способ работы тормоза грузового железнодорожного вагона

Формула изобретения

1. Способ работы тормоза грузового железнодорожного вагона, включающий преобразование величины нагрузки, приходящейся на ось тележки, с помощью чувствительного элемента в перемещение, последующее преобразование его передаточным механизмом в пропорциональное передвижение регулятора тормозного усилия, обеспечивающее в процессе торможения соразмерное изменение силы, развиваемой тормозным цилиндром, отличающийся тем, что, по крайней мере, один чувствительный элемент выполняют в виде двух связанных между собой упругих звеньев, в одном из них формируют полость и заполняют жидкостью передаточного механизма, который делают из полого упругого элемента с трубопроводом, при этом для преобразования величины нагрузки устанавливают жесткую между упругими звеньями связь, которую после преобразования переводят в состояние, близкое к нулевой жесткости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение силы производят непосредственно на штоке тормозного цилиндра.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулятор тормозного усилия выполняют в виде втулки с переменным диаметром поперечного сечения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установлении жесткой связи одновременно фиксируют шток тормозного цилиндра и снимают фиксацию при переводе связи в состояние, близкое к нулевой жесткости.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что шток тормозного цилиндра выполняют из двух телескопических звеньев, при перемещении которых навстречу друг другу сначала создают сопротивление этому перемещению, причем пропорциональное ему, а затем оставляют величину сопротивления без изменения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что силу торможения увеличивают пропорционально отклонению вагона, соответствующему горному режиму, от горизонтали перемещением второго чувствительного элемента и регулятора.

7. Способ по любому из пп.1-4, 6, отличающийся тем, что перемещение второго чувствительного элемента осуществляют с помощью отвеса.

8. Способ по любому из пп.1-4, 6, отличающийся тем, что перемещение отвеса сопровождают демпфированием.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что перевод связи в состояние, близкое к нулевой жесткости, осуществляют путем фиксирования соединенных между собой концов упругих звеньев, а установление жесткой связи выполняют снятием фиксации с концов указанных звеньев.

10. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что фиксирование штока тормозного цилиндра осуществляют за счет самоторможения фиксатора, который размещают на охватываемом телескопическом звене.

11. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что при торможении поезда увеличивают жесткость тормоза вагона пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда.

12. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально отклонению вагона от горизонтали и пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда.

13. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально ускорению торможения.

14. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально отклонению вагона от горизонтали, пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда и ускорению торможения.

15. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что увеличение жесткости тормоза вагона производят пропорционально величине нагрузки на ось.

16. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально времени прихода тормозной волны от головы поезда производят посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора.

17. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально ускорению торможения производят посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора.

18. Способ по любому из пп.1-4, 6, 9, отличающийся тем, что при торможении отвес фиксируют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройствам, обеспечивающим автоматическое регулирование различных режимов торможения грузовых железнодорожных вагонов.

Известен способ управления тормозом железнодорожного грузового вагона, включающий подачу сигнала торможения на электропневматический тормоз вагона [Галай Э.И., Галай Е.Э. Тормозные системы железнодорожного транспорта. Конструкция тормозного оборудования: учеб. пособие; Беларусь, Белорус, гос. ун-т трансп. - Гомель: БелГУТ, 2010, с.36].

Такие тормоза позволяют осуществлять практически одновременное срабатывание тормозов по всей длине состава, что также способствует сокращению тормозного пути, однако они обладают рядом недостатков:

- наличие параллельно идущего тормозной магистрали электрического провода, по которому и передаются сигналы на воздухораспределители, что усложняет эксплуатацию тормоза;

- такие тормоза не являются автоматическими, так как, если происходит разрыв поезда или нарушение электрической цепи, то электрическое питание электромагнитных вентилей оказывается невозможным;

- одновременное срабатывание тормозов по всей длине состава не является достаточным условием для обеспечения качественного торможения, для которого необходимо обеспечение одинакового ускорения замедления каждого вагона в отдельности. Для этого, в первую очередь, стараются обеспечить жесткость тормоза, пропорциональную загрузке вагона.

Известен способ автоматического регулирования режимов торможения железнодорожного транспортного средства, включающий перемещение чувствительного элемента на угол, пропорциональный загрузке транспортного средства, приведение в действие зубчатых колес, рейки и сухаря, установление за счет этого соответствующего соотношения плеч рычага, посредством которого передают усилие на разобщительный поршень, в результате чего в тормозном цилиндре устанавливается давление, соответствующее загрузке транспортного средства [пат. РФ 2351496, МПК В60Т 8/18, 2009].

Недостатками этого способа являются:

- сложность конструкции, реализующей способ;

- ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью автоматического перехода с режима равнинных (мягких) тормозов на режим горных (жестких) тормозов;

- большие весогабаритные характеристики устройства регулятора;

- неудобство изготовления регулятора, связанное с необходимость изменения размеров зубчатых колес передаточного механизма в зависимости от типа вагона, на который регулятор устанавливается.

Прототипом является способ работы тормоза грузового железнодорожного вагона, включающий преобразование величины нагрузки на ось тележки с помощью чувствительного элемента в перемещение, последующее преобразование его передаточным механизмом в пропорциональное передвижение регулятора тормозного усилия, обеспечивающее в процессе торможения соразмерное изменение силы, развиваемой тормозным цилиндром [пат. РФ 2322364, В60Т 8/18, 2008].

Недостатками прототипа являются:

- сложность устройства, реализующего способ;

- ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием автоматического перехода с режима равнинных тормозов на режим горных тормозов и выполнения других функций, например фиксирование тормоза на стоянке или изменение жесткости в зависимости от режима торможения - мягкий или жесткий тормоз.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение качества и надежности работы тормоза, расширение его функциональных возможностей, а также снижение весогабаритных характеристик и себестоимости.

Задача решается тем, что в способе работы тормоза грузового железнодорожного вагона, включающем преобразование величины нагрузки, приходящейся на ось тележки, с помощью чувствительного элемента в перемещение, последующее преобразование его передаточным механизмом в пропорциональное передвижение регулятора тормозного усилия, обеспечивающее в процессе торможения соразмерное изменение силы, развиваемой тормозным цилиндром, по крайней мере, один чувствительный элемент выполняют в виде двух связанных между собой упругих звеньев, в одном из них формируют полость и заполняют жидкостью передаточного механизма, который делают из полого упругого элемента с трубопроводом, при этом для преобразования величины нагрузки устанавливают жесткую между упругими звеньями связь, которую после преобразования переводят в состояние, близкое к нулевой жесткости.

Изменение силы производят непосредственно на штоке тормозного цилиндра. Регулятор тормозного усилия выполняют в виде втулки с переменным диаметром поперечного сечения. При установлении жесткой связи одновременно фиксируют шток тормозного цилиндра и снимают фиксацию при переводе связи в состояние, близкое к нулевой жесткости. Шток тормозного цилиндра выполняют из двух телескопических звеньев, при перемещении которых навстречу друг другу сначала создают сопротивление этому перемещению, причем пропорциональное ему, а затем оставляют величину сопротивления без изменения. Силу торможения увеличивают пропорционально отклонению вагона, соответствующему горному режиму, от горизонтали перемещением второго чувствительного элемента и регулятора. Перемещение второго чувствительного элемента осуществляют с помощью отвеса. Перемещение отвеса сопровождают демпфированием. Перевод связи в состояние, близкое к нулевой жесткости, осуществляют путем фиксирования соединенных между собой концов упругих звеньев, а установление жесткой связи выполняют снятием фиксации с концов указанных звеньев. Фиксирование штока тормозного цилиндра осуществляют за счет самоторможения фиксатора, который размещают на охватываемом телескопическом звене. При торможении поезда увеличивают жесткость тормоза вагона пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда. Жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально отклонению вагона от горизонтали и пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда. Жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально ускорению торможения. Жесткость тормоза вагона увеличивают пропорционально отклонению вагона от горизонтали, пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда и ускорению торможения. Увеличение жесткости тормоза вагона производят пропорционально величине нагрузки на ось. Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально времени прихода тормозной волны от головы поезда производят посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора. Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально ускорению торможения производят посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора. При торможении отвес фиксируют.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Выполнение, по крайней мере, одного чувствительного элемента в виде двух связанных между собой упругих звеньев, формирование в одном из них полости и заполнение ее жидкостью передаточного механизма, который делают из полого упругого элемента с трубопроводом, позволяют реализовать простое по конструкции устройство, выполняющее функции чувствительного элемента и передаточного механизма, которые могут занимать в пространстве относительно друг друга любое положение. Кроме того, путем изменения площади поперечного сечения полого упругого элемента можно варьировать передаточной характеристикой. Все это упрощает конструкцию устройства, реализующего способ, снижает его весогабаритные характеристики и повышает надежность.

Установление в процессе преобразования величины нагрузки жесткой между упругими звеньями связи, которую после преобразования переводят в состояние, близкое к нулевой жесткости, дает возможность с помощью простого устройства исключить влияние колебаний вагона в процессе движения на положение регулятора (сделать его неподвижным), предварительно настроенного на имеющуюся нагрузку, что уменьшает его износ в процессе эксплуатации и повышает надежность.

Изменение силы, развиваемой тормозным цилиндром, непосредственно на штоке тормозного цилиндра позволяет, не вмешиваясь в существующие системы управления работой тормозного цилиндра, ввести в тормоз вагона дополнительную функцию - регулирования усилия прижима тормозных колодок к колесу в зависимости от загрузки вагона, что повышает надежность эксплуатации вагонов старой конструкции после их соответствующей модернизации. Кроме того, повышается плавность прижима тормозных колодок к колесу, что повышает надежность и качество особенности при торможении быстродвижущегося состава.

Выполнение регулятора тормозного усилия в виде втулки с переменным диаметром поперечного сечения позволяет упростить конструкцию регулятора, что повышает его надежность, снижает весогабаритные характеристики и себестоимость. Кроме того, изменяя форму наружной поверхности втулки, можно получать различные характеристики торможения, как непосредственно во время прижима колодок к колесу, так и вида торможения в целом, что расширяет функциональные возможности.

Одновременное фиксирование штока тормозного цилиндра при установлении жесткой связи и снятие фиксации при переводе связи в состояние, близкое к нулевой жесткости, дают возможность с помощью одного привода осуществлять изменение жесткости связи и фиксировать стояночный тормоз, что снижает себестоимость тормоза в целом и повышает надежность.

Выполнение штока тормозного цилиндра из двух телескопических звеньев и создание при их перемещении навстречу друг другу сначала пропорционального этому перемещению сопротивления, а затем сохранение величины этого сопротивления без изменения, позволяют посредством простого устройства регулировать величину прижима тормозных колодок к колесу, что снижает себестоимость и повышает надежность тормоза в целом.

Перемещение регулятора и второго чувствительного элемента пропорционально соответствующему горному режиму отклонению вагона от горизонтали, дает возможность автоматически изменять тип торможения - с равнинного на горный и наоборот. Это расширяет функциональные возможности.

Перемещение второго чувствительного элемента с помощью отвеса способствует упрощению конструкции, снижению ее себестоимости и повышению надежности.

Сопровождение перемещения отвеса демпфированием позволяет избежать резких скачков давления в гидравлической системе и перенапряжения других деталей механизма, что повышает надежность. Кроме того, уменьшаются колебания отвеса, вызываемые раскачиванием вагона при торможении и движении, что снижает износ отвеса. Все это повышает надежность работы тормоза вагона.

Выполнение перевода связи в состояние, близкое к нулевой жесткости путем фиксирования соединенных меду собой концов, упругих звеньев, а установление жесткой связи - снятием фиксации с концов указанных звеньев, дает возможность выполнять указанные операции с помощью простого устройства, что снижает себестоимость и повышает надежность тормоза.

Осуществление фиксирования штока тормозного цилиндра за счет самоторможения фиксатора, который размещают на охватываемом телескопическом звене, способствует упрощению конструкции, повышению ее надежности. Кроме того, расширяются функциональные возможности, поскольку реализуется функция неистощимости тормоза после остановки вагона.

Увеличение при торможении поезда жесткости тормоза вагона пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда позволяет выравнивать тормозные характеристики вагонов поезда и отказаться от установки электропневматических клапанов, что повышает надежность и качество торможения.

Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально отклонению вагона от горизонтали и пропорционально времени прихода к нему тормозной волны от головы поезда, позволяет расширить функциональные возможности.

Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально ускорению торможения позволяет корректировать тормозную характеристику в соответствии с динамикой торможения - чем резче происходит торможение (выше темп снижения давления воздуха в тормозной магистрали), тем жестче становится тормоз. Это повышает качество торможения и расширяет функциональные возможности.

Увеличение жесткости тормоза вагона (в процессе движения или торможения) пропорционально величине нагрузки на ось способствует снижению вероятности блокирования колес и торможения юзом, что повышает надежность и расширяет функциональные возможности.

Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально времени прихода тормозной волны от головы поезда посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора, дает возможность упростить конструкцию тормоза, что повышает его надежность.

Увеличение жесткости тормоза вагона пропорционально ускорению торможения посредством перемещения второго чувствительного элемента, которое осуществляют с помощью отвеса, и регулятора, также упрощает конструкцию тормоза, что повышает его надежность.

Фиксирование при торможении отвеса позволяет исключить при необходимости некоторые функции тормоза, что упрощает его конструкцию и снижает себестоимость.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема тормоза с авторегулятором грузового режима.

На фиг.2 изображена схема тормоза авторегулятора грузового режима с самотормозящимся фиксатором телескопического звена штока.

На фиг.3 изображена схема тормоза авторегулятора грузового режима с самотормозящимся фиксатором и устройством, позволяющим корректировать жесткость тормоза в зависимости от рельефа пути, места вагона в составе поезда и ускорения торможения.

На фиг.4 изображен вариант устройства, предназначенного корректирования жесткости тормоза в зависимости от рельефа пути.

Тормоз содержит тормозной цилиндр 1, шток которого имеет охватывающее 2 и охватываемое 3 телескопические звенья, установленные с возможностью скольжения друг относительно друга. На охватывающем звене выполнена упругая консольная балка 4 с заклинивающей поверхностью 5, периодически взаимодействующей с телом 6 качения, поджатым к ней и охватываемому звену пружиной 7. На охватывающем звене с возможностью скольжения и контакта с консольной балкой установлена втулка 8 переменного поперечного сечения с радиальным пазом 9, скрепленная с одним концом полого упругого элемента (сильфона) 10, другой конец которого закреплен на основании 11, неподвижно установленном на охватывающем звене. Полость сильфона посредством трубопровода 12 с жидкостью 13 сообщена с полостью первого упругого звена (сильфона) 14, один конец которого закреплен на неподвижной стойке 15, а другой конец установлен с возможностью скольжения в отверстии 16 стойки, имеющем радиальный паз 17, и связан с первым концом второго упругого звена (пружины) 18, второй конец которого соединен с платформой 19, воспринимающей осевую нагрузку. Шток фиксирующего цилиндра 20, подключенного к тормозной магистрали (ТМ), имеет возможность контакта со стойкой в зоне отверстия и с одним концом двуплечего рычага 21, установленного с возможностью вращения на оси 22. Охватываемое телескопическое звено с возможностью скольжения может быть пропущено через неподвижно закрепленную втулку 23, в которой выполнена с возможностью контакта с другим концом двуплечего рычага упругая консольная балка 24 с заклинивающей поверхностью 25, периодически взаимодействующей с телом 26 качения, поджатым к ней и охватываемому звену пружиной 27.

Тормоз может иметь второй чувствительный элемент (сильфон) 28 с полостью, заполненной жидкостью и соединенной с трубопроводом, один конец которого неподвижно закреплен, например, на раме тележки, а другой имеет возможность контакта с отвесом 29, установленным с возможностью вращения на оси 30 и взаимодействия с фиксатором 31, поджатым к нему пружиной 32, и с демпфером 33. Отвес может иметь паз 34 с заклинивающей поверхностью 35, имеющей возможность контакта с телом 36 качения, размещенным на горизонтальной площадке 37 оси и удерживаемым на середине площадки упругим элементом (на чертеже не показан), при этом возврат втулки 8 может осуществляться с помощью пружины 38. Заметим, что в качестве жидкости 13 могут быть использованы стойкие к окислению и имеющие низкую температуру застывания кремнийорганические жидкости, например ПЭСЖ № 3, которая застывает при температуре минус 70°С.

Способ реализуют следующим образом.

Выполняют чувствительный элемент, с помощью которого преобразовывают перемещение платформы 19, воспринимающей осевую нагрузку, в виде двух связанных между собой упругих звеньев - сильфона 14 и пружины 18 (фиг.1). Предположим, что тормоза вагона отпущены, и телескопическое звено 3 находится в крайнем правом положении. При загрузке вагона платформа 19 опускается вниз и сжимает жесткую пружину 18, которая, расправляясь, сжимает сильфон 14, в результате чего жидкость 13 по трубопроводу 12 перетекает в сильфон 10, выдвигая шток последнего и перемещая втулку 8 по телескопическому звену 2 вправо. При этом над упругой балкой 4 окажется часть втулки 8 с большим поперечным сечением. Заметим, что изменяя площадь сильфонов 10 и 14 (в зависимости от типа вагона), можно получать разные перемещения их штоков, т.е. менять передаточное отношение. Чем больше будет нагрузка на ось вагона, тем дальше вправо сместится втулка 8. Следует заметить, что перемещение штока сильфона 10 можно использовать и для перемещения известного пневматического регулятора тормоза, изменяющего давление воздуха в тормозном цилиндре.

Перед началом движения, для зарядки тормоза вагона, подают в тормозную магистраль сжатый воздух. При этом шток фиксирующего цилиндра 20 выдвигается и прижимается к стойке 15 в зоне отверстия 16 (на фиг.1 показано пунктиром), в результате чего радиальный паз 17 уменьшается, и шток сильфона 14 фиксируется в отверстии 16 стойки. Возникающие в результате движения колебания вагона, приводящие к деформации пружины 18, которая работает уже как маленькая рессора, практически не будут передаваться на сильфон 14. Шток этого сильфона будет испытывать только микроперемещения, обусловленные упругой деформацией стойки 15, что эквивалентно переведению связи между элементами 14 и 18 в состояние, близкое к нулевой жесткости.

В случае торможения вагона телескопическое звено 3 начинает выдвигаться из тормозного цилиндра 1. При этом тело качения 6 переходит на заклинивающую поверхность 5, в результате чего охватывающее телескопическое звено 2 начинает двигаться заодно со звеном 3. Через рычажный механизм (на чертеже не показан) это движение передается тормозным колодкам, которые прижимаются к колесам. Сопротивление движению звеньев 2 и 3 возрастает, в результате чего тело качения 6 перемещается по заклинивающей поверхности 5, приподнимая упругую балку 4, которая преодолевает упругую силу втулки 8, разжимая последнюю. Сцепление между телескопическими звеньями увеличивается, что вызывает большую силу прижатия тормозных колодок. Так будет продолжаться до тех пор, пока тело качения 6 не пройдет всю заклинивающую поверхность 5 и станет проворачиваться на ее конце. При этом звено 2 остановится, а звено 3 будет продолжать движение, создавая постоянную по величине силу прижима колодок, определяемую упругой силой втулки 8, ее сечением в зоне упругой балки. Чем больше площадь этого сечения, тем большее требуется усилие, чтобы разжать втулку, и тем больше сила прижима тормозных колодок к колесу. После того как поршень тормозного цилиндра 1 займет свое крайнее левое положение, движение звена 3 прекратится. Заметим, что поскольку усилия передаются достаточно большие, то контакт тела качения 6 должен быть не точечным (как это показано на чертеже), а по линии (как это делается, например, в подшипниках), причем на звене 2 может быть выполнено несколько упругих балок 4. На втулке 8 может вовсе или частично отсутствовать паз 9, т.е. втулка будет неразрезанной или частично разрезанной.

Для получения неистощимости тормоза при стоянке вагона телескопическое звено 3 фиксируют (фиг.2). После остановки вагона выпускают воздух из тормозной магистрали, при этом шток цилиндра 20 отходит от стойки 15, и двуплечий рычаг 21 за счет возвратной пружины (на чертеже не показана) поворачивается по часовой стрелке, и его нижнее плечо оказывается над упругой балкой 24. После выхода воздуха из тормозного цилиндра звено 3 не сможет сдвинуться вправо, поскольку происходит его самоторможение благодаря тому, что тело качения 26 упирается в заклинивающую поверхность 25, а подъему упругой балки 24 препятствует нижнее плечо рычага 21. Таким образом, при установлении жесткой связи одновременно фиксируют шток тормозного цилиндра.

Поскольку жесткая связь установлена и тормоз зафиксирован, то при загрузке вагона усилия пружины 18 не хватит, чтобы через передаточный механизм сдвинуть втулку 8, которая, будучи прижатая к консольной балке 4, обеспечивает необходимую величину силы прижатия тормозных колодок к колесам. Поэтому при загрузке вагона пружина 18 будет сжиматься, повышая давление жидкости 13 в передаточном механизме. Перед началом движения подают воздух в тормозную магистраль, в результате чего шток цилиндра 20 начинает выдвигаться, а рычаг 21 - поворачиваться против часовой стрелки. Как только нижнее плечо этого рычага соскочит с упругой балки 24, она начнет подниматься телом 26 качения, которое будет продвигаться по заклинивающей поверхности 25 перемещающимся за счет отхода тормозных колодок звеном 3. После прохождения всей заклинивающей поверхности тело 26 будет проворачиваться, не препятствуя продвижению звена 3. Одновременно с перемещением звена 3 произойдет сход тела качения 6 с заклинивающей поверхности 5, в результате чего упругая консольная балка 4 опустится и отойдет от поверхности втулки 8. Освободившаяся от прижатой к ней ранее балки втулка 8 переместится вправо под действием упругой сил пружины 18, которая до этого находилась в сжатом состоянии, и займет положение (после полного расправления пружины 18), соответствующее величине загрузки вагона. Шток цилиндра 20 при дальнейшем выдвижении прижимается к стойке 15 в зоне отверстия 16 и зажимает в нем шток сильфона 14, переводя связь между упругими звеньями чувствительного элемента в состояние, близкое к нулевой жесткости.

Таким образом, и при отпущенном тормозе, как это было описано ранее, и при прижатом, жесткость тормоза автоматически устанавливается пропорционально нагрузке, действующей на ось тележки.

Для автоматического изменения типа торможения - с равнинного на горный и наоборот - используют второй чувствительный элемент (сильфон) 28, перемещение которого делают пропорциональным отклонению вагона от горизонтали (фиг.3). При небольших наклонах вагона, когда нет необходимости изменять тип торможения, а также при его колебаниях в процессе движения, отвес 29 удерживается от вращения на оси 30 посредством фиксатора 31. В случае существенного наклона вагона фиксатор выходит из выемки отвеса 29, и последний отклоняется от своего исходного положения, нажимая при этом своей нижней поверхностью на сильфон 28. В результате этого происходит перемещение вправо втулки 8 и увеличение жесткости тормоза. При возвращении вагона на равнинный участок пути отвес 29 за счет возвратной пружины (на чертеже не показана) занимает исходное положение, и втулка 8 перемещается влево за счет пружины 38 в первоначальное положение, приводя жесткость тормоза в соответствующее этому положению значение. Для плавного перемещения отвеса используют демпфер 33.

Поскольку торможение вагонов в составе начинается не одновременно, то для предотвращения набегания вагонов друг на друга, вызывающего большую неравномерность распределения продольно-динамических сил, при торможении поезда увеличивают жесткость тормоза вагона пропорционально времени прихода тормозной волны от головы поезда.

Ускорение торможения вызывает замедленный (за счет демпфера 33) поворот отвеса 29 вокруг оси 30 (поскольку его центр тяжести расположен ниже ее) и постепенное сжимание сильфона 28 его нижней поверхностью, в результате чего происходит перемещение втулки 8 вправо у любого вагона состава. При этом шток 3 тормозного цилиндра головного вагона начнет выдвигаться первым, переводя тело 6 качения на заклинивающую поверхность 5. В результате охватывающее телескопическое звено 2 будет продвигаться заодно со звеном 3 и посредством прижима балки 4 зафиксирует втулку 8, прекращая тем самым ее дальнейшее относительно себя перемещение и, следовательно, последующее изменение жесткости тормоза. Давление в гидравлической системе (чувствительный элемент - регулятор) возрастет, и отвес 29 прекратит поворот, упершись в неподвижный (уже не сжимающийся) сильфон 28.

У вагона, находящегося в середине состава, отвес 29 будет продолжать поворачиваться вокруг оси 30 за счет действующей на него силы инерции, продвигая втулку 8 вправо. Как только тормозная волна дойдет до этого вагона, втулка 8 зафиксируется относительно звена 2 аналогичным образом, но при этом жесткость тормоза в начале торможения будет уже больше начальной жесткости тормоза головного вагона. Благодаря этому начальная сила прижима колодок к колесам среднего вагона окажется больше, торможение станет эффективнее, что будет способствовать выравниванию тормозных характеристик первого и среднего вагонов и, следовательно, лучшему перераспределению по составу продольно-динамических сил между вагонами.

В хвостовом вагоне отвес 29 все еще будет продолжать поворачиваться и продвигать втулку 8 вправо. Приход тормозной волны вызовет фиксирование этой втулки и формирование еще большей жесткости тормоза, приводящей соответственно к еще более высокой эффективности торможения и выравниванию тормозных характеристик со средним и первым вагонами. Поэтому через время, необходимое для распространения тормозной волны вдоль состава, эффективность торможения у всех вагонов будет приблизительно одинаковой. Чем больше ускорение торможения и дальше от головы поезда расположен вагон, тем больше сила инерции и время перемещения втулки, а следовательно, более жестким становится тормоз. Однако нельзя беспредельно увеличивать жесткость. Если, например, у порожнего хвостового вагона значительно усилить прижим тормозных колодок к колесу, то торможение может пойти юзом, что приведет к образованию ползуна на колесе. Ограничить увеличение жесткости можно с помощью профиля нижней поверхности отвеса или ограничением его хода. После окончания торможения отвес 29 под собственным весом или с помощью возвратной пружины (на чертеже не показана) занимает прежнее первоначальное положение, и втулка 8 под действием пружины 38 возвращается в исходное положение.

Более целесообразно не ограничивать увеличение жесткости тормоза, а повышать ее пропорционально величине нагрузки на ось. Чем больше масса вагона, тем большее негативное влияние оказывает он на ударно-тяговые приборы состава при неравномерном торможении. Для увеличения жесткости тормоза пропорционально нагрузке на ось выполняют зазор между нижней поверхностью отвеса 29 и сильфоном 28 (фиг.3). Чем больше нагружен вагон, тем ниже опускается платформа 19 и дальше вправо продвигается втулка 8, сжимая при этом пружину 38, в результате чего повышается давление в герметично закрытой гидравлической системе передаточного механизма. Повышение давления способствует растягиванию сильфона 28, т.е. уменьшению зазора 5. После загрузки вагона и фиксации штока сильфона 14 в отверстии 16 стойки 15 величина будет обратно пропорциональна нагрузке на ось вагона. Тогда при торможении в груженом вагоне маленький зазор быстро выберется, и до момента прихода тормозной волны жесткость тормоза повысится значительно. Если же на месте груженого окажется порожний вагон, то при торможении сначала будет выбираться большой зазор , и к приходу тормозной волны втулка 8 почти не сдвинется вправо, жесткость практически не изменится.

Таким образом, жесткость тормозов вагонов состава увеличивается пропорционально времени распространения тормозной волны вдоль состава, ускорению торможения и нагрузке на ось тележки, что уменьшает вредное влияние неодновременного действия тормозов вагонов и их неодинаковой загрузки на работу ударно-тяговых приборов.

Если нет необходимости изменять жесткость тормозов пропорционально времени распространения тормозной волны вдоль состава, ускорению торможения и нагрузке на ось тележки, и требуется лишь переключение тормозов с равнинного режима на горный и обратно (например, короткий состав из специальных вагонов), то используют отвес с пазом 34 (фиг.4). В этом случае при начале торможения тело 36 качения перемещается по площадке 37 на заклинивающую поверхностью 35 и препятствует повороту отвеса 29, в результате чего жесткость тормозов остается без изменения. При отклонении вагона от горизонтали и отсутствии торможения отвес поворачивается на оси 30, поскольку тело 36 качения удерживается на середине площадки 37 и не препятствует вращению, в результате чего жесткость тормоза изменяется.

Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции тормоз грузового вагона, автоматически обеспечивающий изменение силы прижима тормозных колодок к колесу в зависимости от рельефа пути, величины загрузки вагона, ускорения торможения и от времени прихода тормозной волны, что способствует повышению безопасности движения и удобства в эксплуатации. Кроме того, такой тормоз может работать без всяких ограничений с существующими тормозами, его конструкция обеспечивает удобство в управлении и приспособлена к выполнению ремонтных операций.