воздухораспределитель тормоза железнодорожного транспортного средства

Формула изобретения

ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром и имеющий подвижную перегородку, разъединяющую рабочую и золотниковую камеры, орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений и имеющий корпус, в котором размещены подвижная перегородка, разделяющая магистральную и золотниковую камеры, плунжер с отверстиями зарядки золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя, взаимодействующий с подвижной перегородкой и толкателем, опираемым в клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали, устройство мягкости, имеющее подпружиненную подвижную перегородку, соединенную с клапаном устройства мягкости и разделяющую полости, одна из которых над подпружиненной подвижной перегородкой постоянно сообщена с рабочей камерой, а вторая полость под подпружиненной подвижной перегородкой связана каналом, перекрываемым клапаном устройства мягкости с магистральной камерой и дросселированным каналом - с золотниковой камерой, при этом в полости под подвижной перегородкой размещена ее пружина, а в корпусе органа двух давлений установлен переключатель режимов ступенчатого и бесступенчатого отпуска, отличающийся тем, что площадь подвижной перегородки устройства мягкости и величина усилия ее пружины выбирается из соотношения

= P_т.м.-P_р.к.,

где G - величина усилия пружины подвижной перегородки устройства мягкости;

F - площадь подвижной перегородки устройства мягкости;

P_т.м - величина снижения давления тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения;

P_p.к - величина снижения давления в рабочей камере за счет увеличения ее объема при смещении подвижной перегородки органа трех давлений при минимальной первой ступени торможения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а более конкретно - к устройству воздухораспределителей тормозов подвижного состава железных дорог.

Известен воздухораспределитель (а.с. N 557944, кл. В 60 Т 15/18), который содержит орган трех давлений, связанный с тормозным цилиндром, и орган двух давлений, пневматически взаимодействующий с органом трех давлений. Орган двух давлений имеет корпус, в котором размещены подвижная перегородка, разделяющая магистральную и золотниковую камеры, плунжер с отверстиями зарядки золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя, взаимодействующий с подвижной перегородкой и толкателем, опираемым в клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали. В корпусе органа двух давлений размещено также устройство мягкости. Оно содержит подпружиненную подвижную перегородку со штоком. На штоке размещен клапан устройства мягкости, а перегородка образует с корпусом полости. Полость над подпружиненной подвижной перегородкой в этом устройстве мягкости постоянно сообщена с каналом дополнительной разрядки тормозной магистрали. В этой же полости размещена пружина подвижной перегородки устройства мягкости. Полость под подвижной перегородкой постоянно сообщена с атмосферой. Шток подпружиненной подвижной перегородки уплотнен манжетой, установленной в корпусе и образующей с ним полость, в которой расположен клапан устройства мягкости, размещенный на штоке, и к которой подведены каналы, связывающие эту полость с магистральной и золотниковой камерами. Канал, подведенный от магистральной полости, перекрывается клапаном устройства мягкости. Этот воздухораспределитель имеет два режима отпуска: бесступенчатый (равнинный) и ступенчатый (горный). На равнинном режиме переключатель режимов отпуска, который размещен в органе двух давлений, устанавливается в положение сообщения рабочей камеры при отпуске с зарядными отверстиями плунжера. Поэтому для полного отпуска на равнинном режиме после служебного торможения достаточно повысить давление в тормозной магистрали всего на 0,01-0,015 МПа по сравнению с давлением в золотниковой камере. На горном режиме переключатель режимов разобщает рабочую камеру с зарядными отверстиями плунжера. Поэтому каждой ступени повышения давления в магистрали соответствует ступень отпуска. Полный отпуск наступает только при достижении давления в тормозной магистрали несколько меньшего (на 0,02-0,03 МПа) предтормозного давления в рабочей камере. При заряженной тормозной системе, когда в магистральной, золотниковой и рабочей камерах воздухораспределителя устанавливается равное давление, сжатый воздух из золотниковой камеры воздействует на уплотненный шток, и клапан устройства мягкости открыт.

Свойство мягкости воздухораспределителя, т.е. заданная нечувствительность к срабатыванию на торможение при медленном снижении давления в тормозной магистрали, обеспечивается перетеканием сжатого воздуха из золотниковой камеры через открытый клапан устройства мягкости в магистральную камеру и далее в тормозную магистраль. Из рабочей камеры сжатый воздух перетекает в золотниковую камеру через дроссельное отверстие в органе трех давлений. При торможении, когда происходит дополнительная разрядка тормозной магистрали и в полость над подвижной перегородкой устройства мягкости. Клапан устройства мягкости закрывается, разобщая магистральную и золотниковую камеры. Зарядные отверстия плунжера при торможении закрыты. Когда воздухораспределитель работает на равнинном режиме отпуска, то при первой ступени торможения может произойти самопроизвольный отпуск тормоза. Это происходит в том случае, если дополнительная разрядка тормозной магистрали оказывается больше, чем ее разрядка через кран машиниста, т.е. снижение давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке больше, чем устанавливает кран машиниста при первой ступени торможения. Вследствие этого кран машиниста будет подпитывать тормозную магистраль, давление в ней будет повышаться, и орган двух давлений переходит в отпускное положение. Рабочая камера сообщается через зарядные отверстия в плунжере с золотниковой камерой. Тормоз отпускает.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому воздухораспределителю является воздухораспределитель, содержит орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром и имеющий подвижную перегородку, разделяющую рабочую и золотниковую камеры орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений и имеющий корпус. В корпусе размещены подвижная перегородка, разделяющая магистральную и золотниковую камеры, плунжер с отверстиями зарядки золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя, взаимодействующий с подвижной перегородкой и толкателем, опираемым в клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали. В корпусе размещено также устройство мягкости, имеющее подпружиненную подвижную перегородку, соединенную с клапаном устройства мягкости и разделяющую полости, одна из которых над подпружиненной подвижной перегородкой постоянно сообщена с рабочей камерой, а вторая - под подпружиненной подвижной перегородкой связана каналом, перекрываемым клапаном устройства мягкости, с магистральной камерой, и дросселированным каналом - с золотниковой камерой. В полости под подвижной перегородкой размещена ее пружина, а в корпусе органа двух давлений - переключатель режимов ступенчатого (горного) и бесступенчатого (равнинного) отпуска. На равнинном режиме переключатель устанавливается в положение сообщения рабочей камеры при отпуске с зарядными отверстиями плунжера. На горном режиме переключатель разобщает рабочую камеру с зарядными отверстиями плунжера. Для полного отпуска на равнинном режиме после служебного торможения достаточно повысить давление в тормозной магистрали всего на 0,01-0,015 МПа по сравнению с давлением в золотниковой камере. На горном режиме каждой ступени повышения давления в тормозной магистрали соответствует ступень отпуска. Полный отпуск наступает только при достижении давления в тормозной магистрали только несколько меньшего предтормозного давления в рабочей камере. При заряженной тормозной системе, когда в магистральной, золотниковой и рабочей камерах воздухораспределителя устанавливается равное давление, подвижная перегородка устройства мягкости усилием своей пружины устанавливается в положение, при котором клапан устройства мягкости открыт. Свойство мягкости воздухораспределителя, т.е. заданная нечувствительность к срабатыванию на торможение при медленном снижении давления в тормозной магистрали, обеспечивается перетеканием сжатого воздуха из золотниковой камеры через открытый клапан устройства мягкости в магистральную камеру и далее в тормозную магистраль. Из рабочей камеры сжатый воздух перетекает в золотниковую камеру через дроссельное отверстие в органе трех давлений. Усилие пружины подвижной перегородки устройства мягкости рассчитано на перепад давления между рабочей камерой и золотниковой камерой, обеспечивающий разрядку камер воздухораспределителя темпом мягкости, т.е. темпом, не приводящим к срабатыванию воздухораспределителя на торможение. В процессе торможения, когда тормозная магистраль разряжается темпом служебного торможения, давление в магистральной камере и полости под подвижной перегородкой устройство мягкости падает.

Сжатый воздух из золотниковой камеры не успевает перетекать через дросселированный канал в полость подвижной перегородкой устройство мягкости. Подвижная перегородка под усилием сжатого воздуха из рабочей камеры перемещается в положение, при котором клапан устройства мягкости закрывается, разобщая магистральную и золотниковую камеры. Подвижные перегородки органа двух давлений и органа трех давлений перемещаются в тормозное положение. Зарядные отверстия плунжера и дроссельное отверстие органа трех давлений при торможении перекрыты. Когда этот воздухораспределитель работает на равнинном режиме отпуска, то при минимальной первой ступени торможения он может вызвать самопроизвольный отпуск тормоза. Это происходит в тех случаях, если величина дополнительной разрядки тормозной магистрали оказывается больше, чем величина ее разрядки через кран машиниста, т.е. снижение давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке больше, чем устанавливает кран машиниста при минимальной первой ступени торможения. (При минимальной первой ступени торможения кран машиниста снижает давление в тормозной магистрали на минимальную величину, достаточную для приведения в действие тормоза). Вследствие этого кран машиниста будет подпитывать тормозную магистраль давление в ней будет повышаться, и орган двух давлений переходит в отпускное положение. Рабочая камера сообщается через зарядные отверстия в плунжере с золотниковой камерой. Происходит самопроизвольный отпуск тормоза.

Цель изобретения - достижение высокой надежности торможения подвижного состава железных дорог.

Технический результат заключается в исключении возможности самопроизвольного отпуска тормоза при минимальной первой ступени торможения воздухораспределителями с бесступенчатым (равнинным) и ступенчатым (горным) режимами отпуска, в автоматическом установлении ступенчатого режима отпуска независимо от положения переключателя режимов отпуска при дополнительной разрядке тормозной магистрали при минимальной первой ступени торможения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном воздухораспределителе тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащем орган трех давлений, пневматически связанный с тормозным цилиндром и имеющий подвижную перегородку, разделяющую рабочую и золотниковую камеры, орган двух давлений, пневматически связанный с органом трех давлений и имеющий корпус, в котором размещены подвижная перегородка, разделяющая магистральную и золотниковую камеры, плунжер с отверстиями зарядки золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя, взаимодействующий с подвижной перегородкой и толкателем, опираемым в клапан дополнительной разрядки тормозной магистрали, устройство мягкости, имеющее подпружиненную подвижную перегородку, соединенную с клапаном устройства мягкости и разделяющую полости, одна из которых, над подпружиненной подвижной перегородкой, постоянно сообщена с рабочей камерой, а вторая полость, под подпружиненной подвижной перегородкой, связана каналом, перекрываемым клапаном устройства мягкости, с магистральной камерой и дросселированным каналом - с золотниковой камерой. В полости под подвижной перегородкой размещена ее пружина, а в корпусе органа двух давлений - переключатель режимов ступенчатого и бесступенчатого отпуска. Площадь подвижной перегородки устройства мягкости и величина усилия ее пружины выбираются из соотношения:

= P_т.м.-P_р.к., где G - величина усилия пружины подвижной перегородки устройства мягкости.

F - площадь подвижной перегородки устройства мягкости;

Р_т.м. - величина снижения давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения;

Р_р.к. - величина снижения давления в рабочей камере за счет увеличения ее объема при смещении подвижной перегородки органа трух давлений при минимальной первой ступени торможения.

Такое выполнение воздухораспределителя исключает возможность самопроизвольного отпуска тормоза при минимальной первой ступени торможения, обеспечивает автоматическое установление ступенчатого режима отпуска независимо от положения переключателя режимов отпуска при дополнительной разрядке тормозной магистрали при минимальной первой ступени торможения. Это объясняется следующим образом. При минимальной первой ступени торможения краном машиниста производится разрядка тормозной магистрали, то есть снижение давления в ней на минимальную величину, достаточную для приведения в действие тормоза. Воздухораспределитель осуществляет дополнительную разрядку тормозной магистрали, т. е. снижает давление в тормозной магистрали, величина которого, как правило, превышает величину снижения давления в тормозной магистрали через кран машиниста. Подвижные перегородки органа двух давлений и органа трех давлений перемещаются в тормозное положение. Зарядные отверстия в плунжере органа двух давлений и дроссельное отверстие зарядки рабочей камеры в органе трех давлений перекрываются. Объем рабочей камеры за счет смещения подвижной перегородки органа трех давлений в тормозное положение увеличивается, и давление в ней снижается. Однако, несмотря на то, что давление в тормозной магистрали, а, следовательно, в магистральной и золотниковой камерах и в полости под подвижной перегородкой устройства мягкости снизилось на величину дополнительной разрядки тормозной магистрали при минимальной первой ступени торможения, клапан устройства мягкости остается открытым, так как отношение величины усилия пружины подвижной перегородки устройства мягкости к площади подвижной перегородки выбрано равным величине снижения давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения за минусом величины снижения давления в рабочей камере за счет увеличения ее объема при смещении подвижной перегородки органа трех давлений при первой ступени торможения. Поэтому при повышении давления в тормозной магистрали за счет подпитки ее краном машиниста до установленной им величины минимальной первой ступени торможения, сжатый воздух из тормозной магистрали перетекает в магистральную камеру и далее через открытый клапан устройства мягкости в золотниковую камеру. Выравнивается давление в тормозной магистрали и золотниковой камере, и орган двух давлений не переходит в отпускное положение. В рабочей камере сохраняется первоначально установившееся давление. Для того, чтобы после минимальной первой ступени торможения произвести полный отпуск тормоза, кран машиниста устанавливается в отпускное положение. Полный отпуск тормоза произойдет после достижения в тормозной магистрали, магистральной и золотниковой камерах первоначального зарядного давления. Если после минимальной первой ступени торможения производят последующие ступени торможения, то есть производят более глубокую разрядку тормозной магистрали, то клапан устройства мягкости закрывается. При этом воздухораспределитель уже работает в режиме бесступенчатого (равнинного) отпуска, если переключатель режимов установлен на этот режим.

На чертеже схематично изображен воздухораспределитель, общий вид.

Воздухораспределитель содержит орган 1 трех давлений, связанный с тормозным цилиндром 2, орган 3 двух давлений, имеющий корпус 4. В корпусе 4 размещена подвижная перегородка 5, разделяющая магистральную камеру 6 и золотниковую камеру 7. Плунжер 8 взаимодействует с подвижной перегородкой 5 и толкателем 9, опираемым в клапан 10 дополнительной разрядки тормозной магистрали 11. Плунжер 8 имеет отверстие 12 зарядки рабочей камеры 13 воздухораспределителя и отверстие 14 зарядки золотниковой камеры 7. В корпусе 4 установлено уплотнение 15, служащее для перекрытия отверстий 12 и 14. Канал 16 дополнительной разрядки тормозной магистрали связан с органом 1 трех давлений. Магистральная камера 6 постоянно сообщена с тормозной магистралью 11. В корпусе 4 размещено устройство 17 мягкости, имеющее подпружиненную подвижную перегородку 18, разделяющую полости 19 и 20. Полость 19 над подвижной перегородкой 18 постоянно сообщена с рабочей камерой 13 воздухораспределителя. В полости 20 под подвижной перегородкой 18 размещены пружина 21 подвижной перегородки и клапан 22 устройства мягкости, соединенный с подвижной перегородкой 18. Полость 20 связана дросселированным каналом 23 с золотниковой камерой 7, а каналом 24, перекрываемым клапаном 22, - с магистральной камерой 6. В корпусе 4 установлен переключатель 25 режимов ступенчатого (горного) и бесступенчатого (равнинного) отпуска, имеющий диафрагму 26. Полость 27 органа 3 двух давлений каналом 28 связана с рабочей камерой 13. Диафрагма 26 служит для перекрытия сообщения полости 27 с рабочей камерой 13 на ступенчатом (горном) режиме отпуска, т.е. для разобщения зарядных отверстий 12 и 14 плунжера 8 с рабочей камерой 13 в процессе отпуска тормоза. На бесступенчатом (равнинном) режиме переключатель 25 устанавливается в положение, при котором полость 27 сообщена с рабочей камерой 13, т.е. в положение сообщения зарядных отверстий 12 и 14 плунжера 8 с рабочей камерой 13 в процессе отпуска тормоза. В хвостовике 29 подвижной перегородки 5 выполнены отверстия 30, а плунжер 8 снабжен клапаном 31. Орган 1 трех давлений имеет подвижную перегородку 32, разделяющую рабочую камеру 13 и золотниковую камеру 7. Дроссельное отверстие 33 служит для сообщения рабочей камеры 13 с золотниковой камерой 7.

Площадь подвижной перегородки 18 устройства 17 мягкости и величина усилия ее пружины 21 выбраны из соотношения:

= P_т.м.-P_р.к. , где G - величина усилия пружины 21 подвижной перегородки 18 устройства 17 мягкости;

F - площадь подвижной перегородки 18 устройства 17 мягкости;

Р_т.м. - величина снижения давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения;

Р_р.к. - величина снижения давления в рабочей камере 13 за счет увеличения ее объема при смещении подвижной перегородки 32 органа 1 трех давлений при минимальной первой ступени торможения.

Воздухораспределитель действует следующим образом.

На бесступенчатом (равнинном) режиме отпуска переключатель 25 устанавливается в положение сообщения полости 27 с рабочей камерой 13. При зарядке тормоза сжатый воздух из тормозной магистрали 11 поступает в магистральную камеру 6 и отжимает подвижную перегородку 5 в крайнее правое положение. Отверстие 30 сообщаются с магистральной камерой 6, а отверстия 12 и 14 - с полостью 27. Сжатый воздух из магистральной камеры 6 через отверстия 30, отверстие 12 поступает в полость 27 и далее в рабочую камеру 13, а через отверстие 14 - в золотниковую камеру 7. В органе 1 трех давлений сжатый воздух из золотниковой камеры 7 через дроссельное отверстие 33 также поступает в рабочую камеру 13. При зарядке тормоза клапан 22 устройства 17 мягкости открыт под воздействием пружины 21 на подвижную перегородку 18. По окончании зарядки тормоза, когда в магистральной, золотниковой и рабочей камерах воздухораспределителя устанавливается равное давление, подвижная перегородка 5 занимает вместе с плунжером 8 положение, при котором она через плунжер воздействует на толкатель 9, прижимая его к закрытому клапану 11 дополнительной зарядки тормозной магистрали. Отверстия 30 перекрываются. Зарядные отверстия 12 и 14 перекрываются уплотнением 15, и сообщение через них рабочей камеры 13 с магистральной камерой 6 и тормозной магистралью 11, сообщение золотниковой камеры 7 с рабочей камерой 13 и магистральной камерой 6 прекращается. Клапан 22 устройства 17 мягкости открыт под усилием пружины 21 на подвижную перегородку 18, поскольку давления в полостях 19 и 20 равны. Подвижная перегородка 32 органа 1 трех давлений занимает крайнее левое положение, дроссельное отверстие 33 открыто и сообщает рабочую 13 и золотниковую 7 камеры. При медленном снижении давления в тормозной магистрали 11 темпом мягкости, т.е. темпом, не приводящим к срабатыванию воздухораспределителя на торможение, сжатый воздух из золотниковой камеры 7 перетекает в тормозную магистраль через дросселированный канал 23, открытый клапан 22, канал 24, магистральную камеру 6. Из рабочей камеры 13 сжатый воздух перетекает в золотниковую камеру 7 через дроссельное отверстие 33. Срабатывание воздухораспределителя не происходит.

В процессе торможения при минимальной первой ступени торможения краном машиниста (не показан) производится разрядка тормозной магистрали 11, т.е. снижение давления в ней, а, следовательно, и в магистральной камере 6 темпом служебного торможения на минимальную величину, достаточную для приведения в действие тормоза. Подвижная перегородка 5 под усилием сжатого воздуха в золотниковой камере 7 перемещается влево. Толкатель 9 открывает клапан 10 и, воздействуя на плунжер 8, открывает клапан 31. Происходит дополнительная разрядка тормозной магистрали, т.е. снижается давление в тормозной магистрали 11, магистральной камере 6, золотниковой камере 7 на ограниченную величину, как правило, превышающую величину снижения давления в тормозной магистрали через кран машиниста. После окончания дополнительной разрядки подвижные перегородки 5 и 32 устанавливаются в положение, при котором зарядные отверстия 12 и 14 в плунжере 8, отверстие 30 в хвостовике 29 и дроссельное отверстие 33 перекрываются, а клапан 31 закрывается. Объем рабочей камеры 13 за счет смещения подвижной перегородки 32 вправо в тормозное положение увеличивается, а давление в ней незначительно снижается. Клапан 22 устройства 17 мягкости остается открытым, несмотря на то, что давление в полости 20 снизилось на величину снижения давления в тормозной магистрали при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения. Это происходит потому, что отношение усилия пружины 21 подвижной перегородки 18 устройства 17 мягкости к площади подвижной перегородки 18 выбрано равным величине снижения давления в тормозной магистрали 11 при ее дополнительной разрядке при минимальной первой ступени торможения за минусом величины снижения давления в рабочей камере 13 за счет увеличения ее объема при смещении подвижной перегородки 32 при минимальной первой ступени торможения. Поэтому при повышении давления в тормозной магистрали 11 за счет подпитки ее краном машиниста до установленной им величины минимальной первой ступени торможения, сжатый воздух из тормозной магистрали 11 перетекает в магистральную камеру 6 и далее через открытый клапан 22 устройства 17 и через дросселированный канал 23 - в золотниковую камеру 7. Выравнивается давления в магистральной и золотниковой камерах, и орган 3 двух давлений не переходит в отпускное положение. В рабочей камере 13 сохраняется первоначально установившееся давление.

Для того, чтобы после минимальной первой ступени торможения в случае необходимости произвести полный отпуск тормоза, кран машиниста (не показан) устанавливается в отпускное положение. Давление в тормозной магистрали 11 повышается. Одновременно происходит повышение давления в магистральной камере 6 и золотниковой камере 7. Подвижная перегородка 5 не перемещается в положение сообщения зарядных отверстий 12 и 14 с полостью 27. Полный отпуск тормоза произойдет после достижения в магистральной и золотниковой камерах давления, равного давлению в рабочей камере 13, т.е. несколько меньшего предтормозного давления. Подвижная перегородка 32 перемещается в отпускное положение под усилием своей пружины (не показана). Дроссельное отверстие 33 открывает сообщение золотниковой и рабочей камер.

Если после минимальной первой ступени торможении производят последующие ступени торможения, т.е. производят более глубокую разрядку тормозной магистрали 11, то клапан 22 устройства 17 мягкости закрывается под воздействием давления рабочей камеры 13 на подвижную перегородку 18. При этом воздухораспределитель работает уже в режиме бесступенчатого (равнинного) отпуска. Следовательно, когда в тормозной магистрали 11 и в магистральной камере 6 повышают давление для отпуска тормоза, подвижная перегородка 5 органа 3 двух давлений перемещается вправо, и зарядные отверстия 12 и 14 сообщаются через полость 27 с рабочей камерой 13. Полный отпуск тормоза после служебного торможения наступает после повышения давления в тормозной магистрали 11 всего на 0,01-0,15 МПа по сравнению с давлением в золотниковой камере 7.