Тормозная рычажная передача четырёхосной тележки рельсового транспортного средства Российский патент 2024 года по МПК B61H13/26 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается устройства тормозных рычажных передач четырехосных тележек рельсовых транспортных средств.

Известна механическая часть тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона, содержащая закрепленный на кузове вагона тормозной цилиндр, шток которого шарнирно связан посредством наклонного рычага с одной продольной тягой, связанной через балансир с тормозной рычажной передачей одной пары соседних осей, и посредством затяжки, соединяющей указанный наклонный рычаг с другим наклонным рычагом, с другой продольной тягой, связанной со стороны консольной части вагона посредством балансирного устройства и промежуточной тяги с тормозной рычажной передачей другой пары соседних осей, при этом балансирное устройство выполнено в виде поворотно закрепленного на боковой поверхности хребтовой балки вагона вертикального вала, концы которого жестко связаны с рычагами разной длины, шарнирно соединенными соответственно с продольной тягой и промежуточной тягой, которая выполнена из трех звеньев, связанных между собой шарнирами, имеющими взаимно перпендикулярные оси поворота /1/.

Недостатком известной механической части тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона является низкая надежность из-за сложности и многозвенности ее рычажной передачи, ряд элементов которой шарнирно закрепляется не только в конструктиве четырехосной тележки, но и на раме или кузове вагона, в частности, другой наклонный рычаг с другой продольной тягой, связанной со стороны консольной части вагона посредством балансирного устройства и промежуточной тяги с тормозной рычажной передачей другой пары соседних осей, размещен и закреплен за подпятником поперечной соединительной балки кузова, что обусловлено необходимостью использования второго балансира, поворотно закрепленного на боковой поверхности хребтовой кузовной балки вертикального вала, концы которого жестко связаны с рычагами разной длины, шарнирно соединенными, соответственно, с продольной тягой и промежуточной тягой, выполненной из трех звеньев, связанных между собой шарнирами, имеющими взаимно перпендикулярные оси поворота. При торможении значительная доля силы, созданной тормозным цилиндром, затрачивается на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях элементов.

Кроме того, большое число звеньев и узлов трения, а также увеличенный вес рычажной передачи, включая вес авторегулятора установленного в тяге между головным и тыловым рычагами, значительно снижает ее КПД, при этом усилия отпускной пружины тормозного цилиндра недостаточно для отвода тормозных колодок от колес при отпуске, особенно при предельно допустимом износе колодок в эксплуатации.

Известна тормозная рычажная передача восьмиосного вагона, содержащая взаимодействующие с колесными парами вагона тормозные колодки, предназначенные для создания тормозной силы на колесных парах вагона, тормозной цилиндр, закрепленный на кузове вагона, предназначенный для создания силы прижатия тормозных колодок к колесным парам вагона, и рычажную систему восьмиосного вагона, симметричную относительно тормозного цилиндра и предназначенную для передачи силы от тормозного цилиндра к тормозным колодкам, при этом рычажная система восьмиосного вагона представляет собой расположенную в горизонтальной плоскости рычажную систему тормозного цилиндра с двумя тягами, смещенными относительно продольной оси симметрии вагона, и с двумя горизонтальными рычагами, шарнирно соединенными одними концами с тормозным цилиндром, другими концами - с тягами и между собой средними точками - затяжкой горизонтальных рычагов, и установленные с противоположных сторон от тормозного цилиндра две рычажные системы четырехосных тележек, каждая из которых содержит рычажную систему внутренней и наружной двухосных тележек с расположенными в вертикальной плоскости на продольной оси симметрии вагона ведомым и ведущим вертикальными рычагами, объединенными нижними концами затяжкой вертикальных рычагов, и предназначенную для обвода узла соединения четырехосной тележки с кузовом вагона, обводную рычажную систему с последовательно шарнирно соединенными между собой обводным рычагом, обводной тягой и балансиром, при этом ведущий рычаг рычажной системы внутренней двухосной тележки менее удален от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг, верхние концы ведомых рычагов рычажных систем внутренней и наружной двухосных тележек шарнирно соединены с рамами двухосных тележек, верхний конец ведущего рычага внутренней двухосной тележки - с концом балансира обводной рычажной системы, а средние точки ведомого и ведущего рычагов закреплены на балках с тормозными колодками, средняя точка балансира обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки шарнирно соединена с соответствующей тягой рычажной системы тормозного цилиндра, а средняя точка обводного рычага обводной рычажной системы шарнирно закреплена на раме четырехосной тележки, при этом обводная рычажная система каждой четырехосной тележки расположена в горизонтальной плоскости, ведущий рычаг рычажной системы каждой наружной двухосной тележки более удален от тормозного цилиндра, чем ее ведомый рычаг, а верхний конец ведущего рычага рычажной системы каждой наружной двухосной тележки шарнирно соединен с концом обводного рычага обводной рычажной системы каждой рычажной системы четырехосной тележки /2/.

Недостатком известной тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является невысокий КПД из-за неравнозначности сил нажатия тормозных колодок на колесные пары у наружной и внутренней двухосных тележек в составе четырехосной тележки, поскольку при торможении обводной рычаг, шарнирно связанный одним концом с обводной тягой, поворачивается в горизонтальной плоскости вокруг своей средней точки, закрепленной на раме четырехосной тележки, а другим концом, связанным с верхним концом ведущего вертикального рычага наружной двухосной тележки, заваливает его в сторону поворота с отклонением от продольной оси симметрии вагона.

В результате значительная доля силы, создаваемой тормозным цилиндром, затрачивается на преодоление сопротивления в шарнирных соединениях ведущего вертикального рычага, затяжки и ведомого вертикального рычага, что уменьшает силы нажатия тормозных колодок на наружных двухосных тележеках и, как следствие, увеличивает тормозные пути восьмиосного вагона.

Другим недостатком тормозной рычажной передачи восьмиосного вагона является отсутствие авторегулятора, вследствие чего требуются ручные регулировки ее элементов для обеспечения равномерных нормативных зазоров между колодками и колесами в эксплуатации, что увеличивает трудоемкость работ и снижает уровень безопасной эксплуатации из-за вероятности несвоевременного выявления необходимости проведения регулировки.

Известна механическая часть тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона, принятая за прототип, содержащая тормозной цилиндр, закрепленный на кузове вагона, тормозные рычажные передачи внешней и внутренней двухосных тележек, головной рычаг, шарнирно связанный одним концом со штоком тормозного цилиндра, балансир, один конец которого шарнирно связан с головным рычагом посредством короткой тяги, тыловой рычаг, нижний конец которого посредством продольной тяги шарнирно соединен с рычажной передачей внешней двухосной тележки, а верхний шарнирно закреплен в кронштейне, установленном на соединительной балке четырехосной тележки, верхнюю и нижнюю длинные тяги, регулятор выхода штока тормозного цилиндра и привод регулятора, при этом упомянутый конец балансира связан короткой тягой со средней частью головного рычага, другой конец балансира связан с помощью верхней длинной тяги со средней частью тылового рычага, второй конец головного рычага связан с помощью нижней длинной тяги с тормозной рычажной передачей внутренней двухосной тележки, регулятор выхода штока встроен в нижнюю длинную тягу, а привод регулятора выполнен в виде рычага, один конец которого шарнирно закреплен на кузове, а другой имеет возможность контактирования с регулятором выхода штока при торможении, и стержня, шарнирно соединяющего приводной рычаг с ведомой частью головного рычага, при этом ось упомянутого шарнира крепления приводного рычага к кузову лежит на оси тормозного цилиндра /3/.

Недостатком известной механической части тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона является невысокий КПД и сложность конструкции, обусловленная повышенной многоконтурностью и многозвенностью ее рычажной передачи, ряд элементов которой шарнирно закрепляется на кузове вагона и связывается верхней и нижней тягами, соответственно, с рычажными передачами внешней и внутренней двухосных тележек в составе четырехосной тележки, а расположение тормозного цилиндра, балансира, головного и тылового рычагов, верхней и нижней тяг в конструктиве кузова вагона не только усложняет регулировку тормозной рычажной передачи четырехосной тележки, но и ограничивает динамику прохождения восьмиосного вагона в кривых малого радиуса.

Кроме того, регулятор, предназначенный для автоматического регулирования хода штока тормозного цилиндра и обеспечения постоянной величины зазоров между поверхностями катания колесных пар и тормозными колодками, не может обеспечить на внешней двухосной тележке равномерные нормативные зазоры между колодками и колесами, поскольку встроен в нижнюю длинную тягу, соединенную одним концом с ведущим вертикальным рычагом внутренней двухосной тележки, а другим концом шарнирно связанную с головным рычагом, который посредством короткой тяги через балансир и верхнюю длинную тягу связан со средней частью тылового рычага, приводящего в действие посредством ведущего вертикального рычага рычажную передачу внешней двухосной тележки.

Другим недостатком, связанным с многоконтурностью и многозвенностью рычажной передачи и, как следствие, ее увеличенным весом является недостаточность усилия отпускной пружины тормозного цилиндра для отвода тормозных колодок от колес при отпуске тормоза.

Также недостатком механической части тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона является одностороннее нажатие тормозных колодок, вызывающее дополнительную нагрузку на ось колесной пары в результате крутящего момента от нажатия тормозных колодок на колеса при торможении, а также повышенные износы поверхности круга катания колеса и колодок из-за необходимости приложения большего давления на них с целью компенсации меньшего, чем при двухстороннем нажатии коэффициента трения колодок, во многом определяющего величину нормативного тормозного нажатия для соответствия допускаемым скоростям движения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности и надежности работы тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства, упрощение конструкции и повышение КПД в результате применения четырех одинаковых независимых механизмов, установленных на раме тележки для передачи усилий от тормозных цилиндров на тормозные колодки с двухсторонним нажатием на каждое колесо, обеспечивающих равномерное нажатие и износ тормозных колодок, автоматическое регулирование и поддержание нормативных зазоров между тормозными колодками и колесами.

Указанный технический результат достигается тем, что в тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства, состоящей из четырех одинаковых независимых механизмов, размещенных по два на боковых сторонах рамы тележки, каждый из которых содержит тормозной цилиндр со встроенным регулятором выхода штока, шарнирно соединенного с головным вертикальным рычагом, жестко закрепленным на одном конце горизонтального вала, установленного поперек консольной части боковины рамы тележки с возможностью вращения во втулках, закрепленных в опорах рамы тележки, на другом конце которого жестко закреплен тыловой вертикальный рычаг, шарнирно соединенный посредством ведущей и ведомой продольных тяг и затяжек с отверстиями для регулировки, расположенных над продольными осями колесных пар с последовательно расположенными вертикальными двуплечими рычагами, установленными попарно с каждой стороны смежных колес внешней и внутренней колесных пар, и подвижно соединенными нижними плечами с поперечными тормозными балками на концах которых установлены поворотные башмаки и тормозные колодки, закрепленными подвесками к раме тележки, каждый независимый механизм тормозной рычажной передачи установлен с возможностью передачи усилия от тормозного цилиндра, на четыре тормозные колодки, воздействующие на противоположные стороны смежных колес внешней и внутренней колесных пар, головной вертикальный рычаг и тыловой вертикальный рычаг закреплены на концах горизонтального вала с образованием П-образного контура, затяжки между вертикальными двуплечими рычагами, расположенными попарно с каждой стороны смежных колес шарнирно соединены посредством не более двух маятниковых подвесок с рамой тележки, при этом верхнее плечо вертикального двуплечего рычага наиболее удаленного от тылового вертикального рычага закреплено посредством соединительной оси в одном из нескольких отверстий кронштейна рамы тележки, выполненных для переустановки соединительной оси при изменении диаметров колес четырехосной тележки, а верхние плечи вертикальных двуплечих рычагов между смежными колесами внешней и внутренней колесных пар шарнирно соединены ведомой продольной тягой, выполненной с возможностью ее регулировки по длине.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

- на фиг. 1 изображена четырехосная тележка с установленными на ее раме четырьмя независимыми механизмами тормозной рычажной передачи;

- на фиг. 2 изображены два независимых механизма тормозной рычажной передачи, расположенных напротив друг друга и соединенных между собой поперечными тормозными балками.

Тормозная рычажная передача четырехосной тележки рельсового транспортного средства (фиг. 1) (далее по тексту - тележка) состоит из четырех одинаковых независимых механизмов 1, размещенных по два на боковых сторонах рамы 2 тележки. Каждый независимый механизм 1 содержит тормозной цилиндр 3 со встроенным регулятором выхода штока 4 (фиг. 2) шарнирно соединенного с головным вертикальным рычагом 5, жестко закрепленным на одном конце горизонтального вала 6, установленного поперек консольной части боковины рамы 2 тележки с возможностью вращения во втулках 7, закрепленных в опорах 8 рамы 2 тележки.

На другом конце горизонтального вала 6 жестко закреплен тыловой вертикальный рычаг 9, шарнирно соединенный посредством ведущей 10 и ведомой 11 продольных тяг и затяжек 12, расположенных над продольными осями колесных пар, с последовательно расположенными четырьмя вертикальными двуплечими рычагами 13, установленными попарно с каждой стороны смежных колес внешней 14 и внутренней 15 колесных пар. Вертикальные двуплечие рычаги 13 нижними плечами подвижно соединены с поперечными тормозными балками 16, на концах которых установлены поворотные башмаки 17 и тормозные колодки 18, закрепленные подвесками 19 к раме 2 тележки. Головной вертикальный рычаг 5 и тыловой вертикальный рычаг 9 закреплены на концах горизонтального вала 6 с образованием П-образного контура.

Затяжки 12 между вертикальными двуплечими рычагами 13, расположенными попарно с каждой стороны смежных колес внешней 14 и внутренней 15 колесных пар, шарнирно соединены посредством не более двух маятниковых подвесок 20 с рамой 2 тележки. Верхнее плечо вертикального двуплечего рычага 13, наиболее удаленного от тылового вертикального рычага 9, закреплено посредством соединительной оси 22 в одном из нескольких отверстий кронштейна 21 рамы 2 тележки. Верхние плечи вертикальных двуплечих рычагов 13 между смежными колесами внешней 14 и внутренней 15 колесных пар шарнирно соединены ведомой продольной тягой 11, выполненной с возможностью ее регулировки по длине, например при помощи стяжной резьбовой муфты, соединяющей головки тяги, или дополнительных отверстий (на фиг. не показаны) в головках тяги для соединения осями верхних плеч рычагов 13.

Тормозная рычажная передача четырехосной тележки рельсового транспортного средства работает следующим образом.

При торможении сжатый воздух от воздухораспределителя (на фиг. не показан) или другого устройства, управляющего давлением в тормозных цилиндрах рельсового транспортного средства, поступает одновременно в каждый тормозной цилиндр 3 со встроенным регулятором выхода штока 4 четырех одинаковых независимых механизмов 1 тормозной рычажной передачи, размещенных по два на боковых сторонах рамы 2 тележки. При этом выходит шток 4 тормозного цилиндра 3 с усилием, которое передается на головной вертикальный рычаг 5, поворачивая его вокруг оси горизонтального вала 6, вращающегося во втулках 7, закрепленных в опорах 8 рамы 2 тележки.

Крутящий момент на горизонтальном валу 6 передается на жестко закрепленный с ним тыловой вертикальный рычаг 9, который поворачивается и через ведущую 10 и ведомую 11 продольные тяги и затяжки 12 воздействует на последовательно расположенные вертикальные двуплечие рычаги 13, нижние плечи которых при повороте вокруг своих мертвых точек перемещают поперечные тормозные балки 16 с установленными на их концах поворотными башмаками 17 и тормозными колодками 18, которые прижимаются к поверхности катания колес, создавая тормозную силу между колесами и рельсами.

При отпуске тормоза сжатый воздух из тормозного цилиндра 3 каждого независимого механизма 1 тормозной рычажной передачи выпускается в атмосферу. Под действием отпускных пружин штоки 4 тормозных цилиндров 3 возвращаются в исходное положение, а вместе со штоками 4 возвращаются в исходное положение все элементы тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства.

В процессе эксплуатации после многократных торможений зазор между колесами колесных пар 14, 15 и тормозными колодками 18 из-за износа последних увеличивается и, соответственно, увеличивается выход штока 4 тормозного цилиндра 3. При увеличении выхода штока больше нормативного автоматически приводится в действие встроенный в тормозной цилиндр 3 регулятор выхода штока 4, который компенсирует увеличение зазора между колесами колесных пар 14, 15 и тормозными колодками 18 четырехосной тележки рельсового транспортного средства.

Для устранения недопустимых наклонов вертикальных двуплечих рычагов 13, влияющих на снижение силы нажатия тормозных колодок 18 на колеса, появляющихся в результате уменьшения диаметра колес после их плановой обточки в эксплуатации для восстановления профиля круга катания колеса, предусмотрена переустановка соединительных осей 22 в отверстиях кронштейнов 21 и в регулировочных отверстиях (на фиг. не показаны) затяжек 12.

Таким образом, предложенное техническое решение по устройству тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства позволит повысить эффективность и надежность работы тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства, упростить конструкцию и повысить КПД в результате применения четырех одинаковых независимых механизмов, установленных на раме тележки для передачи усилий от тормозных цилиндров на тормозные колодки с двухсторонним нажатием на каждое колесо, обеспечивающих равномерное нажатие и износ тормозных колодок, автоматическое регулирование и поддержание нормативных зазоров между тормозными колодками и колесами.

Предлагаемая тормозная рычажная передача четырехосной тележки рельсового транспортного средства может быть применена на пассажирских и грузовых вагонах, моторвагонном и специальном подвижном составе, а также на скоростном подвижном составе, где особенно требуется стабильный КПД, высокая эффективность и надежность работы тормозной рычажной передачи.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство на изобретение SU №1594038 А1 «Механическая часть тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона», МПК В61Н 13/38, опубл. 23.09.1990 г.

2. Патент на изобретение RU №2544433 С2 «Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона», МПК В61Н 13/26, В61Н 13/38, опубл. 20.03.2015.

3. Патент на изобретение RU №2216472 С2 «Механическая часть тормоза четырехосной тележки восьмиосного вагона», МПК В61Н 13/38, опубл. 20.11.2003.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается устройства тормозных рычажных передач четырехосных тележек рельсовых транспортных средств. Тормозная рычажная передача четырехосной тележки состоит из четырех одинаковых независимых механизмов, размещенных на боковых сторонах рамы тележки, каждый из которых содержит тормозной цилиндр со встроенным регулятором выхода штока, шарнирно соединенного с головным вертикальным рычагом, жестко закрепленным на одном конце горизонтального вала, на другом конце которого жестко закреплен тыловой вертикальный рычаг, шарнирно соединенный посредством продольных тяг и затяжек с последовательно расположенными четырьмя вертикальными двуплечими рычагами, попарно охватывающими два смежных колеса. Нижними плечами двуплечие рычаги подвижно соединены с поперечными тормозными балками, на концах которых установлены поворотные башмаки и тормозные колодки, закрепленные подвесками к раме тележки. Верхним плечом двуплечий рычаг, наиболее удаленный от тылового вертикального рычага, шарнирно закреплен в одном из нескольких отверстий кронштейна рамы тележки. Верхние плечи двуплечих рычагов между смежными колесами внешней и внутренней колесных пар шарнирно соединены ведомой продольной тягой, выполненной с возможностью ее регулировки по длине. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности работы тормозной рычажной передачи четырехосной тележки рельсового транспортного средства, упрощение конструкции и повышение КПД, обеспечение нормативных зазоров между тормозными колодками и колесами. 2 ил.

Тормозная рычажная передача четырёхосной тележки рельсового транспортного средства, состоящая из четырёх одинаковых независимых механизмов, размещённых по два на боковых сторонах рамы тележки, каждый из которых содержит тормозной цилиндр со встроенным регулятором выхода штока, шарнирно соединённого с головным вертикальным рычагом, жёстко закреплённым на одном конце горизонтального вала, установленного поперёк консольной части боковины рамы тележки с возможностью вращения во втулках, закреплённых в опорах рамы тележки, на другом конце горизонтального вала жёстко закреплён тыловой вертикальный рычаг, шарнирно соединённый посредством ведущей и ведомой продольных тяг и затяжек с отверстиями для регулировки, расположенных над продольными осями колёсных пар, с последовательно расположенными вертикальными двуплечими рычагами, установленными попарно с каждой стороны смежных колес внешней и внутренней колесных пар и подвижно соединенными нижними плечами с поперечными тормозными балками, на концах которых установлены поворотные башмаки и тормозные колодки, закреплённые подвесками к раме тележки, отличающаяся тем, что каждый независимый механизм тормозной рычажной передачи установлен с возможностью передачи усилия от тормозного цилиндра на четыре тормозные колодки, воздействующие на противоположные стороны смежных колес внешней и внутренней колесных пар, головной вертикальный рычаг и тыловой вертикальный рычаг закреплены на концах горизонтального вала с образованием П-образного контура, затяжки между вертикальными двуплечими рычагами, расположенными попарно с каждой стороны смежных колес, шарнирно соединены с рамой тележки посредством не более двух маятниковых подвесок, при этом верхнее плечо вертикального двуплечего рычага, наиболее удалённого от тылового вертикального рычага, закреплено посредством соединительной оси в одном из нескольких отверстий кронштейна рамы тележки, выполненных для переустановки соединительной оси при изменении диаметров колёс четырёхосной тележки, а верхние плечи вертикальных двуплечих рычагов между смежными колесами внешней и внутренней колесных пар шарнирно соединены ведомой продольной тягой, выполненной с возможностью её регулировки по длине.