ВАГОННЫЙ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ Российский патент 2023 года по МПК B61K7/02 

Изобретение относится к устройствам регулировки скорости движения вагонов на сортировочных станциях.

Известно аналогичное устройство [Патент на полезную модель № 208793 /С.Н. Калинин, опубл. 13.01.2022, Бюл. №2], содержащее корпус с гидроцилиндром, выполненным с возможностью осевого и вращательного перемещения в корпусе. Корпус имеет выемку, повторяющую форму края подошвы рельса. К корпусу присоединен с помощью резьбового элемента зацеп с выемкой, повторяющей форму края подошвы рельса. Между корпусом и зацепом противоположно подошве рельса относительно резьбового элемента установлена дополнительная опора.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, невозможность плавной регулировки тормозящего усилия и большой объем используемой гидравлической жидкости.

В качестве прототипа выбрано устройство, описанное в изобретении - [Авторское свидетельство № 1787841 / Метельский В.И., Иконников Е.А., Кобзев В.А. и др., опубл. 15.01.1993, Бюл. №2], которое содержит гидроцилиндр, заполненный гидравлической жидкостью, управляющее устройство, соединенное с гидравлическими полостями с помощью трубопроводов, поршень с перепускным клапаном, связанный со стаканом, имеющим возможность опускаться вниз под действием набегающего колеса и возвратной пружины.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, невозможность плавной регулировки тормозящего усилия и большой объем используемой гидравлической жидкости.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции вагонного замедлителя, обеспечение возможности плавной регулировки тормозящего усилия и снижение объема гидравлической жидкости, используемой в устройстве регулировки скоростью движения вагонов.

Технический результат достигается тем, что в известном вагонном замедлителе, содержащем управляющее устройство, соединенное с гидравлической полостью с помощью трубопровода, особенность заключается в том, что на его основании закреплены последовательно два гидроцилиндра, выполненные с возможностью исключения одновременного контакта одного или двух колес вагона с ними; гидроцилиндры соединены между собой посредством трубопроводов и управляющего устройства с возможностью перетекания гидравлической жидкости из одного гидроцилиндра в другой, причем вагонный замедлитель дополнительно снабжён системой автоматического регулирования с системой аварийной сигнализации и пультом оператора, причем параллельно управляющему устройству установлен страховочный трубопровод с гидравлическим дросселем, оба гидроцилиндра оснащены одним или несколькими датчиками, связанными с системой автоматического регулирования, системой аварийной сигнализации и пультом оператора, при этом в качестве управляющего устройства используется регулируемая трубопроводная арматура, в качестве гидравлической жидкости используется амортизационно-демпфирующая композиция АДК.

Система автоматического регулирования содержит программируемое устройство с блоком питания и блок силовых ключей, передающий сигналы от программируемого устройства регулируемой трубопроводной арматуре, при этом выходы датчиков и пульта оператора соединены с входом программируемого устройства, а его выход с блоком силовых ключей.

Гидроцилиндры могут быть оснащены датчиками температуры и, или датчиками давления гидравлической жидкости и, или датчиками движения их поршней.

Система автоматического регулирования имеет возможность собирать данные со всех вагонных замедлителей, установленных на одной ветке или на всей сортировочной станции.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, обеспечение возможности плавной регулировки тормозящего усилия и снижение объема гидравлической жидкости за счет того, что в качестве гидравлической жидкости используется амортизационно-демпфирующая композиция АДК, в качестве управляющего устройства используется регулируемая трубопроводная арматура, дополнительно содержит второй гидроцилиндр, связанный с первым посредством трубопроводов и управляющего устройства с возможностью перетекания гидравлической жидкости из одного гидроцилиндра в другой, параллельно управляющему устройству установлен страховочный трубопровод с дросселем, причем оба гидроцилиндра оснащены датчиками, связанными с системой автоматического регулирования трубопроводной арматурой и системой аварийной сигнализации и пультом оператора, оба гидроцилиндра закреплены на рельсе последовательно с использованием одной общей или двух независимых опор на расстоянии, исключающем одновременный контакт поршней с колесами вагона.

На фиг.1 и фиг.2 изображена схема вагонного замедлителя, установленного на рельсе, и проиллюстрировано его действие при обкатывании колесом вагона.

На фигурах 1 и 2 приняты следующие обозначения: первый гидроцилиндр - 1, второй гидроцилиндр - 2, рельс - 3, трубопровод - 4, регулируемая трубопроводная арматура - 5, нерегулируемый гидравлический дроссель - 6, датчик - 7, система автоматического регулирования - 8, колесо - 9, следующее колесо - 10.

На фиг. 3. приведена схема системы автоматического регулирования, где приняты следующие обозначения: программируемое устройство - 11, блок питания - 12, блок силовых ключей - 13, пульт оператора - 14.

Заявляемое устройство состоит из двух гидроцилиндров 1 и 2, установленных последовательно на рельсе 3 со стороны, по которой движется гребень колеса. Верхние полости гидроцилиндров заполнены воздухом или другим газом или газообразной смесью, или в них находится вакуум, также допустимо сообщение верхних полостей с атмосферой. Предпочтительная среда - сжатый воздух, предотвращающий втягивание в верхнюю полость гидроцилиндров пыли и влаги из атмосферы и гидравлической жидкости из нижней полости. В частном случае верхняя полость гидроцилиндров 1 и 2 может отсутствовать, если в качестве поршня используется плунжер. Нижние полости обоих гидроцилиндров 1 и 2 заполнены гидравлической жидкостью и соединены трубопроводом 4 (по типу сообщающихся сосудов), на котором параллельно установлены регулируемая трубопроводная арматура 5 и нерегулируемый гидравлический дроссель 6. На гидроцилиндрах 1 и 2 установлены один или несколько датчиков 7 соответственно, определяющие параметры функционирования замедлителя, которые передаются в систему автоматического регулирования 8, которая управляет регулируемой трубопроводной арматурой 5 таким образом, что заданные целевые функции будут выполняться автоматически. При этом система автоматического регулирования 8 имеет возможность собирать данные со всех вагонных замедлителей, установленных на одной ветке или на всей сортировочной станции. Целевыми функциями могут быть: обеспечение беспрепятственного проезда вагона, ограничение скорости вагона до заданной величины или остановка вагона в экстренных ситуациях.

В качестве гидравлической жидкости может быть использована амортизационно-демпфирующая композиция АДК, которая обладает свойством объемного сжатия, что позволит уменьшить силу удара колеса по поршню в момент возникновения контакта. Данная композиция уже хорошо зарекомендовала себя на железной дороге в сцепных устройствах.

В качестве регулируемой трубопроводной арматуры 5 могут использоваться любые устройства, создающие регулируемое гидравлическое сопротивление потоку жидкости: задвижки, вентили, регулируемые дроссели с любым типом золотника (игольчатые, золотниковые, щелевые, тарельчатые и др.) и любым типом управления (механическим, электрическим, пневматическим и др.). Нерегулируемый дроссель выполняет страховочную функцию в случае полного перекрытия потока и заклинивания регулируемой трубопроводной арматуры.

Увеличение набора датчиков позволяет расширить функциональные возможности заявляемого устройства. Например, использование датчиков температуры позволит учитывать влияние температуры на вязкость гидравлической жидкости и, следовательно, на поглощаемую энергию. Использование датчиков давления позволит в автоматическом режиме не допускать превышения давления в гидроцилиндрах выше требуемой величины. Использование датчиков величины перемещения поршней позволит диагностировать потерю гидравлической жидкости при нарушении герметичности гидравлической системы вагонного замедлителя.

На фиг. 3. приведена схема системы автоматического регулирования 8. Для реализации описанных функций система автоматического регулирования 8 должна обеспечивать соответствующие алгоритмы обработки данных, поступающих с датчиков. Поэтому система автоматического регулирования 8 содержит программируемое устройство 11, например, контроллер, питаемое от блока питания 12. На выходе программируемого устройства 11 формируются сигналы управления регулируемой трубопроводной арматурой 5 посредством блока силовых ключей 13. Для обеспечения возможности ручного управления работой вагонного замедлителя к программируемому устройству 11 подключен пульт оператора 14.

Гидроцилиндры 1 и 2 фиксируются на рельсе 3 посредством единой опоры (условно не показана) или двух независимых опор. Независимые опоры могут иметь любую известную конструкцию, например, аналогичную описанным в источниках [Патент на полезную модель № 208793 /С.Н. Калинин, опубл. 13.01.2022, Бюл. №2, Авторское свидетельство № 1787841 / Метельский В.И., Иконников Е.А., Кобзев В.А. и др., опубл. 15.01.1993, Бюл. №2]. Общая опора отличается от независимых тем, что более вытянута по оси рельса 3 и имеет два монтажных участка под крепление двух гидроцилиндров 1 и 2. Монтажные участки под крепление гидроцилиндров 1 и 2 разведены друг от друга на расстояние, при котором будет исключена возможность одновременного контакта поршней гидроцилиндров 1 и 2 с гребнем колеса 9. Поскольку в каждый момент времени в контакт с колесом входит только один из гидроцилиндров, то для крепления общей опоры требуется столько же монтажных отверстий на рельсе 3, сколько для одного точечного замедлителя. Таким образом, использование общей опоры целесообразно тем, что она позволит уменьшить повреждение рельсов, сократить объем работ по монтажу вагонных замедлителей на железнодорожные пути и нормирует расстояние между гидроцилиндрами.

Вагонный замедлитель работает следующим образом. Колесо 9 вагона гребнем набегает на поршень первого гидроцилиндра 1, вдавливая его вниз (фиг. 1). При этом гидравлическая жидкость из нижней полости первого гидроцилиндра 1 перетекает, преодолевая гидравлическое сопротивление нерегулируемого гидравлического дросселя 6 и регулируемой трубопроводной арматуры 5 в нижнюю полость второго гидроцилиндра 2. При этом поршень второго гидроцилиндра 2 поднимается вверх на высоту опускания поршня первого гидроцилиндра 1. После того как колесо 9 проедет первый гидроцилиндр 1 и наедет на поршень второго гидроцилиндра 2 описанный процесс повторится вновь, т.е. гидравлическая жидкость из второго гидроцилиндра 2, преодолевая гидравлическое сопротивление нерегулируемого гидравлического дросселя 6 и регулируемой трубопроводной арматуры 5, перетечет в первый гидроцилиндр 1, выталкивая его опущенный поршень вверх (фиг. 2). Чем меньше будет суммарное проходное сечение нерегулируемого гидравлического дросселя 6 и регулируемой трубопроводной арматуры 5, тем больше сила сопротивления поршня вдавливанию колесом и, соответственно, больше поглощаемая вагонным замедлителем энергия, уменьшающая кинетическую энергию вагона. Следующее колесо 10 (показано пунктиром) повторит вышеописанные процессы. При движении следующего колеса 10 по рельсу оно последовательно вдавливает поршни гидроцилиндров 1 и 2, установленных на заданном расстоянии друг от друга. При этом датчики 7 передают информацию об опускании этих поршней в систему автоматического регулирования 8, которая фиксирует время между последовательным вдавливанием поршней и рассчитывает точную скорость движения вагона как отношение расстояния между гидроцилиндрами 1 и 2 к промежутку времени между вдавливаниями их поршней. Если рассчитанная скорость будет меньше допустимой, то на регулируемую трубопроводную арматуру 5 всех вагонных замедлителей от системы автоматического регулирования 8 придет команда о максимальном увеличении проходного сечения, и вагон будет перемещаться без сопротивления. Если рассчитанная скорость будет больше допустимой, то система автоматического регулирования 8 посредством регулируемой трубопроводной арматуры 5 обеспечит поглощение избыточной кинетической энергии вагона до допустимой величины. Если от оператора или аварийной системы поступит сигнал о необходимости остановки вагона, то система автоматического регулирования 8 закроет проходные сечения регулируемой трубопроводной арматуры 5 всех замедлителей и они перейдут в режим максимального поглощения энергии. Перетекание жидкости между гидроцилиндрами 1 и 2 в этом случае будет обеспечено страховочным нерегулируемым гидравлическим дросселем 6, который создает максимально допустимое сопротивление потоку жидкости, выбираемое из условия отсутствия отрыва колеса вагона от рельса при его набегании на вагонный замедлитель, предотвращая возможность схода вагона с рельсов. Вторая функция нерегулируемого гидравлического дросселя - предотвращение повреждения самого вагонного замедлителя.

Один вагонный замедлитель выполняет функции двух отдельных замедлителей, но имеет общую регулируемую трубопроводную арматуру 5 и гидравлическую жидкость, поэтому конструкция заявленного замедлителя проще, чем двух отдельных замедлителей известных конструкций и требует меньше гидравлической жидкости. Вынесенная наружу регулируемая трубопроводная арматура 5 обеспечивает свободный доступ к ее приводу и позволяет реализовать плавную (бесступенчатую) регулировку поглощаемой энергии за счет возможности изменения ее проходного сечения.

Пример реализации. Гидроцилиндры с поршнями изготовлены в виде плунжерных пар. Цилиндрические плунжеры диаметром 35 мм в верхней части имеют сферическую форму. Гидроцилиндры установлены на одной опоре на расстоянии 450 мм друг от друга. Длина рабочего хода плунжера 50 мм. В качестве регулируемой трубопроводной арматуры использовали шиберную задвижку с ручной регулировкой энергии поглощения. В качестве дросселя использовали шайбу с калиброванным отверстием диаметром 3 мм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Патент на полезную модель № 208793 /С.Н. Калинин, опубл. 13.01.2022, Бюл. №2.

Авторское свидетельство № 1787841 / Метельский В.И., Иконников Е.А., Кобзев В.А. и др., опубл. 15.01.1993, Бюл. №2.

Вагонный замедлитель относится к устройствам регулировки скорости движения вагонов на сортировочных станциях. Вагонный замедлитель содержит два гидроцилиндра, связанные посредством трубопроводов и управляющего устройства с возможностью перетекания гидравлической жидкости из одного гидроцилиндра в другой, параллельно управляющему устройству установлен страховочный трубопровод с дросселем, причем оба гидроцилиндра оснащены датчиками, связанными с системой автоматического регулирования трубопроводной арматурой и системой аварийной сигнализации и пультом оператора, оба гидроцилиндра закреплены на рельсе последовательно с использованием одной общей или двух независимых опор на расстоянии, исключающем одновременный контакт поршней с колесами вагона. В качестве гидравлической жидкости используется амортизационно-демпфирующая композиция АДК, в качестве управляющего устройства используется регулируемая трубопроводная арматура. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции вагонного замедлителя, обеспечение возможности плавной регулировки тормозящего усилия и снижение объема гидравлической жидкости, используемой в устройстве регулировки скорости движения вагонов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вагонный замедлитель, содержащий управляющее устройство, соединенное с гидравлической полостью с помощью трубопровода, отличающийся тем, что на его основании закреплены последовательно два гидроцилиндра, выполненные с возможностью исключения одновременного контакта одного или двух колес вагона с ними; гидроцилиндры соединены между собой посредством трубопроводов и управляющего устройства с возможностью перетекания гидравлической жидкости из одного гидроцилиндра в другой, причем вагонный замедлитель дополнительно снабжён системой автоматического регулирования с системой аварийной сигнализации и пультом оператора, причем параллельно управляющему устройству установлен страховочный трубопровод с гидравлическим дросселем, оба гидроцилиндра оснащены одним или несколькими датчиками, связанными с системой автоматического регулирования, системой аварийной сигнализации и пультом оператора, при этом в качестве управляющего устройства используется регулируемая трубопроводная арматура, в качестве гидравлической жидкости используется амортизационно-демпфирующая композиция (АДК).

2. Вагонный замедлитель по п. 1, отличающийся тем, что система автоматического регулирования содержит программируемое устройство с блоком питания и блок силовых ключей, передающий сигналы от программируемого устройства регулируемой трубопроводной арматуре, при этом выходы датчиков и пульта оператора соединены с входом программируемого устройства, а его выход с блоком силовых ключей.

3. Вагонный замедлитель по п. 1, отличающийся тем, что гидроцилиндры оснащены датчиками температуры, и/или датчиками давления гидравлической жидкости, и/или датчиками движения их поршней.

4. Вагонный замедлитель по п. 1, отличающийся тем, что система автоматического регулирования имеет возможность собирать данные со всех вагонных замедлителей, установленных на одной ветке или на всей сортировочной станции.