Спосіб гальмування локомотива та система для його здійснення

Реферат: Спосіб гальмування локомотива полягає у наступному: за допомогою гальмівної системи здійснюють гальмування локомотива - компресором нагнітають у головний резервуар стиснене повітря, яке по живильній магістралі надходить до крана машиніста. Краном машиніста сполучають головні резервуари і живильну магістраль з гальмівною магістраллю, а з неї повітря подають до розподільника повітря і запасного резервуара. При подачі стисненого повітря в гальмівний циліндр поршень з штоком рухається праворуч, важільною передачею при цьому притискають башмак з гальмівною колодкою до колеса. Стиснене повітря з гальмівного циліндра через розподільник повітря та зворотний клапан стравлюють у сильфон. При наступному гальмуванні спрацьовує регульований клапан, яким сполучають гальмівну колодку з сильфоном, за допомогою якого акумульоване повітря по гумовому трубопроводу через виконані в гальмівній колодці отвори та жолобоподібні канали подають в зону контакту "гальмівна колодка - колесо", охолоджують його і відносять продукти зносу у довкілля. Винаходом також передбачена система гальмування локомотива. UA 109064 C2 (12) UA 109064 C2 UA 109064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до залізничного транспорту та може бути використаний при експлуатації гальмівної системи та у конструкції екіпажної частини локомотива. Відомий спосіб гальмування локомотива, який полягає у наступному: за допомогою гальмівної системи здійснюють гальмування локомотива - компресором нагнітають у головний резервуар стиснене повітря, яке по живильній магістралі надходить до крана машиніста, краном машиніста сполучають головні резервуари і живильну магістраль з гальмівною магістраллю, а з неї повітря подають до розподільника повітря і запасний резервуар, при подачі стисненого повітря в гальмівний циліндр поршень з штоком рухається праворуч, важільною передачею при цьому притискають башмак з гальмівною колодкою до колеса, після закінчення процесу гальмування стиснене повітря з гальмівного циліндра стравлюють у довкілля [1]. Даний спосіб гальмування локомотива вибрано за найближчий аналог. Недоліком відомого способу є: 1. Неефективне використання стисненого повітря, яке з гальмівних циліндрів стравлюють у довкілля. 2. При гальмуванні, внаслідок сил тертя, місце контакту колеса з гальмівними колодками нагрівається. Збільшення температури в контакті призводить до зміни фізико-механічних властивостей фрикційної пари "гальмівна колодка - колесо". При цьому відбувається деформація металу або його швидкий знос. Унаслідок малої площі фактичного контакту, недостатнього тепловідведення із зони тертя і температурних спалахів відбувається виникнення на поверхні тертя гальмівних колодок підвищення середніх температур, ніж на колесі, при яких додатково знижується міцність матеріалу колодки, і метал піддається інтенсивним пластичним деформаціям [2]. У таких умовах тертя відбувається швидкий тепловий знос поверхонь колеса і гальмівної колодки. При цьому швидкість зносу визначається виникненням і розвитком високої температури в зоні тертя. 3. Чавунні мікрочастки, що утворюються в процесі зносу, в зоні тертя гальмівної колодки і колеса є відносно великими, що призводить до збільшення інтенсивності зносу в зоні контакту "гальмівна колодка - колесо", а їх переміщення в зоні тертя в процесі руху знижує коефіцієнт тертя гальмової колодки об поверхню катання колеса. Це впливає на зменшення ефективності механічного гальмування і збільшення гальмівного шляху, що знижує безпеку руху. 4. У зв'язку з цим, основна проблема полягає в тому, що гальмівні колодки швидко зношуються, це знижує безпеку руху поїзда по перегону (спуску) і збільшує витрати на їх обслуговування в експлуатації при їх заміні і виготовленні. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу гальмування локомотива шляхом ефективного використання стисненого повітря, яке стравлюють з гальмівного циліндра, та охолодження гальмової колодки й робочої поверхні колеса, віднесення продуктів фрикційного зносу з контакту "гальмівна колодка - колесо", що приведе до поліпшення трибологічних характеристик контакту, зменшення зносу гальмівної колодки та підвищення ефективності гальмування. Поставлена задача вирішується тим, що у способі гальмування локомотива, який полягає у наступному: за допомогою гальмівної системи здійснюють гальмування локомотива компресором нагнітають у головний резервуар стиснене повітря, яке по живильній магістралі надходить до крана машиніста, краном машиніста сполучають головні резервуари і живильну магістраль з гальмівною магістраллю, а з неї повітря подають до розподільника повітря і запасного резервуара, при подачі стисненого повітря в гальмівний циліндр поршень з штоком рухається праворуч, важільною передачею при цьому притискають башмак з гальмівною колодкою до колеса, відповідно до винаходу, стиснене повітря з гальмівного циліндра через розподільник повітря та зворотний клапан стравлюють у сильфон, при наступному гальмуванні спрацьовує регульований клапан, яким сполучають гальмівну колодку з сильфоном, за допомогою якого акумульоване повітря по гумовому трубопроводу через виконані в гальмівній колодці отвори та жолобоподібні канали подають в зону контакту "гальмівна колодка - колесо", охолоджують його і відносять продукти зносу у довкілля. Спосіб гальмування локомотива реалізується наступним чином. За допомогою гальмівної системи здійснюють гальмування локомотива. Компресором нагнітають у головний резервуар стиснене повітря, яке по живильній магістралі надходить до крана машиніста. Краном машиніста сполучають головні резервуари і живильну магістраль з гальмівною магістраллю, а з неї повітря подають до розподільника повітря і запасний резервуар. При подачі стисненого повітря в гальмівний циліндр поршень з штоком рухається праворуч, важільною передачею при цьому притискають башмак з гальмівною колодкою до колеса. Після закінчення процесу гальмування стиснене повітря з гальмівного циліндра через розподільник повітря та зворотний клапан стравлюють у сильфон. При наступному гальмуванні 1 UA 109064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спрацьовує регульований клапан, яким сполучають гальмівну колодку з сильфоном, за допомогою якого акумульоване повітря по гумовому трубопроводу через виконані в гальмівній колодці отвори та жолобоподібні канали подають в зону контакту "гальмівна колодка - колесо", охолоджують його і відносять продукти зносу у довкілля. Відома система гальмування локомотива, що містить компресор, сполучений із живильною магістраллю через головний резервуар, який з'єднано із гальмівною магістраллю та гальмівним циліндром, поршень та шток, розташовані у гальмівному циліндрі, який з'єднаний через розподільник повітря із запасним резервуаром, гумовий трубопровід, важільну передачу, призначену для притискання до колеса башмака і гальмівної колодки стандартної форми з жолобоподібними каналами [1] - найближчий аналог. Недоліком відомої системи гальмування локомотива є низька ефективність використання стисненого повітря, яке з гальмівних циліндрів стравлюється в довкілля, підвищене нагрівання контакту робочих поверхонь фрикційних елементів гальмівної системи, що призводить до підвищеного їх зносу та зменшення безпеки руху. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення системи гальмування локомотива шляхом введення до її конструкції елемента для ефективного використання стисненого повітря, яке стравлюється з гальмівного циліндра, та охолодження гальмової колодки й робочої поверхні колеса за рахунок виконання у конструкції гальмівної колодки отворів. Поставлена задача досягається тим, що систему гальмування локомотива, що містить компресор, сполучений із живильною магістраллю через головний резервуар, який з'єднано із гальмівною магістраллю та гальмівним циліндром, поршень та шток, розташовані у гальмівному циліндрі, який з'єднаний через розподільник повітря із запасним резервуаром, гумовий трубопровід, важільну передачу, призначену для притискання до колеса башмака і гальмівної колодки стандартної форми з жолобоподібними каналами, відповідно до винаходу, розміщено сильфон, який з одного боку з'єднаний із гальмівним циліндром зворотним клапаном, а з іншого - через регульований клапани із гальмівною колодкою, в якій паралельно робочій поверхні тертя у горизонтальній площині виконані повздовжні та поперечні канали, які сполучено із робочою поверхнею тертя через вертикальні канали та отвори на ній, розташовані на перерізі жолобоподібних каналів на поверхні тертя. Таке рішення дозволить зменшити знос гальмівної колодки й колеса та підвищити безпеку руху. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображено: фіг. 1 - система гальмування локомотива; фіг. 2 - гальмівна колодка; фіг. 3 - вид А фіг. 2; фіг. 4 - графік залежності температури гальмівної колодки від часу натиснення колодок; фіг. 5 - графік залежності сили протитиску Q від глибини h отворів гальмівної колодки. Система гальмування локомотива містить компресор 1, сполучений через головний резервуар 2, живильну магістраль 3, кран машиніста 4 із гальмівною магістраллю 5, а через розподільник повітря 6 - із гальмівним циліндром 7, який містить поршень 8 та шток 9, та постачає повітря з запасного резервуара 10, гальмівний циліндр 7 сполучено із сильфоном 11, який має зворотний клапан 12 та регулюючий клапан 13, гумовий трубопровід 14, важільну передачу 15 сполучену із башмаком 16, гальмівну колодку 17, в якій виконані жолобоподібні канали 18 та отвори 19 (фіг. 2), колесо 20, кран для екстреного гальмування 21. Система гальмування локомотива функціонує наступним чином. Компресор 1 нагнітає в головний резервуар 2 стиснене повітря, яке по живильній магістралі 3 надходить до крана машиніста 4. Кран машиніста сполучає головні резервуари 2 і живильну магістраль 3 з гальмівною магістраллю 5. Перед відправленням поїзда гальмо заряджають, для чого ручку крана машиніста 4 ставлять у відпускне положення (фіг. 1), при якому повітря з головного резервуара 2 по живильній магістралі 3 через кран машиніста 4 надходить у гальмівну магістраль 5 і далі через розподільник повітря 6 - у запасний резервуар 10. При цьому гальмівний циліндр 7 через розподільник повітря 6 та зворотний клапан 12 сполучається з сильфоном 11, в якому акумулюється стиснене повітря. Зворотний клапан 12 забезпечує переміщення стисненого повітря тільки в одному напрямку з гальмівного циліндра 7 у сильфон 11 та запобігає руху повітря у протилежному напрямку. Для гальмування поїзда ручку крану машиніста 4 переводять в гальмівне положення, живильна магістраль 3 відключається, а гальмівна магістраль 5 через кран 4 сполучається з атмосферою Am. При пониженні тиску в магістралі 5 розподільник повітря 6 приходить у дію, роз'єднує гальмівний циліндр 7 з сильфоном 11 і сполучає його із запасним резервуаром 10, 2 UA 109064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 наповненим стисненим повітрям. При подачі стисненого повітря у гальмівний циліндр 7 поршень 8 зі штоком 9 рухається праворуч, важільна передача 15 при цьому притискає башмак 16 з гальмівною колодкою 17 до колеса 20. Далі спрацьовує регулюючий клапан 13 сильфона 11, і стиснене, акумульоване повітря через гумовий трубопровід 14 під тиском подається у отвори 19 (фіг. 2) гальмівної колодки 17. Це сприяє охолодженню контакту "гальмівна колодка колесо" та віднесенню по жолобоподібних каналах 18 (фіг. 3) продуктів фрикційного зносу у навколишнє середовище. Для відпуску гальма ручку крана машиніста 4 ставлять в відпускне положення. Живильна магістраль 3 сполучається з гальмівною магістраллю 5, внаслідок чого тиск в ній підвищується, і розподільник повітря 6 через зворотний клапан 12 сполучає гальмівний циліндр 7 з сильфоном 11, а магістраль 5 - із запасним резервуаром 10. При цьому у сильфоні 11 акумулюється стиснене повітря. В разі відкриття у вагоні крана для екстреного гальмування (стоп-крана) 21 гальма автоматично приходять до дії. При гальмуванні температура гальмівної колодки 17 змінюється від Т1 до Т2 в залежності від часу t (фіг. 4). Результати експериментів показали, що при відсутності охолодження контакту залежність температури Т від часу t має лінійний зростаючий характер. При подачі у отвори 19 гальмівної колодки 17 стисненого повітря, змінюється крива залежності температури Т гальмівної колодки 17 від часу t натиснення гальмівних колодок 17 (фіг. 4). Збільшення діаметрів d отворів 19 до деякої величини призводить до зменшення температури Т в контакті. Доцільно отвори виконувати від 2 мм до 8 мм, подальше підвищення діаметра отворів 19 не впливатиме на температурні характеристики гальмівної колодки 17. При подачі стисненого повітря між гальмівною колодкою 17 та колесом 20 виникає сила протитиску Q. Необхідно, щоб сила протитиску Q не погіршувала гальмівні характеристики рухомого складу. Для цього необхідно регулювати діаметри d та глибину h отворів 19 (фіг. 5). Проведені дослідження (фіг. 5) показують, що при глибині h>0,5 мм отворів 19 не залежно від діаметра d величина Q набагато менша сили натиснення колодок та, відповідно, не впливає на гальмівні характеристики рухомого складу. Застосування запропонованого способу гальмування локомотива та системи для його здійснення дозволить: - ефективно використовувати стиснене повітря, яке стравлюється з гальмівних циліндрів; - охолоджувати зону контакту "гальмівна колодка - колесо", за допомогою подачі стисненого повітря у отвори гальмівної колодки; - підвищити ефективність гальмування і зменшити інтенсивність зносу гальмівних колодок за рахунок своєчасного видалення продуктів фрикційного зносу із зони контакту гальмівної колодки і поверхні катання колеса та поліпшення температурного режиму роботи гальмівної колодки; - підвищити рівень безпеки руху потягів за рахунок збільшення надійності гальмування. Джерела інформації: 1. Крылов В.И. Автоматические тормоза подвижного состава: Учебник для учащихся техникумов ж.-д. трансп. / В.И. Крылов, В.В. Крылов, 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 360 с. - С. 19-20. 2. Казаринов В.М. Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов / В.М. Казаринов, В.Г. Иноземцев, В.Ф. Ясенцев - Москва: Транспорт, 1968. - 400 с. 3. ГОСТ 30249-97. Колодки тормозные чугунные для локомотивов. Технические условия. Дата последнего изменения 1997. - 8 с. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб гальмування локомотива, який полягає у наступному: за допомогою гальмівної системи здійснюють гальмування локомотива - компресором нагнітають у головний резервуар стиснене повітря, яке по живильній магістралі надходить до крана машиніста, краном машиніста сполучають головні резервуари і живильну магістраль з гальмівною магістраллю, а з неї повітря подають до розподільника повітря і запасного резервуара, при подачі стисненого повітря в гальмівний циліндр поршень з штоком рухається праворуч, важільною передачею при цьому притискають башмак з гальмівною колодкою до колеса, який відрізняється тим, що стиснене повітря з гальмівного циліндра через розподільник повітря та зворотний клапан стравлюють у сильфон, при наступному гальмуванні спрацьовує регульований клапан, яким сполучають гальмівну колодку з сильфоном, за допомогою якого акумульоване повітря по гумовому трубопроводу через виконані в гальмівній колодці отвори та жолобоподібні канали подають в зону контакту "гальмівна колодка - колесо", охолоджують його і відносять продукти зносу у довкілля. 3 UA 109064 C2 5 10 2. Система гальмування локомотива, що містить компресор, сполучений із живильною магістраллю через головний резервуар, який з'єднано із гальмівною магістраллю та гальмівним циліндром, поршень та шток, розташовані у гальмівному циліндрі, який з'єднаний через розподільник повітря із запасним резервуаром, гумовий трубопровід, важільну передачу, призначену для притискання до колеса башмака і гальмівної колодки стандартної форми з жолобоподібними каналами, яка відрізняється тим, що у системі розміщено сильфон, який з одного боку з'єднаний із гальмівним циліндром зворотним клапаном, а з іншого - через регульований клапан - із гальмівною колодкою, в якій паралельно робочій поверхні тертя у горизонтальній площині виконані повздовжні та поперечні канали, які сполучено із робочою поверхнею тертя через вертикальні канали та отвори на ній, розташовані на перерізі жолобоподібних каналів на поверхні тертя. 4 UA 109064 C2 5 UA 109064 C2 6 UA 109064 C2 7 UA 109064 C2 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8