксация. При переключении кранов 35 и 36 в «рабочее» положение происходит обратное подключение воздухопроводов, при котором тормозной цилиндр и фиксирующая сторона пневматического привода фиксатора соединяются через магистраль тормозного цилиндра МТЦ с атмосферой, а противоположная сторона привода фиксатора - с тормозной магистралью. Таким образом, под давлением воздуха из тормозной магистрали поршень пневматического привода будет перемещаться в сторону от штока тормозного цилиндра, что приведет к отпуску фиксатора и тормозов подвижного состава.
Стояночный тормоз железнодорожного подвижного состава с программируемым автоматическим режимом работы, содержащий фиксирующее устройство реечного типа с клиновым зажимом для удержания тормозной рычажной передачи в заторможенном состоянии, упругий элемент для сохранения при фиксации 100%-го тормозного нажатия, два трехходовых воздушных крана для ручного дистанционного торможения и отпуска стояночного тормоза воздухом из тормозной магистрали с автоматической фиксацией подвижного состава в заторможенном состоянии, отличающийся наличием аварийного клапана золотникового типа, состоящего из корпуса клапана с крышкой, золотника, регулировочной пружины, шарикового фиксатора, при этом аварийный клапан золотникового типа запрограммирован при заданном давлении воздуха в тормозной магистрали на быструю разрядку воздуха из тормозной магистрали до нуля и экстренное торможение пневматических тормозов подвижного состава с последующей автоматической фиксацией их в заторможенном состоянии с помощью фиксатора стояночного тормоза, наличием клапана максимального давления для ограничения давления воздуха в тормозных цилиндрах при ручном торможении с автоматической фиксацией и отпуском тормозов с использованием воздуха из тормозной магистрали, а также наличием двух клапанов задержки фиксации, состоящих из ниппелей и прижимных резиновых шайб, для задержки подачи воздуха в пневматические приводы зажимов, выполненных для фиксации штока тормозного цилиндра только после его полного перемещения в тормозное положение.
