устройство мягкости воздухораспределителя тормоза железнодорожного транспортного средства

Формула изобретения

1. Устройство мягкости воздухораспределителя тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащее размещенную в полости корпуса подвижную перегородку, жестко соединенную штоком с клапаном, отделяющим каналы золотниковой камеры и магистральной камеры воздухораспределителя, и сообщенную с одной стороны с каналом дополнительной разрядки воздухораспределителя, а с другой, со стороны штока, - с атмосферой, пружину, создающую дополнительное усилие на перегородку в состоянии закрытия, а шток проходит через уплотнение, отделяющее полость, сообщающую каналы, от полости, связанной с атмосферой, отличающееся тем, что содержит над перегородкой камеру выравнивания давления, перегородка изготовлена таким образом, что силы от давления, создаваемого в камере выравнивания давления над перегородкой, сообщенной с камерой дополнительной разрядки при стандартных условиях торможения было достаточно для закрытия канала магистральной камеры клапаном штока, а ее перемещение в открытом состоянии ограничено уступом, расположенным на расстоянии, достаточным для сообщения золотниковой и магистральной камер, выполненным в виде ограничительного кольца.

2. Устройство мягкости согласно п.1, отличающееся тем, что площадь перегородки клапана устройства мягкости изменяется в пределах, определяемых положительной разностью отношения площадей указанной подвижной перегородки устройства мягкости и площади клапана устройства мягкости, отделяющего канал магистральной камеры от канала золотниковой камеры, и отношения величин давления в золотниковой камере и минимального давления в камере дополнительной разрядки при торможении, при варьировании величины минимального давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается устройств мягкости воздухораспределителей тормозов железнодорожного подвижного состава.

Известно устройство мягкости в конструкции воздухораспределителя железнодорожного транспортного средства, содержащее, кроме того, орган трех давлений с подвижной перегородкой и орган двух давлений с подвижной перегородкой, разделяющей магистральную и золотниковую камеры, каналом дополнительной разрядки тормозной магистрали (Пат. RU №2015045, В60Т 15/18, 27.04.92).

Известно устройство мягкости в составе воздухораспределителя тормоза железнодорожного транспортного средства, содержащее также размещенный в корпусе орган двух давлений, в котором расположены подвижная перегородка, разделяющая магистральную и золотниковую камеры, клапан, смонтированный на канале дополнительной разрядки тормозной магистрали (А.с. №557944, В60Т 15/18, 25.02.76.).

Устройство мягкости обычно содержит подвижную перегородку со штоком, на котором помещен клапан устройства мягкости. Перегородка же содержит полости, используемые для передачи рабочих давлений. При этом полость над перегородкой может воспринимать как давление в рабочей камере воздухораспределителя (Пат. RU №2015045, В60Т 15/18, 27.04.92), так и давление в камере дополнительной разрядки (А.с. №557944, В60Т 15/18, 25.02.76.) Полость же под перегородкой может сообщаться или с магистральной и золотниковой камерами, как описано в первом из вышеуказанных аналогов, или может быть сообщена с атмосферой (второй вариант). Уплотнение клапана устройства мягкости в закрытом состоянии разделяет в обоих случаях полости магистральной и золотниковой камер, перекрывая канал, связанный с магистральной камерой. Открывается клапан устройства мягкости под действием давления сжатого воздуха из золотниковой камеры. Усилием пружины, действующей на перегородку, обеспечивается в первом случае открытое состояние клапана устройства мягкости при равенстве давлений над и под перегородкой, а во втором пружина оказывает дополнительное воздействие на перегородку, складываясь с силой, создаваемой давлением в камере дополнительной разрядки воздухораспределителя, и обеспечивает закрытое положение клапана устройства мягкости. Во всех случаях действие сил описывается скалярными выражениями с учетом их направленности по аналогии с клапаном для уменьшения тормозного давления в зависимости от нагрузки. При вертикальном расположении устройства требуется учитывать еще и вес элемента устройства или груза, как описано в пат. ЕР №0145402. Здесь приведены три пружины, действующие как на шток, так и на поршень клапана, и еще одна внутри поршня. Наличие такого количества упругих элементов свидетельствует о сложности конструкции или неоптимальном подборе параметров устройства. Кроме того, указанный редукционный клапан решает несколько другую задачу, чем предлагаемое нами устройство мягкости.

Недостатком вышеуказанных воздухораспределителей является то, что у этих воздухораспределителей процесс разрядки получается очень замедленным, поэтому разрядку их производят вручную, а это не позволяет сократить простой составов перед их расформированием, так как отсутствует автоматизированный процесс разрядки всех воздухораспределителей, не приводящий к торможению.

Цель изобретения - улучшение работы тормозов за счет открытия клапана мягкости при малых давлениях и упрощение конструкции указанного устройства.

Технический результат, возникающий при осуществлении изобретения, достигается за счет конструктивного выполнения устройства мягкости, а именно тем, что устройство мягкости содержит камеру выравнивания давления, а перегородка изготовлена таким образом, что силы от давления, создаваемого в камере выравнивания давления над перегородкой, сообщенной с камерой дополнительной разрядки при стандартных условиях торможения, было достаточно для закрытия канала магистральной камеры штоком клапана, а ее перемещение в открытом состоянии ограничено уступом, расположенным на расстоянии, достаточным для сообщения золотниковой и магистральной камер и выполненным в виде ограничительного кольца.

Кроме того, в устройстве мягкости площадь перегородки клапана устройства мягкости изменяется в пределах, определяемых положительной разностью отношения площадей указанной подвижной перегородки устройства мягкости и площади клапана устройства мягкости, отделяющего канал магистральной камеры от канала золотниковой камеры, и отношения величин давления в золотниковой камере и минимального давления в камере дополнительной разрядки при торможении, при варьировании величины минимального давления.

Именно такое выполнение предлагаемого воздухораспределителя обеспечивает открытие клапана устройства мягкости при малых давлениях в тормозной магистрали, что позволяет автоматизировать процесс разрядки тормозов в парках прибытия сортировочных станций и ускорить процесс зарядки рабочей и золотниковой камер при зарядке и опробовании тормозов.

Подключение устройства мягкости к камере (каналу) дополнительной разрядки не является принципиальным: устройство может использовать и другой источник давления.

Предлагаемое устройство мягкости воздухораспределителя железнодорожного транспортного средства иллюстрируется соответствующим чертежом.

На чертеже схематично изображен общий вид предложенного устройства мягкости в конструкции воздухораспределителя. Орган двух давлений воздухораспределителя смонтирован в корпусе 1. В корпусе 1 размещена подвижная перегородка 2, отделяющая магистральную камеру 3 от полости золотниковой камеры 4, которая сообщена с золотниковой камерой (не показана). Подпружиненная пружиной 5 подвижная перегородка 2 крепится на полом штоке 6. Магистральная камера 3 постоянно сообщена каналом 7 с тормозной магистралью (не показана). В полом штоке 6 расположены плунжер 8 с отверстием 9, клапан 10 и стержень 11, упирающийся в клапан 12 дополнительной разрядки тормозной магистрали. Клапан 12 перекрывает сообщение между каналом (камерой) 13 дополнительной разрядки тормозной магистрали и промежуточной камерой 14, которая разобщена от магистральной камеры 3 посредством обратного клапана 15, имеющего уплотнение 16. В полом штоке 6 выполнено отверстие 17. Клапан 12 снабжен толкателем 18. В корпусе 1 установлен стакан 19 с уплотнением 20. На стакане 19 выполнено седло 21 подпружиненного клапана 22, отделяющего канал 13 дополнительной разрядки тормозной магистрали от атмосферного отверстия 23. Канал 13 сообщен с органом трех давлений воздухораспределителя (не показан), осуществляющим сообщение тормозного цилиндра (не показан) с атмосферой или источником сжатого воздуха (не показан).

Орган двух давлений воздухораспределителя содержит также устройство мягкости воздухораспределителя 24 (выделено), которое имеет дополнительную подвижную перегородку 25, укрепленную в штоке 26. На штоке 26 закреплен клапан 27, перекрывающий сообщение полости 28 с каналом 30, имеющим дроссельное отверстие 31 и связанным с магистральной камерой 3. Полость 28 связана посредством канала 32 с полостью золотниковой камеры 4. Полость 33 образует камеру выравнивания давления и сообщена с каналом 13. Ограничительное кольцо 36, расположенное над штоком 27, позволяет указанному штоку переместиться на расстояние, достаточное для сообщения магистральной и золотниковой камеры через дроссельное отверстие 31. Полость 34 сообщена с атмосферой и разобщена от полости 28 уплотнением 35.

Канал 37, связывающий канал дополнительной разрядки 13 с камерой выравнивания давления 33, условно показан пунктиром. Камера выравнивания давления может быть сообщена и с другим источником давления, например с рабочей камерой.

Устройство мягкости в составе воздухораспределителя работает следующим образом.

В магистральной и золотниковой камерах воздухораспределителя давление воздуха - атмосферное, и под действием пружины 5 подвижная перегородка 2 перемещена влево до положения, когда стержень 11 сжат между клапаном 12 и плунжером 8. При этом клапан дополнительной разрядки 12 закрыт, промежуточная камера 14 и канал (камера) дополнительной разрядки 13 разобщены. Отверстие 17 - слева (по рисунку) от уплотнения 16, и полость 14 разобщена от магистральной камеры 3. Клапан 27 закрыт (под собственным весом). Канал 13 и полость 33 сообщены с атмосферой через орган трех давлений.

При зарядке тормоза сжатый воздух из тормозной магистрали через канал 7 поступает в магистральную камеру 3, давление в ней повысится, и подвижная перегородка 2 перемещается вправо. Отверстие 17 становится справа (по рисунку) от уплотнения 16, и сжатый воздух через отверстие 17, отверстие 9 и далее через ряд отверстий в плунжере (не показаны) заполняет золотниковую камеру 4.

При малых давлениях в магистральной и золотниковой камерах 3 и 4, когда сила, действующая на шток 26, от давлений сжатого воздуха из полости 28 и канала 30 превысит силы трения между штоком 26 и уплотнением 35, то подвижная перегородка 25, закрепленная на штоке 26 вместе с клапаном 27 поднимутся, то есть клапан устройства мягкости будет в открытом состоянии. Так как перемещение подвижной перегородки на всю длину камеры выравнивания давления в открытом положении не является необходимым, то оно ограничено кольцом 36. Дроссельное отверстие 31 ограничивает скорость поступления воздуха. Магистральная камера 3 через канал 30, дроссельное отверстие 31 и канал 29 сообщится с полостью золотниковой камеры 4. Золотниковая и рабочая камеры воздухораспределителя (не показаны) начнут ускоренно заряжаться.

По окончании зарядки давление в магистральной 3 и золотниковой 4 камерах выравнивается, и под действием пружины 5 подвижная перегородка 2 со штоком 6 перемещаются влево (по рисунку) до положения, когда стержень 11 упрется в клапан дополнительной разрядки 12 и плунжер 8. При этом отверстие 17 переместится за уплотнение 16 и промежуточная камера 14 разобщится с магистральной камерой 3. Клапан устройства мягкости остается открытым.

А при медленном понижении давления в магистральной камере воздух перетекает из золотниковой камеры 4 в магистральную камеру 3 через полость 28, при открытом клапане 26. Сила, воздействующая на подвижную перегородку 2, вызванная этим перепадом давления, через плунжер 8 и стержень 11 на клапан дополнительной разрядки 12 оказывается недостаточной для того, чтобы этот клапан сообщил промежуточную камеру 14 с каналом (камерой)13.

В режиме торможения давление в тормозной магистрали и магистральной камере 3 понижается большим темпом. При этом давление в полости золотниковой камеры 4 не успевает понижаться, через дроссельное отверстие 31, со скоростью снижения давления в магистральной камере 3, и сила, действующая от подвижной перегородки, вызванная разностью давления между золотниковой и магистральной камерами, через плунжер 8 и толкатель 11 и клапан 12, превышает силу поджатия этого клапана, клапан 12 открывается, сообщая промежуточную камеру 14 с каналом дополнительной разрядки 13. Воздух из промежуточной камеры 14 через канал дополнительной разрядки 13 уходит в атмосферу, при этом обратный клапан 15 открывается. Магистральная камера 3 и тормозная магистраль сообщаются с атмосферой через открытые клапаны 15 и 12, далее через канал 13. Происходит дополнительная разрядка тормозной магистрали. Когда воздух из тормозной магистрали попадает в канал 13, он одновременно поступает и в камеру выравнивания давления 33 над дополнительной подвижной перегородкой 25, закрепленной на штоке 26. Давление над перегородкой увеличивается, и при некотором значении сила, действующая на перегородку со стороны этого давления, и вес клапана будут больше силы, действующей на шток в полости 28, и клапан перейдет в закрытое положение, разобщив магистральную камеру 3 от полости золотниковой камеры 4. Это становится возможным, так как перегородка изготовлена таким образом, что силы от давления, создаваемого в камере выравнивания давления над перегородкой, соединенной каналом с камерой дополнительной разрядки, при стандартных условиях торможения достаточно для закрытия канала магистральной камеры, и, таким образом, отпадает необходимость в дополнительном усилии со стороны пружины, что упрощает конструкцию устройства мягкости.

А кроме того, это может реализовываться при условии большего отношения площадей поверхности дополнительной подвижной перегородки S₁ и поперечного сечения штока клапана устройства мягкости S₂ к отношению давления в золотниковой камере Р_ЗК и минимального давления в канале дополнительной разрядки тормозной магистрали Р _{КДР min}, то есть разница между указанными отношениями должна быть положительной. Дополнительная разрядка тормозной магистрали вызывает дальнейшее перемещение подвижной перегородки 3 влево, при этом открывается клапан 10, и золотниковая камера сообщается с каналом 13 и далее с атмосферой. После того, как орган трех давлений перекроет сообщение канала 13 с тормозным цилиндром, сообщающимся с атмосферой (не показан), обратный клапан 15 закроется, дополнительная разрядка тормозной магистрали прекратится. Разрядка золотниковой камеры будет продолжаться через открытый клапан 12, открытый клапан 22 и дроссельное атмосферное отверстие 23. Когда давление в полости золотниковой камеры 4 приблизится к давлению в магистральной камере 3, наступает положение перекрытия. Клапаны 15, 10, 22, 27 закрыты, а клапан 12 открыт.

При отпуске тормоза поднимается давление в тормозной магистрали и магистральной камере 3. Сила, воздействующая на подвижную перегородку 2 со стороны магистральной камеры 3, превысит силу со стороны полости золотниковой камеры 4, и подвижная перегородка 2 переместится вправо. Отверстие 17 сообщит промежуточную камеру 14 с магистральной камерой 3, начинается отпуск воздухораспределителя. В конце процесса отпуска откроется клапан 27 устройства мягкости.

Описанное устройства мягкости было изготовлено и опробовано в конструкции воздухораспределителя №483-000. Проведенные испытания показали его работоспособность и соответствие всем техническим условиям воздухораспределителя с устройством мягкости.