Вагонный замедлитель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Бобков Владимир Иванович(72) Автор Бобков Владимир Иванович(73) Патентообладатель Бобков Владимир Иванович(57) Вагонный замедлитель, содержащий тормозные балки с тормозными шинами, закрепленными по обе стороны от ходового рельса на рычагах, отличающийся тем, что содержит закрепленную на основании стойку, к которой на осях прикреплены рычаги,шарнирно связанные между собой тягами и осями, стакан, в котором с возможностью ограничения бокового смещения расположен ходовой рельс, выполненный с возможностью регулируемой просадки при помощи ограничителя просадки рельса с упором, связанного с электрогидравлическим приводом, каждая тормозная балка закреплена на рычаге при помощи шипа, установленного в пазу рычага, а в каждую тормозную балку вкручен зашплинтованный регулировочный винт для изменения раствора тормозных шин. Вагонный замедлитель относится к транспортному машиностроению, в частности к путевым устройствам железнодорожного транспорта, предназначен для регулирования 18434 1 2014.08.30 скорости скатывания вагонов на автоматизированных и механизированных сортировочных горках. Известен вагонный замедлитель, включающий тормозные балки с шинами, смонтированными по обе стороны от ходового рельса и связанными посредством рычажной системы, с весовым принципом торможения - клещевидно-весовой замедлитель КВ-3 1, с. 37,39, 109, 5, с. 133. Замедлитель КВ-3 имеет цельносварную раму, на которой размещена тормозная система (неподвижная внутренняя балка, поворачивающаяся вокруг оси наружная балка с подпорной шиной). Подъем и опускание рамы выполняется вертикальными пневматическими цилиндрами, корпуса и поршни которых соединены с концами одноплечих и двуплечих рычагов. Сплошные балки длиной 7,6 м крепятся к рычагам при помощи вертикальных прижимных болтов, регулировка производится регулировочными болтами, выкручивающимися из рычагов и фиксирующимися контргайкой. Монтируется замедлитель на деревянных брусьях 1, с.40 и устанавливается на фундаментные железобетонные балки. При наезде вагона на подпорную шину, поднятую на 24 мм над головкой рельса, шина начинает опускаться. В результате тормозные балки сближаются и сжимают колеса с силой, в 2,4 раза превосходящей нагрузку на эти колеса. На практике при давлении воздуха 0,65 МПа лишь для вагонов массой до 40-50 т соблюдается весовой режим торможения, соответствующий номинальному значению 1,с. 75. Для исключения выдавливания вагона при торможении коэффициент силовой передачи Кс должен быть менее 2,8 1, с. 107, что ограничивает возможность увеличения тормозной мощности за счет увеличения Кс. Для работы замедлителя необходимо поднять раму вместе с вагоном, давление в цилиндрах всегда максимальное, в результате у замедлителя самая большая энергоемкость. Для большого коэффициента силовой передачи необходим длинный рычаг, в результате у замедлителя самая большая глубина залегания. Применение длинной сплошной балки дает фиксированную тормозную мощность, что приводит к избыточности тормозной мощности при проектировании. Наиболее близким техническим решением к предложенному является пневмогидравлический вагонный замедлитель ВЗПГ-ВНИИЖТ (прототип) 1, с. 197-204, включающий тормозные балки с шинами, смонтированными по обе стороны от ходового рельса и связанными посредством рычажной системы. Тормозные балки с шинами установлены на одноплечих рычагах первого рода, имеющих общий, далеко отнесенный относительно шин силовой шарнир, что приближает взаимное расположение рабочих поверхностей тормозных шин к параллельному. Позволяет одним механизмом обеспечить три положения опущенное (ОП), подготовленное к торможению (ПП) и заторможенное (ЗП), перевод замедлителя из одного положения в другое осуществляется гидравлическими цилиндрами с коэффициентом силовой передачи Кс 0,5, управляемыми пневмогидравлическим приводом, создающим в гидросистеме высокое давление до 16 МПа. Сочлененные балки длиной 2,2-2,5 м 1, с. 189 к рычагам крепятся при помощи вертикальных прижимных болтов, регулировка производится регулировочными болтами, выкручивающимися из рычагов и фиксирующимися контргайкой. Монтируется замедлитель на деревянных брусьях и устанавливается на фундаментные железобетонные балки. Эффективность торможения зависит от давления в цилиндрах, которое регулируется электропневматическими клапанами, общими для всего замедлителя или группы замедлителей 1, с. 208, потребная тормозная мощность (ступень торможения) задается оператором или системой автоматического роспуска составов (АРС) в зависимости от веса вагона,всего четыре ступени торможения, каждой ступени соответствует диапазон давлений 1,с. 37 1 - 0,12-0,25 2 - 0,3-0,42 3 - 0,48-0,6 4 - более 0,6 МПа. Инерционность системы управления не позволяет реализовать преимущества кинематической схемы в достижении быстродействия, время затормаживания и растормаживания по 0,7 с 1, с. 200. Пневмо-гидропривод замедлителя ВЗПГ - ответственный и 2 18434 1 2014.08.30 достаточно сложный элемент конструкции его изготовление и эксплуатация требуют тщательного ухода, высокого качества, что связано с повышенными трудозатратами 1,с. 206. Ошибка при выборе ступени торможения может привести к выдавливанию вагона. При шарнирном соединении балок нажимных замедлителей от 10 до 40 силовых цилиндров не выполняют полезной работы, а при торможении длинной четырехосной тележки два средних колеса сжимаются с усилиями, примерно в 1,5 раза меньшими, чем крайние колеса 1, с. 189-191. Чем выше захват колеса тормозными шинами, тем эффективней торможение 1, с. 116, чем уже бандаж колеса, тем выше захват тормозных шин и сильнее усилие нажатия, что дает большой коэффициент вариации тормозной мощности. Применение сочлененных балок длиной 2,2-2,5 м позволяет подбирать тормозную мощность при проектировании, но в широких пределах, что приводит к избыточности тормозной мощности. Известные вагонные замедлители имеют ряд общих недостатков 1. Для торможения вагонов энергия сжатого воздуха противопоставляется энергии вагона, в результате замедлители имеют большую энергоемкость, большой расход энергоресурсов на работу замедлителей требует поддержания чрезмерно мощного компрессорного хозяйства для механизации и автоматизации сортировочных горок необходим комплекс устройств компрессорная, воздухосборники, воздухопроводная сеть, управляющая аппаратура и вагонные замедлители, на долю горочных механизмов и воздухоснабжения приходится примерно 70 всех затрат на техническое оснащение горок 1, с. 6 наиболее ненадежными в обслуживании устройствами является замедлители и управляющая аппаратура, на долю компрессоров приходится 65 отказов 1, с. 72 при оттормаживании замедлителей создается сильный шум, максимальные спектральные составляющие которого лежат в области наибольшей чувствительности уха человека,допустимый эквивалентный уровень шума замедлителей как объектов наружной установки составляет 82 дБ, такое его значение обеспечивается только на второй ступени, а на четвертой превышает норматив на 15-201, с. 192, 193. 2. Использование общей для всего замедлителя управляющей аппаратуры приводит к тому, что разрыв воздухо- или маслопровода, повреждение управляющих клапанов вызывают полный выход из строя всей конструкции 1, с. 69, приводя к полной потере тормозной мощности. 3. Большой коэффициент вариации тормозной мощности и низкое быстродействие дают большую погрешность в скорости выхода отцепов из тормозной позиции 1, с. 186. 4. При регулировке замедлителей необходимо отпустить вертикальный прижимной балочный болт, расконтрогаить регулировочный болт, отрегулировать раствор тормозных шин и закрепить все в обратном порядке, что делает трудоемким процесс регулировки замедлителей. 5. Крепление станины замедлителей к деревянным брусьям приводит к увеличению глубины залегания замедлителей относительно уровня головки рельса (УГР), требует дополнительных затрат на изготовление и обслуживание водоотводов, снижает жесткость основания пути, а также может привести к необходимости замены замедлителя по состоянию шпал. Недостатками известных вагонных замедлителей являются большая стоимость технического оснащения горок, высокая энергоемкость, низкая надежность, трудоемкость обслуживания, большая шумность, возможность выдавливания вагона, большая погрешность в скорости выхода вагонов из замедлителя. Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, - разработка конструкции вагонного замедлителя, позволяющей снизить стоимость технического оснащения горок,энергоемкость и шумность замедлителей, упростить техобслуживание, повысить надежность, безопасность и точность регулировки скорости вагонов. 3 18434 1 2014.08.30 Поставленная задача решается за счет того, что вагонный замедлитель имеет тормозные балки с тормозными шинами, закрепленными по обе стороны от ходового рельса на рычагах, причем содержит закрепленную на основании стойку, к которой на осях прикреплены рычаги, шарнирно связанные между собой тягами и осями, стакан, в котором с возможностью ограничения бокового смещения расположен ходовой рельс, выполненный с возможностью регулируемой просадки при помощи ограничителя просадки рельса с упором, связанного с электрогидравлическим приводом, каждая тормозная балка закреплена на рычаге при помощи шипа, установленного в пазу рычага, а в каждую тормозную балку вкручен зашплинтованный винт для изменения раствора тормозных шин. Изложенная сущность изобретения поясняется фигурой, на которой представлен схематический разрез замедлителя. Звено фигуры содержит тормозные балки 1 с тормозными шинами 17, закрепленными на рычагах 2, шарнирно связанных между собой тягами 3 с помощью осей 4, 5, крепятся к стойке 6 на осях 7. Управляемый ограничитель просадки рельса 8 ограничивает движение оси 5 вниз через упор 9. Боковое смещение рельса ограничивается стаканом 10 и направляющей стойкой 11. Регулировочный болт 12 зафиксирован стопором 13 через пружину 14 и застопорен шплинтом 15. Шип балки 16 установлен в паз рычага. Ограничитель просадки 8, стойки 6 и 11 крепятся к железобетонному основанию 18. Звенья соединяются при помощи тормозных шин 17. Кинематическая схема позволяет одним механизмом обеспечить три положения опущенное (ОП), подготовленное к торможению (ПП) и заторможенное (ЗП). При пропуске локомотива, положение ОП, ограничители просадки рельса 8 всех звеньев замедлителя находятся в крайнем верхнем положении, балки 1 относительно рельса находятся в опущенном положении. Для перевода замедлителя в положение ПП ограничители просадки рельса 8 устанавливаются в среднее положение, проходящие колеса проседают вместе с рельсом до ограничителя, при этом раствор тормозных шин немного больше максимально возможной ширины бандажа колеса. Для перевода замедлителя в положение ЗП ограничители просадки рельса опускаются в крайнее нижнее положение, проходящее колесо проседает вместе с рельсом, но не достает до ограничителя, а кладется на ось 5, через тяги 3 и рычаги 2 создается усилие нажатия тормозных шин на колесо, пропорциональное весу вагона, в результате воздействия сил трения, возникающих между тормозными шинами и боковыми поверхностями колес, происходит снижение скорости движения вагона, тормозят только те звенья, где находится колесо, для независимой работы звеньев между рычагом 2 и стопором 13 установлена пружина 14. Перевод замедлителя из положения ОП в ПП и обратно происходит до начала роспуска или после его окончания, без вагонов на замедлителе. Перевод замедлителя из ПП в ЗП и обратно может происходить как с вагоном,так и без. При переводе замедлителя из ПП в ЗП вес вагона будет ускорять опускание ограничителя просадки рельса 8 на тех звеньях, где находятся колеса. При переводе замедлителя из ЗП в ПП необходимо поднять ограничитель просадки рельса 8 до упора 9 и создать усилие, равное нагрузке от колеса, на тех звеньях, где находятся колеса, свободные звенья перейдут в положение ПП без нагрузки, при движении вагона колесо будет заезжать на расторможенное звено. Минимальная скорость движения вагона по замедлителю 6,2 км/ч (1,72 м/с) 1, с. 23. В качестве ограничителя просадки рельса используем гидравлический домкрат с контролем положения штока, управляемый гидравлическим насосом с электрическим приводом двустороннего действия. Совокупность отличительных признаков заявляемого технического решения позволяет получить ряд ранее неизвестных эффектов 1. Применение отдельных шарниров рычагов позволяет установить параллельное взаимное расположение рабочих поверхностей тормозных шин при торможении и практиче 4 18434 1 2014.08.30 ски горизонтальное перемещение балок при переводе замедлителя в различные положения, а также увеличить эффективность взаимодействия тяг с рычагами. 2. Применение проседающего рельса позволяет получить усилие сжатия колеса тормозными шинами только от веса вагона,а управление замедлителем производить практически без нагрузки ограничением просадки рельса образует обратную связь колесо, рельс - тормозные шины, что позволяет использовать большой коэффициент силовой передачи Кс без риска выдавливания вагона (повышает безопасность торможения) ограничивает длину звена по балкам, каждое звено укладывается в путь вместо шпалы, при эпюрах укладки шпал 1600-2000 шт/км 4, с. 28 и допустимом отклонении от эпюрного положения 40 мм 3, с. 40, длина одного звена по балке составит 460-665 мм,что позволяет более точно подбирать необходимую тормозную мощность при проектировании, позволяет тормозить каждое колесо независимо от количества и ширины бандажа других колес требует увеличения жесткости основания пути (исключить просадку шпал), для использования допустимой просадки рельса 30 мм на работу кинематической схемы 2,с. 124, применено железобетонное основание 4, с. 46, позволяющее уменьшить глубину залегания, стабилизировать положение каждого звена, исключить замену замедлителя по состоянию шпал требует стабилизации ширины колеи с возможностью вертикального перемещения рельса, применено крепление рельса в стакане, установленном в направляющей стойке. 3. Кинематическая схема позволяет получить нужный коэффициент силовой передачи Кс, варьируя длинной тяги, длиной рычага и углом приложения тяг к рычагам. 4. Работа тяг на складывание позволяет выше браться за колесо слабее, чем ниже (чем уже бандаж колеса, тем больше просадка колеса, тем выше его захват тормозными шинами, но меньше усилие сжатия тормозных шин), что позволяет снизить коэффициент вариации тормозной мощности. 5. Применение в качестве управляемого ограничителя просадки рельса гидравлического цилиндра позволяет применять высокое давление, что резко уменьшает габариты цилиндра, электрогидравлический привод снижает инерционность управляющей аппаратуры, работа гидравлического насоса происходит без нагрузки, все это позволяет повысить быстродействие и понизить шумность замедлителя. 6. Расход энергоресурсов идет только на управление замедлителем, которое при движении вагона происходит практически без нагрузки, малые габариты цилиндров и малый ход штока позволяют значительно уменьшить энергоемкость, а применение электрогидравлического привода позволяет отказаться от дорогостоящего и ненадежного компрессорного оборудования. 7. Внезапным отказам подвержен только управляемый ограничитель просадки рельса,другие детали выходят из строя вследствие постепенных износов, и их появление прогнозируется методами диагностирования. При невозможности опустить ограничитель просадки рельса, при затормаживании, тормозная мощность замедлителя снизится на тормозную мощность половины двух рельсового звена. При невозможности поднять ограничитель просадки рельса, при свободном пропуске вагонов, неисправное звено будет их затормаживать на тормозную мощность половины двух рельсового звена. Применение отдельного для каждого звена управляющего упора обеспечивает высокую надежность, нет деталей, подверженных внезапным отказам, приводящих к полной потере тормозной мощности. 8. Для регулировки раствора тормозных шин необходимо вытащить шплинт, отрегулировать раствор тормозных шин и вставить шплинт, что упрощает процесс регулировки замедлителя. 5 18434 1 2014.08.30 Применение заявляемого вагонного замедлителя позволяет значительно уменьшить энергоемкость тормозных средств, отказаться от дорогого, сложного и ненадежного компрессорного хозяйства, избавиться от избыточности тормозной мощности, чем существенно снизить затраты на автоматизацию, механизацию и эксплуатацию сортировочных горок, повысить надежность и точность регулировки скорости вагонов, исключить выдавливание вагонов, чем значительно уменьшить степень риска повреждений вагонов и грузов в результате соударений и сходов с пути, понизить шумность процесса торможения и упростить техническое обслуживание тормозных средств на сортировочной горке. Источники информации 1. Шейкин В.П. Эксплуатация механизированных сортировочных горок. - М. Транспорт, 1992. - С. 6, 23, 37, 39, 40, 69, 72, 75, 107, 116, 186, 189-193, 197-204, 206, 208. 2. Требования к техническому обслуживанию и ремонту устройств сигнализации, централизации и блокировки механизированных и автоматизированных сортировочных горок. Стандарт организации СТП 09150.19.065-2007. Белорусская железная дорога. Минск. - С. 124. 3. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. - М. Транспорт,1972. - С. 40. 4. Амелин С.В., Дановский Л.М. Путь и путевое хозяйство. - М. Транспорт, 1972. С. 28, 46. 5. Модин Н.К. Механизация и автоматизация станционных процессов. - М. Транспорт 1985. - С. 133. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6