авторегулятор грузового режима железнодорожного подвижного состава

Формула изобретения

1. Авторегулятор грузового режима железнодорожного подвижного состава, содержащий демпферную часть со штоком, устройство регулирования давления (реле давления) и механизм восприятия загрузки, отличающийся тем, что в верхней демпферной части размещен пневмогидравлический демпфер со штоком, на конце которого расположен толкатель, взаимодействующий с клапаном устройства регулирования давления, расположенного в нижней части авторегулятора, диафрагма которого опирается в ненагруженном состоянии на ребра неподвижной вставки, выполненные в виде плавной кривой, а между демпфером и устройством регулирования давления находится механизм восприятия загрузки, удлиненная часть шаровой опоры которого воздействует на корпус штока.

2. Авторегулятор в соответствии с п.1, отличающийся тем, что на шток, имеющий элемент фиксации заданного профиля, при изменении давления может воздействовать головка фиксирующего клапана с ответным профилем, а удлиненная часть шаровой опоры механизма восприятия загрузки воздействует на корпус штока через подпружиненную вставку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тормозам железнодорожного подвижного состава, преимущественно к устройствам для регулирования давления в тормозном цилиндре железнодорожного подвижного состава в зависимости от загрузки вагона - авторежимам (автоматическим регуляторам грузового режима).

Тормозные системы, используемые на железнодорожном транспорте, содержат обычно управляющую пневматическую часть и управляемый механический узел. Пневматическая часть тормоза включает в частности воздухораспределитель, пневматически связанный с запасным резервуаром и с тормозным цилиндром, а питается он от тормозной магистрали (Справочник "Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава", В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.Н.Ефремов, П.Т.Демушкин, Москва, Транспорт, 1989 г., стр.53, рис 48). Между тормозным цилиндром и воздухораспределителем часто устанавливается устройство автоматического регулирования режимов торможения в зависимости от загрузки единицы подвижного состава (авторежим). Авторегулятор включает механизм передачи загрузки, демпферный поршень со штоком и реле давления. Давление, пропорциональное загрузке, достигается соответствующим положением точки опоры рычага, воздействующего на силовой и разобщительный поршни реле давления. Это приводит к изменениею степени открытия дросселирующего органа регулятора, в качестве которого служит разобщительный поршень, вследствие чего автоматически изменяется сопротивление проходящему потоку газа. Соответствующее давление устанавливается на выходе реле давления. Тенденцией развития техники в этой области становится стремление сблизить механические и пневматические части. Для этого чаще всего монтируют тормозной цилиндр и авторежим на тележке транспортного средства (Pat. WO 2005123474, B60T 8/18; B61H 13/24; В60Т 8/18; В61Н 13/00; 2005-12-29). Авторежим имеет достаточно значительные габариты и поэтому его компоновка вместе с тормозным цилиндром представляет довольно сложную проблему. Особенно это проявляется при установке на тележке транспортного средства и воздухораспределителя.

Другим широко распространенным методом регулирования давления является использование в качестве чувствительного элемента упругих мембран. Регулирующее действие при этом заключается в использовании активной площади мембраны, которая зависит от величины ее прогиба. Усилие, необходимое для перемещения чувствительной диафрагмы регулятора, пропорционально эффективной площади диафрагмы и избыточному давлению рабочей среды. Для изменение эффективной площади может использоваться опора части площади диафрагмы на некоторую поверхность, которая может менять свою площадь соприкосновения с диафрагмой, например, при движении (pat. DE №1929891 U, от 23.12.1965, ЕР 1134139, В60Т 8/18; от 19.09.2001).

К недостаткам этих известных устройств относится большая сложность конструкции, обуславливающая технологические трудности изготовления. Кроме того, мембрана поршня находится под растягивающим действием веса поршня, ребра которого имеют к тому же не совсем оптимальную конструкцию, создавая возможность неплотного прилегания в области перегиба. В указанных конструкциях демпферный поршень отсутствует, что не исключает влияния вертикальных колебаний на работу устройства. В то же время в технике чисто пневматическое демпфирование применяется довольно редко, так как мало удовлетворяет требованиям сглаживания вертикальных колебаний. Чаще всего в качестве гасителей колебаний используются пневмогидравлические демпферы (пат. RU №2190133, F16F 9/06, от 20.12.2000.). Газ при этом может находиться под определенным давлением и отделяется от жидкости плавающим поршнем. Этот поршень вместе с основным имеют каналы, через которые перетекает жидкость в процессе работы амортизатора.

Наиболее близким по назначению к предложенному является авторегулятор режимов торможения транспортного средства, содержащий демпферную часть, в корпусе которой установлены подпружиненный демпферный поршень со штоком, реле давления с рычагом, взаимодействующим с подпружиненными силовым и разобщительным поршнями, связанными с воздухораспределителем и тормозным цилиндром (Справочник "Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава": В.И.Крылов, В.В.Крылов, В.Н.Ефремов, П.Т.Демушкин, М., Транспорт, 1989, 177, рис.210-218). Существенными недостатками известного устройства является применение демпферного поршня с воздушной рабочей средой с большим заданным перемещением, расположенным в довольно значительной по объему полости. Шток указанного демпферного поршня взаимодействует посредством сухаря с рычагом реле давления, расположенным сбоку от демпферной части, что существенно увеличивает габариты устройства и усложняет его конструкцию.

Заявляемый авторегулятор грузового режима железнодорожного транспортного средства решает задачу повышения компактности, надежности, снижения металлоемкости и упрощения конструкции с уменьшением габаритов при сохранении требуемых режимами торможения характеристик авторегулятора.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение более компактного прибора с сохранением требуемых параметров и надежности работы авторегулятора грузового режима железнодорожного транспортного средства при одновременном уменьшении его внешних размеров и весовых характеристик.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в авторегуляторе с демпферной частью со штоком, устройством регулирования давления (реле давления) и механизмом восприятия загрузки, вверху указанной демпферной части расположен пневмогидравлический демпфер со штоком, на конце которого расположен толкатель, взаимодействующий с клапаном устройства регулирования давления, расположенного в нижней части авторегулятора, диафрагма которого опирается в ненагруженном состоянии на ребра неподвижной вставки, выполненные в виде плавной кривой, а между демпфером и устройством регулирования давления находится механизм восприятия загрузки, удлиненная часть шаровой опоры которого воздействует на корпус штока через подпружиненную вставку.

Кроме того, на шток с элементом фиксации заданного профиля при изменении давления может воздействовать головка фиксирующего клапана с ответным профилем, а удлиненная часть шаровой опоры механизма восприятия загрузки воздействует на корпус штока через подпружиненную вставку.

Такое выполнение предлагаемого устройства обеспечивает сохранение заданных режимов торможения и позволяет расположить авторежимы на тележках транспортных средств. А благодаря предложенному конструктивному выполнению элементов указанного устройства достигается уменьшение габаритов и как следствие снижение материалоемкости.

Это объясняется следующим образом. Пневмогидравлический демпфер гораздо эффективнее гасит вертикальные колебания, чем чисто пневматический, поэтому требуется меньший диаметр корпуса для его расположения. Наличие воздушной полости в его конструкции предполагает его расположение над устройством регулирования давления. При этом реализованный в устройстве регулирования давления принцип эффективных площадей на основе мембранного исполнительного элемента позволяет опереть мембрану на имеющуюся в нем неподвижную вставку и предохранить от ненужных колебаний поршня при движении, а выполнение опорной для диафрагмы поверхности ребер в виде плавной кривой увеличивает эффективную площадь диафрагмы для данного положения, за счет более плотного прилегания к ребрам. Требование реакции на загрузку вагона определяет расположение соответствующего механизма между пневмогидравлическим демпфером и устройством регулирования давления.

На чертежах схематично изображен общий вид (пример выполнения).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан схематично авторежим железнодорожного подвижного состава, а на фиг.2 введен клапан фиксации штока.

Авторежим состоит из демпферной части 1 и «реле давления» 2. Канал 3 реле давления соединен с выходом воздухораспределителя, а вывод 4 - с тормозным цилиндром. Внутри корпуса демпферной части расположен шток 5, на котором сверху по чертежу расположен пневмогидравлический демпфер 6. В паз на штоке входит удлиненная часть 7 шаровой опоры 8, в которую входит подпружиненный рычаг 9 механизма восприятия загрузки. Конец рычага опирается на опору на неподрессоренной части тележки. Нижняя часть штока 5 заканчивается толкателем 10, внутри которого находится отверстие 11, сообщающееся с атмосферным выводом 12. Толкатель 10 расположен под подпружиненным клапаном 13, размещенным внутри поршня 14. На части наружной поверхности поршня, расположенной в полости 15, поставлены ребра 16. Над ними крепится внутренний диаметр диафрагмы 17, внешний же закреплен на корпусе полости 15. Под диафрагмой расположена также неподвижная вставка 18 с пазами для прохода ребер поршня. Движение поршня задается направляющей 19. Авторегулятор на фиг.2 дополнительно содержит фиксирующий клапан 20 и подпружиненную вставку 21.

Авторегулятор тормозных режимов железнодорожного подвижного состава, выполненный в заявляемом виде, работает следующим образом.

При загрузке вагона авторежим, закрепленный на подрессоренной части вагона, опускается и рычаг 9 занимает некоторое равновесное положение, зависящее от величины нагрузки на ось тележки. При этом удлиненная часть шаровой опоры 7, находящаяся в пазу штока 5, воздействует на него и перемещает шток вместе с демпфером 6 и толкателем в соответствующее положение.

При торможении сжатый воздух от воздухораспределителя (на чертеже не показан) подводится по каналу 3 авторегулятора и воздействует на нижнюю часть поршня 14, заставляя его перемещаться вверх. При перемещении поршня 14 вверх клапан 13 прижимается к выпускному седлу толкателя 10, перекрывая сообщение с атмосферой. При дальнейшем перемещении поршня 14 клапан 13 открывается от седла в поршне и сжатый воздух из канала 3 поступает через кольцевой зазор между поршнем 14 и направляющей 19 в полость 15 и далее к тормозному цилиндру вагона.

Одновременно сжатый воздух поступает в полость 15 над диафрагмой 17 и часть площади последней, опирающейся на ребра поршня 16, начинает давить на поршень сверху. При достижении на выводе к тормозному цилиндру 4 давления, отношение которого к давлению на канале 3 соответствует соотношению активных площадей верхней и нижней сторон поршня 14, последний опускается вниз до момента посадки клапана 13 на впускное седло поршня 14. Поступление сжатого воздуха из канала 3 к выводу 4 прекращается. Активная площадь нижней стороны поршня 14, на которую воздействует сжатый воздух, подведенный от воздухораспределителя, в силу такой конструкции остается всегда постоянной. Площадь опоры для нижней поверхности диафрагмы зависит от положения штока 5, в связи с тем, что определяется величиной хода поршня 14 до открытия клапана 13 на этом поршне.

Активная площадь верхней стороны поршня, на которую через диафрагму 17 воздействует сжатый воздух, прошедший в вывод 4, меняется из-за изменения взаимного расположения наклонных ребер 16 движущегося поршня 14 и неподвижной вставки 18. Взаимное положение поршня 14 и вставки 18 зависит от положения рычага 9 и связанного с ним через шаровую опору 8 толкателя 10. В свою очередь, положение рычага 9 зависит от прогиба рессор, т.е. от взаимного расположения подрессоренных и неподрессоренных частей. Чем выше поднимается рычаг 9, тем меньшая площадь ребер 18 входит в контакт с диафрагмой 17, т.е. больше становится активная опора ребер поршня 14 снизу. Поэтому при крайнем нижнем положении толкателя 10 (максимальная нагрузка) соотношение давлений сжатого воздуха в выводах 3 и 4 наименьшее, а при крайнем верхнем положении толкателя 10 (минимальная осевая нагрузка) это соотношение давлений наибольшее. Таким образом, регулятор тормозных сил автоматически поддерживает в выводе 4 и в связанных с ним тормозных цилиндрах давление сжатого воздуха, обеспечивающее нужную тормозную силу, пропорциональную осевой нагрузке, действующей во время торможения. Таким образом, обеспечивается функция регулятора - делить входное давление на коэффициент, пропорциональный загрузке.

При оттормаживании давление в выводе 3 падает. Поршень 14 под давлением сжатого воздуха, действующего на него через диафрагму 17 снизу, перемещается вниз и отрывает клапан 13 от выпускного седла толкателя 10. Сжатый воздух из вывода 4 выходит через отверстие толкателя и вывод AT в атмосферу. При соответствующем изменении давления для фиксации положения штока может использоваться головка клапана 20, имеющая на поверхности контакта симметричный штоку профиль. Пневмогидравлический демпфер 6, расположенный в верхней части авторегулятора, воспринимает вертикальные колебания кузова вагона и достаточно эффективно их гасит для штока авторегулятора. При этом поддерживается равновесное положение штока, задаваемое механизмом восприятия загрузки вагона. Кроме того, этому может способствовать и подпружиненная вставка 21, показанная на фиг.2, на которую опирается удлиненная часть шаровой опоры. Рычаг этого механизма выполнен с возможностью регулирования длины выхода, что важно при использовании на различного типа вагонах.

В настоящее время разработаны рабочие чертежи авторегулятора с заявляемой конструкцией. Изготовлены опытные образцы для проведения всесторонних испытаний. При этом удалось уменьшить примерно в два раз габариты по высоте и по весу устройства.

Положительной особенностью применения изобретения является снижение затрат на изготовление конструктивных элементов устройства, так как авторежим имеет достаточно компактную конструкцию. Кроме того, механизм восприятия загрузки, выполненный с возможностью изменения длины рычага, позволяет использовать указанный авторегулятор для вагонов с разной величиной жесткости рессорного подвешивания.