рекуперативно-пневматический тормоз железнодорожного вагона

Формула изобретения

1. РЕКУПЕРАТИВНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА, содержащий тормозной цилиндр одностороннего действия, подключенный посредством воздухораспределителя к одной из разделенных поршнем полостей резервуара регулируемого объема, компрессор, выполненный с двумя выходами разной производительности, при этом упомянутая полость резервуара соединена с выходом компрессора меньшей производительности, кинематически связанного с колесной парой через муфту, скомбинированную с двухскоростной коробкой перемены передач, орган упраления которой установлен с возможностью взаимодействия с подпружиненным штоком тормозного цилиндра, приводимого в действие от магистрали управления, муфта снабжена регулируемым распределительно-дросселирующим устройством, вход которого соединен с выходом большой производительности компрессора, а выход через обратный клапан - с магистралью рекуперации, разобщительный кран с механизмом управления, отличающийся тем, что тормозной цилиндр одностороннего действия выполнен двухполостным и удлиненной формы, при этом регулируемое распределительно-дросселирующее устройство выполнено в виде резервуара, соединенного через автоматический разобщительный переключательный клапан и разобщительный кран с второй полостью тормозного цилиндра, причем резервуар сообщен через обратный клапан с воздушной магистралью, соединенной через разобщительный кран вагона с главной магистралью, при этом выход большой производительности компрессора соединен через автоматический переключательный клапан с магистралью рекуперации и с резервуаром, и второй вход автоматического разобщенного переключательного клапана связан с воздушной магистралью, разобщительный кран управляется рычажным механизмом, приводимым в действие при необходимости торможения с помощью ручного управления или трапецеидальными датчиками, установленными между рельсами в пути, кроме того, затяжной рычаг выполнен удлиненным, а горизонтальная тяга со стороны штока двухполостного тормозного цилиндра укороченной.

2. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что тормозной цилиндр одностороннего действия содержит три поршня, при этом первый и второй поршни соединены между собой трубчатым штоком, второй поршень снабжен хвостовиком, в который упирается третий поршень, снабженный штоком и подпружиненный со стороны штоковой полости, образованной третьим поршнем и задней крышкой цилиндра, причем образованная между вторым и третьим поршнями полость является рабочей бесштоковой полостью тормозного цилиндра.

3. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что автоматический разобщительный переключательный клапан содержит двухступенчатый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, в котором помещен ступенчатый поршень, в меньшей ступени которого выполнен центральный канал, соединенный в теле поршня с радиальным каналом, задняя крышка цилиндра выполнена глухой и снабжена ограничителем хода поршня, при этом поршень обращен к упомянутой крышке своей большей ступени и подпружинен относительно нее, в боковой стенке цилиндра выполнены два параллельных входных отверстия, связанные с разобщительным краном, а также рабочее входное отверстие и выходное отверстие, связанное с атмосферой, причем одно из входных отверстий и выходное отверстие расположены оппозитно, передняя торцевая крышка снабжена сквозным отверстием, связанным патрубком с воздушной магистралью.

4. Тормоз по п. 1, отличающийся тем, что рычажный механизм содержит двуплечий симметричный рычаг переключения органа управления разобщительного крана с регулировочными пазами на концах и две тяги с пазами и регулирующими элементами на одном конце, подвижно установленные на кронштейнах, закрепленных к хребтовой балке, причем двуплечий симметричный рычаг переключения шарнирно подвижно связан с тягами посредством подвижной втулки, закрепленной фигурным болтом и закрепленной гайкой в пазах двуплечего симметричного рычага переключения, одно из плеч рычага снабжено рядом отверстий, в которые установлены регулируемые пружинные затяжки для обеспечения плавного автоматического закрытия кран, при этом вторые концы тяг снабжены квадратными пазами и выведены на внешние торцевые стороны вагона, при этом тяги кинематически связаны с ручками управления, снабженными фиксирующими устройствами для ручного управления, с внутренней стороны тяги снабжены Г-образными пазами, в которых посредством пальцев шарнирно установлены Г-образные маятниковые рычаги, на концах которых установлены колесики с возможностью взаимодействия с трапецеидальными датчиками.

5. Тормоз по п.1, отличающийся тем, что трапецеидальный датчик содержит три плоских элемента, шарнирно соединенных между собой, причем к середине среднего плоского элемента закреплен шток пневмоцилиндра, приводимый в действие от пневмомагистрали через электропневматический клапан, а свободные концы двух боковых элементов снабжены роликами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и используется в тормозной системе железнодорожных вагонов.

Известен пневматический тормоз вагона, основанный на введении рекуперативной энергии через резервуар регулируемого объема в пневматический тормозной цилиндр, далее через рычажную передачу к тормозным колодкам.

Известно также рекуперативно-пневматическое тормозное устройство, которое снабжено регулируемым распределительно-дросселирующим устройством, двумя дополнительными обратными клапанами, магистралью управления пневматическим цилиндром и рекуперативной магистралью, подключаемой к резервуару на локомотиве, имеющему на входе обратный клапан, и двумя кранами, компрессором, выполненным с двумя выходами разной производительности, муфтой, скомбинированной с двухскоростной коробкой перемены передач, при этом распределительно-дросселирующее устройство включает корпус, в котором установлен отсечной золотник, разделяющий управляющую и регулирующую полости, регулируемый дроссель, через который управляющая полость подключена к входу проходного канала, выход которого через первый обратный клапан подключен к рекуперативной магистрали и регулирующей полости, в которой установлены поршень с приспособлением для регулировки его положения и пружина, отжимающая золотник от поршня, выход большей производительности компрессора подключен к управляющей полости распределительно-дрос- селирующего устройства, а выход меньшей производительности через второй дополнительный обратный клапан к полости, разделенного поршнем резервуара, подключенной к воздухораспределителю и оборудованной пружиной, причем другая полость указанного резервуара посредством одного крана подключена к запасному резервуару, а посредством другого крана к атмосфере.

Указанные устройства обеспечивают автономное автоматическое рекуперативно-пневматическое торможение с программным управлением регулировки скорости и торможения для использования на горочных сортировочных станциях, а также дают возможность осуществлять рекуперативное служебное торможение вагонов в поезде путем рекуперации кинетической энергии в пневмоэнергию. Однако эти устройства не обеспечивают экстренной дистанционной регулировки скорости и торможения отцепов (вагонов) при создавшихся ситуациях в подгорочном парке на горочных сортировочных станциях, а также ограничения скорости и торможения поезда для повышения безопасности движения.

Целью изобретения является расширение диапазона режимов торможения.

Это достигается тем, что в известном рекуперативно-пневматическом тормозе железнодорожного вагона, имеющего тормозной цилиндр, подключенного посредством воздухораспределителя к одной из разделенных поршнем полостей резервуара регулируемого объема, а указанная полость резервуара подключена к выходу меньшей производительности компрессора с двумя выходами разной производительности, кинематически связанного с колесной парой через муфту, скомбинированной двухскоростной коробкой перемены передач, орган управления которой установлен с возможностью взаимодействия с подпружиненным штоком пневматического цилиндра, приводимого в действие от магистрали управления, а также снабженной регулируемым распределительно-дросселирующим устройством, вход которого соединен с выходом большой производительности компрессора, а выход через обратный клапан с магистралью рекуперации вместо однополостного тормозного цилиндра одностороннего действия установлен двухполостной тормозной цилиндр одностороннего действия в удлиненной форме, первая полость которого соединена с воздухораспределителем, а вторая через автоматический разобщительный переключательный клапан и разобщительный кран с резервуаром, установленным вместо регулируемого распределительно-дросселирующего устройства, сообщенным через обратный кран с воздушной магистралью, при этом выход большой производительности компрессора соединен через автоматический переключательный клапан с магистралью рекуперации и резервуаром, а второй вход автоматического разобщительного переключательного клапана связан с воздушной магистралью, причем разобщительный кран управляется рычажным механизмом, приводимым в действие при необходимости торможения с помощью ручного управления или трапецеидальными датчиками, установленными между рельсами в пути. Кроме того, в связи с установлением двухполостного тормозного цилиндра одностороннего действия удлиненной формы удлинен затяжной рычаг и укорочена горизонтальная тяга со стороны штока двухполостного тормозного цилиндра одностороннего действия.

С целью управляемости торможения из двух автономных систем управления цилиндр двухполостного тормозного цилиндра одностороннего действия выполнен вдвое удлиненной формы, в нем помещены три поршня, два из них соединены между собой трубчатой опорой, одна из которой имеет короткую трубчатую опору, занимающую в общей сложности половину цилиндра, третий поршень, упирающийся на короткую опору, имеет шток, на котором установлена пружина, образованная полостью между вторым и третьим поршнем за счет короткой трубчатой опоры, и является второй рабочей полостью, на уровне которой в цилиндре установлен штуцер входа, а первой рабочей полостью является полость между задней крышкой и первым поршнем.

С целью обеспечения автоматического переключения режимов торможения автоматический разобщительный переключательный клапан выполнен из двухступенчатого цилиндрического корпуса, в котором помещен ступенчатый поршень с внутренним каналом со ступенчатой стороны и пружина, упирающаяся на неступенчатую сторону ступенчатого поршня и глухую крышку цилиндрического корпуса, причем цилиндрический корпус имеет ограничитель хода поршня, в одной боковой стороне цилиндрического корпуса в ряд по оси имеет два запараллеленных входа, связанных с разобщительным краном, а в противоположной боковой стороне также в ряд по оси имеются рабочий выход и выход в атмосферу, причем рабочий выход расположен оппозитно с одним из выходов, а на торцевой стороне цилиндрического корпуса на крышке имеется вход, связанный с воздушной магистралью.

С целью дистанционного управления разобщительного крана, рычажный механизм образован из двуплечего симметричного рычага переключения органа управления разобщительного крана, имеющего пазы для регулировки на концах и две тяги с пазами и регулирующими элементами на двух концах, и подвижно установленные на кронштейнах, закрепленных к хрептовой балке. Двуплечий симметричный рычаг переключения шарнирно-подвижно связан с пазами тяг при помощи подвижной втулки, помещенной на фигурные болты, закрепленные с гайкой на пазах двуплечего симметричного рычага переключения, одно из плеч которого имеет, кроме паз, несколько отверстий для регулируемой пружинной затяжки для обеспечения плавного автоматического закрытия крана. Вторые концы тяг, которые имеют квадратообразные пазы, выведены на внешние части торцевых сторон вагона, на них установлены коленчатообразные ручки управления с фиксирующими устройствами для ручного управления, с внутренней части торцевых сторон к тягам прикреплен уголникообразный паз, на котором подвижно-шарнирно соединен с помощью пальца угольникообразный маятниковый рычаг с опорной точкой в углу, а на другом конце установлены колеса, которые при дистанционном управлении, упираясь при обкатывании на трапецеидальные датчики, приводят в действие тягу, переключая разобщительный кран.

С целью достижения управляемости датчика при необходимости торможения трапецеидальный датчик сконструирован из трех плоских частей, шарнирно соединенных между собой. К середине плоской части прикреплен шток пневмоцилиндра, приводимый в действие от пневмомагистрали через электропневматический клапан, а концы двух боковых частей снабжены роликами.

Установление двуполостного тормозного цилиндра одностороннего действия вместо однополостного тормозного цилиндра одностороннего действия позволяет управлять тормозами самостоятельно как через систему от главной магистрали, так и через рекуперативно-пневматическую систему. Автоматический разобщительный переключательный клапан (АРПК) позволяет автоматически переключить тормозное устройство от режима автономного движения отцепа (вагона) на поездной режим. Применение в системе управления торможения разобщительного крана с рычажным механизмом дает возможность управлять торможением как дистанционно через трапецеидальные датчики, так и вручную в качестве стояночного тормоза. Использование резервуара вместо регулируемого распределительно-дросселирующего устройства упрощает конструкцию, а соединение резервуара с главной магистралью через обратный клапан обеспечивает зараженность резервуара после отцепления вагона от локомотива. Соединение выхода компрессора большей производительности через переключательный клапан с резервуаром и главной магистралью позволяет обеспечить неистощимость сжатого воздуха в резервуаре. Механизм трапецеидального датчика позволяет дистанционно управлять устройством при необходимости.

Следовательно, указанные технические оснащения в сочетании с пневматическим тормозом дают возможность дистанционно управлять тормозами отцепов (вагонов), осуществляя регулировку скорости и оперативное торможение в зависимости от создавшейся ситуации, а также ограничения скорости и торможения поездов, повышая безопасность движения, дублируют автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного действия (АЛСН) и телевизионную систему управления торможения локомотивов.

На фиг.1 схематично показан рекуперативно-пневматический тормоз железнодорожного вагона; на фиг.2 автоматический разобщительный переключательный клапан; на фиг.3 рычажный механизм и трапецеидальный датчик.

Тормоз состоит из двухполостного тормозного цилиндра 1 одностороннего действия удлиненной формы, в котором помещены поршни 2, 3, 4. Поршни 2, 3 соединены между собой трубчатой опорой 5, причем поршень 3 имеет короткую трубчатую опору 6. Поршни 2 и 3 с трубчатыми опорами 5 и 6 в общей сложности занимают половину тормозного цилиндра 1. Во вторую половину тормозного цилиндра 1 помещен поршень 4 со штоком 7, на который установлена пружина 8. Поршни 3 и 4 за счет трубчатой опоры 6 образуют вторую рабочую полость 9, на уровне которого установлен штуцер входа 10, а первая рабочая полость 11 образуется поршнем 2 и задней крышкой 12.

Первая рабочая полость 11 соединена с воздухораспределителем 13, а вторая рабочая полость 9 с штуцером через автоматический разобщительный переключательный клапан 14 и разобщительный кран 15 соединена с резервуаром 16, установленным вместо регулируемого распределительно-дрос- селирующего устройства, сообщенным через обратный клапан 17 и воздушную магистраль 18, соединенную через разобщительный кран 15 вагона 19 с главной магистралью, при этом выход большой производительности компрессора 20 соединен через автоматический переключательный клапан 21 с магистралью рекуперации 22 и резервуаром 16, кроме того, автоматический разобщительный переключательный клапан 14 связан также с воздушной магистралью 18.

Разобщительный кран 15 управляется рычажным механизмом 23, приводимым в действие вручную или при необходимости дистанционным управлением торможения с помощью трапецеидального датчика 24, устанавливаемого между рельсами в пути. В связи с установлением двухполостного тормозного цилиндра 1 удлинен затяжной рычаг 25 и укорочена горизонтальная тяга 26 со стороны штока 7 двухполостного тормозного цилиндра 1.

Автоматический разобщительный переключательный клапан 14 выполнен в виде двухступенчатого цилиндрического корпуса 27, в котором помещен ступенчатый поршень 28 с уплотнительными сальниками 29, имеющими внутренний канал 30 со ступенчатой стороны, и пружина 31, упирающаяся на неступенчатую сторону ступенчатого поршня 28 и глухую крышку 32 цилиндрического корпуса 27. Цилиндрический корпус 27 со стороны пружины 31 имеет ограничитель хода 33 ступенчатого поршня 28.

На одной боковой стороне двухступенчатого цилиндрического корпуса 27 в ряд по оси имеются запараллеленные входы 34 и 35, связывающиеся с разобщительным краном 15, а в противоположной боковой стороне также в ряд по оси имеются рабочий выход 36 и выход в атмосферу 37, причем рабочий выход 36 и вход 35 расположены оппозитно. На крышке 38 цилиндрического корпуса 27 имеется вход 39, связанный с воздушной магистралью 18.

Рычажной механизм 23 образован из двуплечего симметричного рычага переключения 40, устанавливаемого на орган управления разобщительного крана 15 и имеющего пазы 41 на концах, а также из тяг 42 с пазами 43 и регулирующими элементами 44 на одном конце, подвижно установленными на кронштейнах 45. Двуплечий симметричный рычаг переключения 40 шарнирно-подвижно связан с пазами 43 тяг 42 при помощи подвижной втулки 46, помещенной на фигурные болты 47, закрепленные с гайкой 48 и шайбой 49 на пазах 41 двуплечего симметричного рычага 40, кроме того, паз 41 имеет несколько отверстий 50 для регулируемой пружинной затяжки 51, обеспечивающей плавное автоматическое закрытие крана. Вторые концы тяг 42 имеют квадратообразные пазы 52, выведенные на внешние части торцевых сторон вагона, на них установлены коленчатообразные ручки управления 53 с фиксирующими устройствами 54. С внутренней части торцевых сторон вагона к тягам 42 прикреплен угольникообразный паз 55, на котором подвижно-шарнирно соединен с помощью пальца 56 угольникообразный маятниковый рычаг 57 с опорной точкой 58 в углу, а в другом конце установлены колеса 59, которые при дистанционном управлении, упираясь при обкатывании на трапецеидальные датчики 24, приводят в действие тяги 42, переключая разобщительный кран 15.

Трапецеидальный датчик 24 сконструирован из трех плоских частей 60, 61, 62, шарнирно соединенных между собой, причем к середине средней плоской части 61 прикреплен шток 63 пневмоцилиндра 64, приводимый в действие от пневмомагистрали 65 через электропневматический клапан 66, а концы боковых плоских частей 60 и 62 снабжены роликами 67.

Устройство работает в двух режимах в режиме автономного движения отцепа и в поездном режиме.

Режим автономного движения отцепа применяется при свободном скатывании вагона через горку на сортировочных станциях. С этой целью пути сортировочных станций снабжаются через определенные расстояния трапецеидальными датчиками, которыми дистанционно управляет оператор сортировочной горки. После отцепления вагона от локомотива отсутствует давление на входе 39 автоматического разобщительного переключательного клапана 14, что приводит к перемещению ступенчатого поршня 28 за счет упругой силы пружины 31 в ступенчатую сторону. При этом вход 35 и рабочий выход 36 сообщаются между собой, а выход в атмосферу 37 будет перекрыт. Кроме того, в этот момент резервуар 16 будет заряжен рабочим давлением от воздушной магистрали 18 через обратный клапан 17.

Во время ската отцепа оператор, контролируя за движением отцепа при необходимости торможения или регулировки скорости, дистанционно приводит в действие трапецеидальные датчики 24 включением электропневматического клапана 66. При такой снаряженности пути колесо 59 рычажного механизма 23 упирается при обкатывании на плоскую часть 62 (или 60) в другом направлении отцепа трапецеидального датчика 24. При этом рычаг 57 под действием силы упирания плоской части 62 (или 60) притягивает тягу 42 с помощью пальца 56, которая продвигается на пазе 55, в результате чего двуплечий симметричный рычаг 40 открывает разобщительный кран 15. Тогда от резервуара 16 поступает сжатый воздух во вторую рабочую полость 9 двухполостного тормозного цилиндра 1 через (АРПК) 14. Под давлением сжатого воздуха приводится в действие рабочий поршень 4 со штоком 7, что осуществляет торможение колесной пары. За счет инерционной силы движения отцепа колесо 59 рычажного механизма 23 перекатывается через плоские части 62, 61, 60 (или 60, 61, 62 в другом направлении отцепа). Колесо 59 под действием силы тяжести принимает исходное состояние, что приводит к возвращению в исходное состояние тяги 42, при этом двуплечий симметричный рычаг 40 остается в переключенном состоянии, так как на него действует сила сопротивления трения разобщительного крана 15, а наличие паз 43 не позволяет ему возвращаться в исходное состояние под действием тяги 42. В дальнейшем на двуплечий симметричный рычаг 40 действует упругая сила пружины 51, что способствует плавному автоматическому закрытию разобщительного крана 15, в результате чего воздух из двухполостного тормозного цилиндра 1 выпускается в атмосферу через выход А_т разобщительного крана 15, а давление резервуара 16 дополняется за счет рекуперативного сжатого воздуха из выхода большой производительности компрессора 20 через переключательный клапан 21. Таким образом, отцеп автоматически растормаживается и продолжает движение с регулированной скоростью. При этом степень упирания плоской части 62 (или 60), действующая на колесо 59, зависит от загруженности вагона, что объясняется прогибом рессора вагона, т. е. в порожних вагонах эта сила будет меньше, чем в тяжелогруженных вагонах. В результате этого хода рычажной передачи поступающий сжатый воздух в двухполостной тормозной цилиндр 1 зависит от груженности вагона, что обеспечивает автоматическую регулировку скорости отцепа в зависимости от загруженности.

Следует отметить, что дистанционное управление трапецеидальными датчиками оператором сортировочной горки можно осуществить автоматической электронной системой управления в зависимости от скорости и груженности вагона, а также от ситуаций, возникающих на путях сортировочного парка.

Наличие коленчатообразной ручки управления 53 позволяет осуществить ручное стояночное торможение.

При переключении коленчатообразной ручки управления 53 удерживающая с фиксирующим устройством 54 тяга 42 откроет разобщительный кран 15, тогда двухполостной тормозной цилиндр 1 будет заряжен сжатым воздухом от резервуара 16, что способствует осуществлению торможения. В случае самоската торможение осуществляется за счет рекуперативной пневмоэнергии от компрессора 20.

Поездной режим применяется при езде для осуществления регулировки скорости и торможения поезда с целью обеспечения повышения безопасности движения. Для этого в определенных участках пути устанавливаются трапецеидальные датчики 24, которые дистанционно управляются дежурными станций или автоматически управляются электронными системами управления (например, у светофоров). При езде вход 39 автоматического разобщительного переключательного клапана 14 будет под давлением воздуха от воздушной магистрали 18, что приводит к перемещению ступенчатого поршня 28 в неступенчатую сторону, преодолевая упругую силу пружины 31. При этом вход 35 и рабочий выход 36 разобщаются, а выход в атмосферу 37 пока будет закрыт (т.е. не успевает открываться), резервуар 16 будет заряжен рабочим давлением от воздушной магистрали 18 через обратный клапан 17.

При необходимости торможения или регулировки скорости приводятся в действие трапецеидальные датчики 24 (дистанционным управлением со стороны дежурного станции или автоматически с помощью электронных систем управления). Как и в режиме автономного движения срабатывает рычажной механизм и открывается разобщительный кран 15 и сжатый воздух через вход 35 поступает в ступенчатую сторону поршня 28 с большой площадью. Тем самым увеличивается сила, действующая на поршень 28, и перемещает его в неступенчатую сторону до упора с ограничителем хода 33, преодолевая силу пружины 31, в результате чего воздушная магистраль 18 через канал 30 сообщается с выходом в атмосферу 37, что способствует автоматическому срабатыванию тормозной системы поезда как в случае экстренного торможения. После перекатывания колеса 59 через плоские части 60, 61, 62 трапецеидального датчика 24 процесс повторяется как в режиме автономного движения. Отпуск тормозной системы поезда осуществляется после зарядки воздухораспределителя 13 от воздушной магистрали 18.

Предлагаемое устройство работоспособно, прогрессивно, осуществляя рекуперативно-пневматическое торможение при сортировочном процессе отцепов (вагонов) на горочных сортировочных станциях, позволяет устранить ручной труд башмачников, энергоемкие замедлители, тележкообразные замедлительно-ускорительные домкратовидные и аналогичные казенные устройства, а также ускоряя сортировочный процесс, позволяет повысить безопасность не только маневровой работы отцепов (вагонов), но и движения поездов, что является одним из актуальных проблем в отрасли железнодорожного транспорта.