ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК Российский патент 2008 года по МПК B61K7/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и используется для предотвращения неравномерного износа (ползуна) поверхности катания колесных пар при башмачном управлении скоростью отцепов на сортировочных горках. Ползуны значительно сокращают срок службы самих колесных пар, буксовых узлов, верхнего строения пути в целом.

Известно использование тормозного башмака для управления скоростными характеристиками отцепов на сортировочных горках (см. Железнодорожный транспорт, энциклопедия. - М.: 1994. - С.450), которые обычно используются в сочетании с башмакосбрасывателями (см. Бузаков С.П., Карпов А.М., Рыцарев М.А. Проектирование механизированных и автоматизированных сортировочных устройств. М.: Транспорт, 1965. С.76-68).

Эффект тормозного башмака основан на замене трения качения колесных пар транспортного средства трением скольжения полоза башмака по рельсу и второго неподбашмаченного колеса по рельсу. Согласно ТУ 32-01124323-72-94 допустимое непрерывное скольжение колесной пары на тормозном башмаке без его разрушения не должно превышать 35 м. Такую длину имеет и типовая тормозная позиция, которая заканчивается башмакосбрасывателем, выводящим башмак из взаимодействия с колесной парой и позволяющим колесной паре перейти от трения скольжения к трению качения. После этого вагон входит на вторую тормозную позицию, процесс торможения повторяется и, пройдя башмакосбрасывагель, вагон входит в вагонный парк.

Недостатком известной тормозной системы является то, что при скольжении заторможенного колеса по рельсу на поверхности катания неподбашмаченного колеса возникает неравномерный износ. Если глубина такого износа составляет 0,9 мм и более - колесная пара выбраковывается, если неравномерный износ 0,3...0,5 мм, то колесная пара остается в эксплуатации, но на месте ползуна в процессе эксплуатации начинаются процессы образования микротрещин и отслаивания, приводящие к выкрашиваиию металла с поверхности катания и, следовательно, к выбраковке колесной пары.

Другим недостатком такого способа торможения является возможность повторного попадания ползуна в зону контакта с рельсом при повторном скольжении колеса на башмаке, так как установка башмака имеет случайный характер и зависит от опыта башмачника. Повторное попадание ползуна в зону трения даже при небольших его значениях (0,1...0,2 мм) приводит к интенсивному развитию термомеханического повреждения и формированию ползуна значительно больших размеров.

Известна внешняя тормозная система подвижного состава, содержащая тормозной башмак, установленный под одно из колес колесной пары, и тормозную балку, связанную с шейкой рельса и создающую фрикционный контакт с боковой поверхностью колеса, достаточный для проворачивания колесной пары (Внешняя тормозная система. Патент №2202484 от 20.04.03. БИ №11). Предотвращение образования ползунов достигается путем периодической смены поверхности контакта до достижения критической длины юза.

Недостатком известной тормозной системы является повышенная вероятность попадания одного и того же участка поверхности катания неподбашмаченного колеса подбашмаченной колесной пары в контакт с рельсом за один проход через тормозную позицию. Это объясняется тем, что увеличивается количество участков контактирующих с рельсом при юзе, а в указанной тормозной системе дуга проворачивания подбашмаченной пары в тормозной балке не связана с траекторией движения и длиной окружности круга катания колеса и, следовательно, переход колеса от качения к юзу будет иметь случайный характер.

Кроме того, в указанной тормозной системе тормозная балка образует с боковой поверхностью колеса пару трения скольжения. В этом случае длина рабочей поверхности балки и длина дуги проворачивания колеса будут несовпадать так как при таком фрикционном контакте возможно проскальзывание поверхности колеса относительно поверхности балки до того, как оно начнет проворачиваться. Этот эффект будет увеличиваться при попадании загрязнителей. Избежать попадания загрязнителей снижающих коэффициент трения, например воды, практически невозможно и, следовательно, длина дуги проворачивания колеса на балке будет иметь случайный характер.

Другим недостатком является то, что не определена взаимосвязь между критической длиной юза и интервалом от начала скольжения тормозного башмака до входа на устройство, а также между последним устройством тормозной позиции и башмакосбрасывателем. Это снижает эффективность работы тормозной системы, так как не исключает возможность формирования ползунов, включая и браковочные на указанных интервалах.

Изобретением решается задача предотвращения образования ползунов путем исключения случайного характера перехода колесной пары в случае башмачного торможения от качения к юзу при периодическом проворачивании на тормозном башмаке.

Это достигается тем, что тормозная система подвижного состава для сортировочных горок, содержащая тормозной башмак, установленный под одно из колес колесной пары, устройство, связанное с шейкой рельса и создающее фрикционный контакт с поверхностью колеса, при этом колесная пара, в первую очередь, взаимодействует с тормозным башмаком, согласно изобретению радиальной поверхностью подбашмаченного колеса образует фрикционный контакт с рабочей поверхностью каждого устройства, которые устанавливаются по всей длине тормозной позиции, при этом интервал между выходом с предыдущего устройства и входом на последующее устройство, а также от начала скольжения тормозного башмака до входа на устройство и выхода с последнего устройства тормозной позиции до точки принудительного прекращения юза (например, башмакосбрасывателя) не должен превышать критической длины юза, а зоны установки тормозных башмаков определяются по формуле

S_r≤l·n-(i_x+i_x+1)Δ,

при l-(i_x+i_x+1)Δ>i_x·Δ,

где S_r - зона установки башмака,

r - порядковый номер зоны установки башмака от точки прерывания юза,

l - длина окружности к колеса (например, по кругу катания),

n - количество оборотов колеса от точки прерывания юза,

i_x - количество устройств на предыдущих тормозных позициях,

i_x+1 - количество устройств на расчетной тормозной позиции,

Δ - длина рабочей поверхности устройства.

Другое отличие состоит в том, что неподбашмаченное колесо дополнительно контактирует с рельсом, поверхность катания которого имеет углубления, заполненные смазкой, причем глубина указанных углублений должна быть не менее величины допустимого износа поверхности катания рельса, при этом подбашмаченная пара сначала контактирует с участком рельса, на котором расположена, а потом с устройством.

Указанные углубления располагаются по всей длине поверхности катания рельса.

Указанные углубления располагаются фрагментарно на отдельных участках поверхности катания рельса.

Сущность изобретения поясняется графически на фиг.1-3.

На фиг.1, 2 показан пример конструктивного исполнения тормозной системы подвижного состава для сортировочных горок, состоящей из тормозного башмака 1, установленного на рельсе 2, на который опирается колесо транспортного средства 3, и устройства 4, рабочая поверхность которого имеет переменный профиль. Второй рельс 5, по которому скользит подбашмаченное колесо 6, имеет углубления 7, заполненные смазкой.

При движении юзом неподбашмаченного колеса подбашмаченной пары по рельсу, имеющему смазочную систему, в зону контакта колеса с рельсом по мере износа рельса попадает смазка, снижающая износ как колеса, так и рельса. При взаимодействии подбашмаченного колеса с рабочей поверхностью устройства, имеющей переменный профиль, оно приподнимается над башмаком и проворачивается на угол (дугу), соответствующий длине рабочей поверхности Δ (образующей фрикционный контакт с радиальной поверхностью колеса, например гребнем).

На фиг.3 показан пример исполнения тормозной системы подвижного состава с учетом взаимосвязи параметров устройства для проворачивания колеса и тормозной позиции.

Рассмотрим типовую сортировочную горку с башмачным управлением скоростью отцепов, имеющую две тормозные позиции, на каждой из которых установлено i количество устройств 4 для проворачивания подбашмаченного колеса 3. Принимая длину рабочей поверхности устройства 4 равной Δ и обозначая количество оборотов колеса от башмакосбрасывателя 1 равным n, определим зоны установки тормозного башмака.

Согласно сформулированным условиям после прохождения первой тормозной позиции дуга l_AB проворачивания колеса 3 будет равна iΔ, при этом на башмакосбрасыватель первой тормозной позиции колесо выйдет точкой В, а точка А будет соответствовать точке установки тормозного башмака на первой тормозной позиции. Суммарная дуга l_ABC проворачивания подбашмаченной пары на обеих позициях соответственно будет равна 2iΔ. Разбив расстояние L между башмакосбрасывателями первой 1 и второй 5 тормозными позициями на участки, равные длине окружности катания колеса l, выделим на них участки, равные дуге l_ABC, тогда участок S будет зоной установки тормозного башмака.

Если тормозной башмак будет установлен на рельсе 2, например, в точке C₁ тормозной позиции, то это будет соответствовать точке на круге катания колеса, которое, пройдя тормозную позицию, провернется на дугу l_C1'C2' - равную iΔ. Поскольку при этом выполняется условие

l-∪l_ABC-∪l_C1'C2'=l-2·i·Δ≥i·Δ,

то вторичного попадания поверхности катания колеса ограниченной дугой l_AB в контакт с рельсом при движении юзом за один проход тормозных позиций не произойдет.

Таким образом, расчет зон S_r установки тормозного башмака на тормозных позициях для первого оборота (r=1, n=1) и для n-ного оборота будет иметь соответственно следующий вид:

S_l≤l·1-∪l_ABC=l·1-2·i·Δ,

S_r≤l·n-∪l_ABC=l·n-2·i·Δ,

при l-∪l_ABC=l-2·i·Δ≥∪1_abc=i·Δ.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается устройств для предотвращения ползунов (неравномерного износа) поверхности катания колесных пар при башмачном управлении скоростью отцепов на сортировочных горках. Тормозная система содержит тормозной башмак, установленный под одно из колес колесной пары, и систему устройств, расположенных на шейке рельса, которые создают фрикционный контакт с радиальной поверхностью колеса. Достигается предотвращения образования ползунов при башмачном торможении. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Тормозная система подвижного состава для сортировочных горок, содержащая тормозной башмак, установленный под одно из колес колесной пары, устройство, связанное с шейкой рельса и создающее фрикционный контакт с поверхностью колеса, при этом колесная пара, в первую очередь, взаимодействует с тормозным башмаком, отличающаяся тем, что радиальной поверхностью подбашмаченное колесо образует фрикционный контакт с рабочей поверхностью каждого из устройств, которые устанавливаются по всей длине тормозной позиции, при этом интервал между выходом с предыдущего устройства и входом на последующее устройство, а также от начала скольжения пары на тормозном башмаке до входа на устройство и выхода с последнего устройства тормозной позиции до точки принудительного прекращения юза не должен превышать критической длины юза, а зоны установки тормозных башмаков определяются по формуле

S_r≤l·n-(i_x+i_x+1)Δ,

при l-(i_x+i_x+1)Δ>i_х·Δ,

где S_r - зона установки тормозного башмака;

r - порядковый номер зоны установки тормозного башмака от точки прерывания юза;

l - длина окружности колеса;

n - количество оборотов колеса от точки прерывания юза;

i_x - количество устройств на предыдущих тормозных позициях;

i_x+1 - количество устройств на расчетной тормозной позиции;

Δ - длина рабочей поверхности устройства.