Рекуперативно-пневматический тормоз железнодорожного вагона Советский патент 1992 года по МПК B60T7/12 B61H11/04 

Изобретение относится к машиностроению и используется в тормозной системе железнодорожных вагонов.

Известен пневматический тормоз вагона, основанный на введении рекуперативной энергии через резервуар регулируемого объема в пневматический тормозной цилиндр, далее через рычажную передачу к тормозным колодкам. При этом в зависимости от расстояния сортировочного пути вручную при помощи штурвала регулируется объем резервуара регулируемого объема. В нем рекуперативно-пневматическая энергия вырабатывается компрессором от вала колесной пары, пропорционально зависящая от длины пути,

Однако это устройство характеризуется невозможностью регулировать скорость отцепа. Кроме того, невозможно управлять устройством при служебном торможении в поезде. Это ограничивает его эффективность использования.

Используемый в нем резервуар регулируемого объема имеет регулирующий механизм, состоящий из винтового штока и штурвала. Недостатки механического регулирования при помощи винтового штока с штурвалом - значительное время для регулирования и сложность в изготовлении.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства путем расширения ди- апазона режимов торможения и осуществления торможения.

Указанная цель достигается тем, что тормозное устройство железнодорожного вагона снабжено регулируемым распределительно-дросселирующим устройством, двумя дополнительными обратными клапанами, магистралью управления пневматическим цилиндром и рекуперативной магистралью, подключаемой к резервуару на локомотиве, имеющему на входе обратный клапан, и двумя кранами, компрессор выполнен с двумя выходами разной производительности, а муфта скомбинирована с двухскоростной коробкой перемены передач, при этом распределительно-дросселирующее устройство включает в себя корпус, в котором установлен отсечной золотник, разделяющий управляющую и регулирующую полости, регулируемый дроссель, через который управляющая полость подключена к входу проходного канала, выход которого через первый обратный клапан подключен к рекуперативной магистрали и регулирующей полости, в которой установлены поршень с приспособлением для регулировки его положения и пружина, отжимающая золотник от поршня, выход большей производительности компрессора подключен к управляющей полости распределительно-дросселирующего устройства, а выход меньшей производительности через второй дополнительный

5 обратный клапан - к полости разделенного поршнем резервуара, подключенной к воздухораспределителю и оборудованной пружиной, причем другая полость указанного резервуара посредством одного крана под0 ключена к запасному резервуару, а посредством другого крана - к атмосфере. Кроме того, тормозное устройство снабжено двумя манометрами, первый из которых подключен к запасному резервуару, а второй - к

5 подключаемой к запасному резервуару полости резервуара, разделенного поршнем, причем входной вал муфты кинематически связан со средней частью колесной пары. Указанныетехнические оснащения в со0 четании с пневматическим тормозом дают возможность дистанционного управлять устройством, осуществлять рекуперативное служебное торможение вагонов в поезде при любой скорости,не загрязняя атмосфе5 ру, путем рекуперации кинетической энергии движения в пневмознергию. Резервуар регулируемого объема с новыми элементами повышает надежность и упрощает систему регулировки. Кинематическая связь

0 входного вала муфты - двухскоростной коробки переменной передачи со средней частью колесной пары дает возможность выбирать компрессор с более большим рабочим объемом, следовательно, увеличить

5 эффективность рекуперативно-компресси- онного торможения. Выполнение компрессора с двумя выходами разной производительности и снабжение регулируемым распределительно-дросселирующим

0 устройством позволяет самостоятельно программно управлять регулировкой скорости и торможением вагона (отцепа) в сортировочном процессе на сортировочных горочных станциях.

5 На чертеже схематично показано предлагаемое тормозное устройство железнодорожного вагона.

Устройство состоит из компрессора 1, выполненного с двумя выходами разной

0 производительности, вал которого кинематически связан со средней частью колесной пары редукторно-карданной передачей 2 через муфту 3, скомбинированную с двухскоростной коробкой перемены передач,

5 орган 4 управления которой шарнирно соединен с штоком пневмоцилиндра 5. Орган 4, управляемый пневмоцилиндром 5, имеет три рабочих положения: А - соответствующее первому рабочему положению муфты 3

и отсутствию воздуха в пневмоцилиндре 5

(первая передача); А - соответствующее нейтральному положению муфты 3 и наличию среднего давления в пневмоцилиндре 5 (поездное положение); А - соответствующее второму рабочему положению муфты 3 и наличию повышенного давления в пневмоцилиндре 5 (вторая передача). Входпнев- моцилиндра 5 сообщен с воздушной магистралью 6 дистанционного управления, имеющей кран 7 для управления, установленный на локомотиве. Выход 8 компрессора 1 большего рабочего объема сообщен с регулируемым распределительно-дросселирующим устройством 9 (устройство программного управления регулировки скорости - ПУРС), выход которого сообщен с воздушной магистралью 10 через обратный клапан 11 рекуперативной энергии, сообщенный с резервуаром 12 для рекуперативной энергии, установленным на локомотиве, вход которого имеет обратный клапан 13. Регулируемое распределительно-дросселирующее устройство 9 (ПУРС) включает в себя корпус, в котором установлен отсечной золотник 14, разделяющий управляющую 15 и регулирующую 16 полости, регулируемый дроссель 17 с шкалой 18 и ручкой 19, через который управляющая полость 15 подключена к входу проходного канала 20,выход которого через первый обратный клапан 11 подключен к рекуперативной магистрали 10, а также через дроссельный калиброванный капал 21 - к регулирующей полости 16, в которой установлен поршень 22 с приспособлением для регулировки его положения, состоящим из крышки-шкалы 23, ручки-стрелки 24, штока 25 и пружины 26, отжимающей золотник 14 от поршня 22.

Выход 27 компрессора 1 с меньшим рабочим объемом сообщен с входом запасного резервуара 28 регулируемого объема (устройство программного управления торможением - ПУТ) через обратный клапан 29 параллельно воздухораспределителю вагона, установленному вместо запасного резервуара постоянного объема.

Резервуар 28 регулируемого объема имеет поршень 30 с уплотнителями двухстороннего действия который в резервуаре 28 образует полость 31 регулируемого объема с пружиной 32 и полость 33 упругого элемента. Полость 33 упругого элемента посредством крана 34 подключена к запасному резервуару 35, имеющему манометр 36 с градуировкой давления и метража и сообщенному с главной магистралью через обратный клапан 37, а через кран 38 сообщенному с атмосферой, в также с манометром 39 с градуировкой давления и объема.

Устройство работает в двух режимах: режим рекуперации при служебном торможении; режим ПУРС и ПУТ.

Режим рекуперации при служебном торможении. В поездном положении давление в пневмоцилиндре 5 соответствует среднему давлению положения органа 4 уп0 равления в точке А. Регулируемый дроссель 17 открыт максимально, объем резервуара 28 регулируемого объема регулируется подачей сжатого воздуха в полость 33 упругого элемента от запасного резервуара 35 по по5 казанию манометра 36 при помощи крана 34 в.соответствии с объемом тормозного цилиндра.

Во время езды при служебном торможении машинист локомотива дистанционно

0 изменяет давление в пневмоцилиндре 5, выбирая при этом давление в зависимости от скорости поезда. В результате шток пнев- моцилиндра 5 переводит орган 4 управления в положение А или А. Крутящий

5 момент колесных пар передается к компрессору 1 через редукторно-карданную передачу 2 и муфту 3. Компрессор начинает преобразовывать механическую энергию движения поезда в энергию сжатого воздуха. Сжатый

0 воздух от первой ступени 8 компрессора 1 поступает в распределительно-дросселирующее устройство 9, а через регулируемый дроссель 17 и обратный клапан 11 поступает в магистраль 10 рекуперативной энергии, да5 лее в резервуар 12. После завершения служебного торможения машинист выключает систему, устанавливая в магистрали заданное давление, далее процесс повторяется аналогично.

0Режим ПУРС и ПУТ. Перед скатыванием

отцепа (вагона) через горку на сортировочной станции составитель переводит орган 4 управления в положение А или А, в зависимости от наличия предварительных рас5 четных данных о маршруте скатывания отцепа и расстояния пути сортировочного парка, по которым будет скатываться вагон от места свободного ската до места назначения, а также от скорости и интервала пе0 реднего смежного отцепа. ПУТ настраивается резервуаром 28 регулируемого объема, вводя сжатый воздух в полость 33 упругого элемента от запасного резервуара 35 при помощи крана 34, контролируя

5 показания манометра давления и метража. При этом резервуар 35 через обратный клапан 37 сообщен с главной воздушной магистралью. При необходимости сброс давления из полости 33 упругого элемента осуществляется при помощи крана 38. При

этом поршень 30, перемещаясь в ту или иную сторону при помощи пружины 32 и полости 33 упругого элемента,устанавлива- ет в резервуаре 28 необходимый расчетный объем.

Заодно регулируется дроссель 17 на необходимую расчетную пропускную способность по шкале 18 с помощью ручки-стрелки и на расчетное давление по шкале 23 с помощью ручки-регулятора давления.

При свободном скатывании вагона через горку на сортировочных станциях механическая энергия движения крутящего момента угловой скорости колесных пар при помощи редукторно-карданной передачи 2 и муфты-коробки 3 передач передается к валу компрессора 1. Компрессор начинает преобразовывать механическую энергию угловой скорости колесных пар в энергию сжатого воздуха. Сжатый воздух с выхода 8 большего рабочего объема компрессора 1 поступает на вход ПУРС 9. Так как золотник 14 находится под действием пружины 26 в крайнем нижнем положении, то воздух поступает через регулируемый дроссель 17 в ПУРС 9, с выхода которого через клапан 11 в магистраль 10.

Если скорость вагона (отцепа) ниже расчетной, то производительность компрессора и пропускная способность дросселя равны, на выходе компрессора не создается нагрузка давления, соответствующая нагрузке на колесе вагона, Если скорость вагона становится выше расчетной, то производительность компрессора больше, чем пропускная способность дросселя, при этом создается аэродинамическое сопротивление. Давление воздуха на площади от- сечного золотника повышается, что способствует перемещению отсечного золотника 14, преодолевая упругую силу пружины, Перемещаясь, отсечной золотник закрывает выход. Начинает повышаться давление на выходе компрессора, Эта нагрузка способствует увеличению тормозной силы, которая влияет на колеса вагона. При достижении скорости, равной расчетной, давление воздуха, проходящего через дроссельную калиброванную трубку, выравнивает давление в полостях отсечного золотника. Это дает возможность под силой пружины переместить отсечной золотник в исходное положение, при котором открыт выход. Воздух выходит в атмосферу, соответственно снимается тормозная сила. При увеличении скорости отцепа от расчетной процесс повторяется аналогично.

Рабочий процесс программного управления торможения (ПУТ). Сжатый воздух с выхода ступени компрессора поступает в

резервуар регулируемого объема, дальнейшие рабочие процессы аналогичны рабочему процессу.

Применение тормозного управления 5 железнодорожного вагона дает возможность: осуществлять рекуперативное служебное торможение вагонов в поезде путем рекуперации кинетической энергии в пнев- моэнергию, сохранять ее в самом поезде

0 для дальнейшего использования; создать автономное, автоматическое рекуператив- но-компрессионное торможение с программным управлением регулировки скорости и торможения для использования на гороч5 ных сортировочных станциях, которым можно заменить сложные, дорогостоящие, энергоемкие замедлительные и ускорительные устройства, башмаки, имеющие сущест- венчые недостатки; уменьшить износ

0 тормозных колодок, бандажей колес, тем самым уменьшить загрязнение окружающей среды от железной пыли.

Формула изобретения

1. Рекуперативно-пневматический тор5 моз железнодорожного вагона, содержащий тормозной цилш.др, подключенный посредством воздухораспределителя к одной из разделенных поршнем полостей резервуара, причем указанная полость

0 резервуара подключена к выходу компрессора, кинематически связанного с колесной парой через муфту, орган управления которой установлен с возможностью взаимодействия с подпружиненным штоком

5 пневматического цилиндра, а управляющий вход воздухораспределителя подключен к тормозной магистрали, к которой через обратный клапан подключен запасной резервуар, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения эффективности устройства путем расширения диапазона режимов тормо- жения и осуществления рекуперации энергии торможения, оно снабжено регулируемым распределительно-дросселирую5 щим устройством, двумя дополнительными обратными клапанами, магистралью управления пневматическим цилиндром и рекуперативной магистралью, подключаемой к резервуару на локомотиве, имеющему на

0 входе обратный клапан, и двумя кранами, компрессор выполнен с двумя выходами разной производительности, а муфта скомбинирована с двухскоростной коробкой перемены передач, при этом распре5 делительно-дросселирующее устройство включает в себя корпус, в котором установлен отсечной золотник, разделяющий управляющую и регулирующую полости, регулируемый дроссель, через который управляющая полость подключена к входу

проходного канала, выход которого через первый обратный клапан подключен к рекуперативной магистрали и регулирующей полости, в которой установлены поршень с приспособлением для регулировки его положения и пружина, отжимающая золотник от поршня, выход большей производи- тельности компрессора подключен к управляющей полости распределительно- дросселирующего устройства, а выход меньшей производительности через второй дополнительный обратный клапан - к полости разделенного поршнем резервуара, подключенной к воздухораспределите0

5

лю и оборудованной пружиной, причем другая полость указанного резервуара посредством одного крана подключена к запасному резервуару, а посредством другого крана - к атмосфере.

2.Тормоз по п. 1,отличающийся тем, что входной вал муфты кинематически связан со средней частью колесной пары.

3.Тормоз по п. 1,отличающийся тем, что он снабжен двумя манометрами, первый из которых подключен к запасному резервуару, а второй - к подключаемой к запасному резервуару полости резервуара, разделенного поршнем.

Использование: в машиностроении и может быть использовано в тормозной системе железнодорожного вагона. Сущность изобретения: тормозное устройство содержит двухступенчатый компрессор (1), вал которого кинематически связан с осью колесной пары через редукторно-кардан- ную передачу (2) и муфту (3), орган (4) управления которой шарнирно соединен со штоком пневмоцилиндра (5), сообщенного с воздушной магистралью (6). Выход (8) компрессора сообщен с распределительно-дросселирующим устройством (9), а выход (27) /П через обратный клапан (29) - с резервуаром