Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездок

Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ж 55681

Класс 20 f, 49

Olt CAHI4E 30E,PETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро послР нющеи регистрации илооретений госплана при СйК СССР ". г.";;Щ -,11,г Я

П1тГ.;.,:.

1 ,11. g. Файн и В. Ф. Казанцев.

Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездов.

Заявлено 19 июня 1937 года в НКПС за % 568.

Опубликовано 30 сентября 1939 года.

Известны устройства на паровозе для создания постоянства тормозных усилий в поезде при полном служебном торможении независимо от скорости движения поезда. В указанных устройствах применен пружинный клапан, связанный рычагами с добавочной тормозной колодкой, работающей от дополнительного тормозного цилиндра (повторителя).

При нарастании с уменьшением скорости силы трения пружинный клапан сообщает главный резервуар с уравнительным резервуаром крана машиниста, вызывая этим частичный отпуск тормозов до величины, соответствующей регулировке клапана, рассчитанного на максимальное допускаемое тормозное усилие в тормозных вагонах.

Г1ри предлагаемом регуляторе давления за счет воздуха запасного резервуара создается при торможении на больших скоростях повышенное давление в тормозных цилиндрах, снижаемое постепенно с уменьшением скорости до давления, соответствующего произведенной ступени торможения. При этом для всех скоростей создается ностоянство тормозного усилия.

В предлагаемом регуляторе давления добавочная тормозная колодка связана или с поршнем, находящимся с одной стороны под. давлением воздуха уравнительной полости воздухораспределителя, перетекающего по другую сторону поршня в атмосферу перез щель, сечение которой регулируется взаимодействием поршня с коническим клапаном, или она связана с диференциальным поршнем, находящимся с одной стороны под давлением. воздуха уравнительной полости, а с другой стороны под давлением воздуха режимной камеры воздухораспределителя.

На чертеже изображены: обший вид регулятора по варианту 1(фиг. 1), схема присоединения регулятора по варианту 1 к тормозу сист. Матросова (фиг. 2), схема присоединения регулятора по варианту 1 к тормозу си ст. Шавгулидзе (фиг. 3), общи и вид регулятора по варианту Ц (фиг. 4),. схема присоединения регулятора по варианту II к тормозу сист. Матрсова (фиг, 5), схема присоединения регулятора по варианту IJ к тормозу сист. Шавгулидзе (фиг, 6).

Регулятор давления по варианту 1 (фиг. 1) состоит из приемной колодки а, поршня б, воздействующего на колодку а через рычаг г, и регулирующего поршня е. Колодка а связана со штоком поршня е рычагом д.

Работа регулятора заключается следующем. При торможении поезда ( воздух, идущий к тормозному ци- циндру, поступает в цилиндр поршня б, передвигает его и через рычаг г оказывает соответствующее давление на колодку а. Получаемая при этом сила трения колодки а по бандажу передается на рычаг д, который, в связи с показанным на чертеже устройством опор, независимо от направления вращения колеса (т. е. независимо от направления силы трения колодки а), будет поднимать поршень е вверх на любой скорости и при любой ступени торможения. Площадь нижнего седла поршня е сделана малой и поэтому как бы ни была мала сила трения колодки а по бандажу, эта сила будет достаточна, чтобы оторвать поршень от нижнего седла. При отрыве поршня е от нижнего седла происходит сообщение уравнительной полости к (фиг. 2) с атмосферой через щель 1, образуемую поршнем е и клапаном ж, причем площадь этой щели имеет максимальную величину в нижнем положении поршня и уменьшается при движении поршня вверх. В связи с тем, что воздух, идущий в тормозный цилиндр, по-, ступает в уравнительную полость к через калиброванное отверстие з и так как одновременно эта полость каналом 2 сообщается с атмосферой через щель 1, имеющую в каждый данный момент определенное сечение, то, как известно, давление в уравнительной полости будет какоето промежуточное, т. е. оно будет безусловно ниже давления в тормозном цилиндре и вместе с тем выше атмосферного. Это промежуточное давление зависит от площадей питательного калиброванного отверстия з и атмосферной щели 1. Пониженное давление в уравнительной полости вызывает перемещение уравнительного поршня с золотником влево, который производит сообщение запасного резервуара с тормозным цилиндром. Это происходит до тех пор, пока поднимающееся давление в тормозном цилиндре не вызовет увеличения промежуточного давления в уравнительной полости как за счет увеличения давления питания (через калиброванное отверстие з), так и за счет уменьшения площади атмосферной щели 1, так как с увеличением давления в тормозном цилиндре увеличивается сила трения колодки а, которая через описанную выше систему рычагов поднимает поршень е вверх, уменьшая этим самым площадь щели 1.

Описанный процесс будет протекать до тех пор, пока в уравнительной полости не установится давление произведенной ступени, так как в этом случае уравнительный золотник перекроет сообщение запасного резервуара с тормозным цилиндром. Таким образом, в уравнительной полости к, так же как и сверху поршня е при данном скоростном регуляторе, будет поддерживаться нормальное давление про.изведенной ступени торможения независимо от скорости движения поезда. Отсюда следует, что усилие, направленное вниз, производимое сжатым воздухом на поршень е при определенной ступени торможения, есть величина постоянная во все время процесса торможения.

Усилие, которое направлено вверх на поршень е, есть сила трения колодки а по бандажу. Таким образом, для равновесия поршня е требуется равенство между силой трения колодки а и силой давления сжатого воздуха. Выше бы ю выяснено, что сила давления сжатого воздуха при определенной ступени есть величина постоянная, поэтому для равновесия требуется, чтобы сила трения также была постоянна на всем тормозном пути. Известно, что коэфициент трения колодки по бандажу непостоянен и резко измемнется в зависимости от -скорости (при увеличении скорости коэфициент трения падает и, обратно, возрастает при уменьшении скорости).

Таким образом, для сохранения постоянства силы трения колодки по бандажу необходимо соответственно изменению коэфициента трения изменять давление на колодку.

Автоматика этого изменения в описываемом регуляторе протекает следующим образом. Ранее было разобрано, что для равновесия поршня е требуется, чтобы сила трения колодки а всегда равнялась постоянной величине давления ступени; в случае неравенства этих сил поршень е вы.ходит из равновесия и начинает перемещаться по направлению большей силы. По мере падения скорости в связи с увеличением коэфициента трения растет сила трения, которая поднимает поршень е вверх, уменьшая этим самым площадь атмосферной щели 1, а так как питательное отверстие з имеет постоянную площадь, то промежуточное давление в уравнительной полости увеличивается. Это избыточное давление, по отношению к ступени, передвигает уравнительный поршень вправо, и уравнительный золотник сообщает тормозный цилиндр с атмосферой, выпуская избыточное давление.

Этот процесс протекает во все .время торможения. В конце торможения сечение щели 1 может быть равно нулю (поршень е седлом сел на клапан ж). В этом случае давление в уравнительной полости и давление тормозного цилиндра будут одинаковы и равны давлению ступени торможения.

Предлагаемый регулятор давления может быть применен к любому прямодействующему тормозу, как например, к тормозу Шавгулидзе (фиг. 3). В этом случае понижение давления в камере м вызывает перемещение диференциальн ого поршня с золотником вправо, и последний сообщает запасный резервуар с тормозным цилиндром. Повышение давления в камере л по отношению к произведенной ступени торможения вызовет перемещение поршня с золотником влево и золотник сообщит тормозный цилиндр с атмосферой, выпустив избыточное давление.

Все процессы автоматического регулирования протекают в этом тормозе совершенно так же, как и в описанном выше тормозе Матросова.

Предлагаемый регулятор выполняет также функции грузового режима торможения.

Работа режима, в зависимости от нагрузки вагона, основана на прогибах надбуксовой рессоры тележки.

Регулятор крепится на кронштейне к буксе, а рычаг г грузового режима крепится к подрессоренной надбуксовой рессорной части тележки. Поэтому под влиянием нагрузки изменяется длина рычага г между осью вращения рычага z и точкой передачи усилия от рычага на колодку а, расстояние же между точкой приложения силы, т. е. между штоком поршня б и точкой передачи усилия рычага на колодку всегда остается постоянным.

В связи с этим усилие А на колодку определяется из уравнения (фиг. 1).

4.4 х (Ьх — C).P. 4 = ),Р.

Отсюда следует, что для создания одной и той же силы А нажатия на колодку при гру женом режиме потребуется, соответственно, больше давления в тормозном цилиндре, чем при порожнем режиме, так как Ьх при груженом режиме меньше, чем при порожнем.

Регулятор давления по варианту И (фиг. 4) состоит из приемной колодки а, поршня б, регуляторного поршня и и клапана к с пружиной.

Колодка а связана с клапаном к рычагом д. В штоке поршня и имеется сквозной канал 8, сообщающий до момента торможения пружинную полость м уравнительного поршня с атмосферой через выточку 4. Кроме того, в штоке поршня и имеются каналы 3, служащие для сообщения с атмосферой полости я при верхнем положении поршня и, при котором каналы 3 выходят из сальника л, а канал 7 соединяет полости я или о с нижней полостью поршня и.

Канал 9 соединяет полости у или р с верхней полостью поршня и.

Работа регулятора заключается в следующем, При торможении сила трения колодки а по бандажу передается через рычаг д на стержень клапана к. Клапан к, поднимаясь вверх, отрывается от штока поршня и, к которому был прижат пружиной, и садится на седло, закрывая этим самым сообщение канала 7 с атмосферой. Когда клапан к сядет на седло, при дальнейшем движении, его вверх, за счет силы трения ко- I лодки а по бандажу, происходит также отрыв поршня и от нижнего седла, благодаря чему воздух, идущий от левой части уравнительного поршня по каналу 9 канавки 2, поступает в канал 7 и далее в полость м. Таким образом, равновесие уравнительного поршня в нарушается, так как влево на него, кроме пружины, давит поступающий сжатый воздух, в связи с чем поршень в вместе с золотником передвигается влево, сообщая запасный резервуар с тормозным цилиндром, вызывая этим самым повышение давления в тормозном цилиндре.

Совершенно очевидно, что разница в давлениях сжатого воздуха между левой и правой частью уравнительного поршня, а следовательно, соответственно между верхней и нижней полостью поршня и, равна ступени торможения. Объясняется это тем, что перекрытие питания тормозного цилиндра происходит тогда, когда давление в левой части полости у уравнительного поршня может передвинуть последний с золотником на определенную величину вправо. Таким образом, давление, которое потребовалось для того, чтобы сжать пружины на определенную величину,,образуя перекрышу питания, есть давление данной ступени торможения.

Далее процесс автоматического регулирования давления в тормозном цилиндре протекает следующим образом. По мере падения скорости растет коэфициент трения колодки а

«о бандажу, а следовательно, растет и сила трения. Когда сила трения колодки а начнет преодолевать разницу давления верхней и нижней полостей поршня и, последний начнет подниматься кверху, производя вначале разобщение верхней полости поршня и от нижней, сообщаемых до этого через канавку 2. Затемпри дальнейшем подъеме поршня вверх каналы 8 выйдут из сальника л и полость м сообщится с атмосферой через каналы 7, 8 и 3. Понижение давления в правой полости уравнительного поршня нарушит его. равновесие, и он переместится вправо, сообщая тормозный цилиндр с атмосферой. Это сообщение буде-; происходить до тех пор, пока понижающее давление в тормозном цилиндре соответственно для данной ступени торможения не снизит силу трения колодки а по бандажу до равновесия ее, или несколько ниже, с силой, образуемой разницей давления между верхней и нижней полостями поршня и. При этом поршень и начнет опускаться вниз, и шток, уходя в сальник л, разобщит отверстия з от атмосферы, вследствие чего прекратится падение давления в правой полости уравнительного поршня, а вместе с этим прекратится сообщение тормозного цилиндра с атмосферой и т. д.

В конце торможения давление в тормозном цилиндре может быть доведено да давления данной ступени торможения. Это произойдет тогда,. когда в правой полости уравнительного поршня давление будет равно нулю.

Регулятор по варианту 11 выполняет функции грузового режима торможения так же, как и регулятор ио варианту 1.

Предлагаемый регулятор контро. лирует также изменение коэфициентг сцепления колеса с рельсом. Основано это свойство на следующем..

Как известно, коэфициент сцепления колеса с рельсом уменьшается с ув-:-личением скорости, только значительно меньше, чем коэфициент тре-ния колодки по бандажу. Таким образом, для полного использования тормозного эффекта и во избежание заклинивания колес необходимо, чтобы и сила трения колодки по бандажу изменялась соответственно изменению коэфициента сцепления колеса с рельсом. Иными словами, необходимо, чтобы сила трения Q колодки, при которой наступает равновесие в системе регулятора, соответственно уменьшалась с увеличением скорости.

Получается это вследствие следующего (фиг. 4).

Обозначим:

Q — сила трения

S — верхняя площадь поршня и

S, — нижняя площадь поршня и

P, — давление сверху поршня

P, — давление снизу поршня

Алгебраическое уравнение равновесия регулятора будет иметь вид:

Q 1 1 Р2 2 °

-Ранее выяснено, что

Р,— Р,= а (пост. вел.), отсюда

Р,=Р, — а.

Следовательно

Q =- Р1S, — ((Р, — а) 5г1 и

Q = P1 (S1 — S )+aS,.

S — S — величина постоянная; обозначим ее через в в (так как S, больше S,), aS — также величина постоянная, и только Р, — величина переменная и возрастает с увеличением скорости. Таким образом, будет уменьшаться с увеличением Р„ что видно из окончательно получаемой формулы

Q=аЬ; — вР,, Соотношением площадей S и S2 можно так подобрать необходимую величину силы трения Q с ростом давления Р,, чтобы это изменение соответствовало изменению коэфициента сцепления колеса с рельсом.

На фиг. 6 чертежа показано присоединение регулятора к тормозу сист. Шавгулидзе. B этом случае к тормозу добавляется поршень и (или диафрагма), связанный с диференциальным поршнем распределителя. Плошадь поршня и выбирается.с таким расчетом, чтобы при давлении в левой полости о поршня и равном нулю давление в тормозном цилиндре установилось нормальное.

При повышении давления в полости о. соответственно, будет увеличиваться давление в тормозном цилиндре, так как давление, которое поступает в эту полость, создает усилие на поршень и, направленноевправо. В связи с этим система поршней перемещается в правую сторону, и золотник сообщает запасный резервуар с тормозным цилиндром

Совершенно очевидно, что равновесие может наступить только тогда, когда давление в правой полости р будет выше давления полости о на величину произведенной ступени торможения.

Так как полость о связана с нижней полостью поршня и через канал 7, то процессы увеличения и уменьшения давления в тормозном цилиндре в связи с изменением силы трения Q от скорости будут проте-кать совершенно так же, как в описанном выше тормозе Матросова.

Предмет изобретения.

Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездов„ включающий в себе дополрительный тормозный цилиндр (повторитель), воздействующий на добавочную тормозную ко.лодку, отличающийся тем,. что тормозная колодка связана с поршнем, находящимся с одной стороны под давлением воздуха уравнительной полости воздухораспределителя, перетекающего по другую сторону поршня в атмосферу чере: щель, сечение которой регулируется взаимодействием поршня с коническим клапаном, и.ли тормозная колодка связана с диференциальным поршнем, находящимся с одной стороны под давлением воздуха уравнительной полости, а с другой стороны — под давлением воздуха режимной камеры воздухораспределителя.

Е авторскому свидетельству Д. С. Файв и В. Ф. Базанцева № 55631

Ш Га

J t тл:; "" "

Ilail p

Г !

J p

j

Тли. арт. «Сов. печ Зак. ¹ 8637 — 450