Затискне гальмо в.в. бодрова

Реферат: UA 105580 U UA 105580 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гальмівного обладнання залізничних транспортних засобів, може бути використана у візках вантажних, пасажирських вагонів та локомотивів. У візках вантажних вагонів застосовуються колодкові гальма, що впливають на поверхню катання коліс з боку середини візка. Згідно [1], в режимі гальмування навантажених вантажних чотиривісних вагонів сила тиску чавунних колодок повинна бути 3785 кгс на колесо, а композитних - 2416 кгс, При цьому, по-перше, істотно збільшується навантаження на підшипники букс і на кінцеві елементи бічних рам, що знижує їх довговічність, по-друге, при гальмуванні на швидкості 80 км/год. (22.2 м/с) на поверхні катання кожного колеса в контакті з колодкою виділяється понад 22 кВт тепла, вона розігрівається до температури, при якій сили термопружності досягають межі текучості металу, утворюються термічні тріщини [2] - це на додаток до напруги стиснення приблизно тієї ж величини в плямі контакту з рейкою. З цієї причини гранична швидкість вантажних поїздів обмежена чинним нормативом по гальмах - не більше 90 км/год. [3]. Відоме дискове гальмо транспортного засобу, що містить колесо з гальмівними дисками і колодки з фрикційними накладками, які взаємодіють з приводним кліщовим пристроєм у вигляді двоплечих важелів, центральні шарніри яких з'єднані із закріпленим до рами вилкоподібним упором, плече одного важеля шарнірно з'єднане з корпусом пневмоцилиндра, а іншого важеля з його штоком [4]. Найбільш суттєві недоліки аналога: - гальмівні диски за патентом кріпляться з двох сторін на плоскому диску колеса. У сучасних конструкціях коліс ступиця зміщена щодо обода і з'єднана з ним криволінійним диском, надійне кріплення до якого гальмівних дисків проблематично. - як відомо, гальмівний момент дорівнює добутку сили тертя на радіус її застосування, а на колесі найбільший радіус має обід колеса і використання його бічних поверхонь як поверхонь тертя істотно більш раціонально. Найбільш близьким аналогом є гальмо, в якому між гальмівними колодками затискаються бічні поверхні обода. Гальмо включає пару утримувачів з гальмівними колодками, два пальці, що підтримують утримувачі з можливістю їх переміщення до гальмівної поверхні і від неї, привід з поворотною пружиною, виконаний у вигляді пневмоциліндра, шарнірно з'єднаного з утримувачем і з важелем гвинта, що утворює як мінімум одну, а переважно дві гвинтові пари з утримувачами, шарнірно з'єднаними з візком і з гайкою гвинтової пари, а середньою частиною з гальмівною колодкою [5]. Найбільш суттєві недоліки найближчого аналога: - індивідуальний пневмоцилиндр для кожного колеса. У чотиривісному вагоні їх має бути вісім з відповідною розводкою повітропроводів і можливими втратами тиску в місцях з'єднань. При цьому частина повітропроводів до шарнірно закріплених пневмоциліндрів повинна бути гнучкою - менш надійною і довговічною, ніж металеві; - така конструкція гальма може бути використана тільки як додаткова до діючої гальмівної системи, оскільки не містить зв'язку з обов'язковим ручним гальмом стоянки, а це означає істотне ускладнення загальної гальмівної системи; - гвинтова передача складна у виготовленні і експлуатуванні, має коефіцієнт корисної дії (ккд) менше 30 % через великий питомий тиск на поверхні ковзання гвинт-гайка (круговий клин) і, відповідно, велику втрату на тертя переданої сили і енергії обертання. Задачею корисної моделі є суттєве спрощення гальмівної системи візка при збільшенні її ефективності. Поставлена задача вирішується тим, що у затискному гальмі, яке містить пару утримувачів з гальмівними колодками і привід їх зустрічного переміщення, згідно з корисною моделлю, до бічних рам візка жорстко закріплена горизонтальна рама, на її поперечні балки спираються з можливістю переміщення уздовж візка розташовані по обидві сторони коліс дві пари утримувачів з горизонтальними гальмівними колодками, кінці кожної пари утримувачів з'єднані з можливістю різноспрямованого поперечного переміщення утримувачів із розташованими у вертикальній площині гальмівними колодками, а механізм різноспрямованого поперечного переміщення кожної пари утримувачів виконаний у вигляді як мінімум одного, а переважно чотирьох або шести залежно від кількості коліс у візку Г- або Т-подібних двоплечих важелів, короткі плечі яких шарнірно з'єднані з утримувачами, а довгі плечі шарнірно з'єднані з тягою гальмівної системи вагона. Додатково до цього, в кожній парі між утримувачами розташовані поперечні і поздовжні пружини, а на горизонтальній рамі закріплені регульовані обмежувачі поперечного переміщення утримувачів. 1 UA 105580 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У використовуваних в даний час візках вантажних вагонів на рівні гальмівних тяг від гальмівного циліндра вагона є тільки одна поперечна балка - надресорна, тому для розміщення гальмівної системи візка потрібна горизонтальна рама з поздовжніх і поперечних балок, яка жорстко закріплена до верхньої частини бічних рам візка. Крім основного призначення вона додатково перешкоджає забіганню бічних рам - відносного їх переміщення в поздовжньому напрямку. Кожна пара утримувачів затискає між своїми гальмівними колодками (надалі горизонтальні колодки) два або три колеса з однією з сторін візка в залежності від кількості його осей, що дозволяє мінімізувати кількість пар утримувачів на візку. Можливість вільного взаємного переміщення пар утримувачів по горизонтальній рамі в поздовжньому напрямку і з'єднання кінців пар утримувачів з розташованими у вертикальній площині дуговими гальмівними колодками (надалі вертикальні колодки) дозволяє в процесі гальмування передавати сили тертя в горизонтальних колодках не на рами візка, а на поверхні катання коліс, чим суттєво підвищити ефективність гальмування за рахунок самих сил тертя. Можливість різноспрямованого поперечного переміщення утримувачів в з'єднанні з вертикальними колодками дозволяє утримувати їх проти поверхонь катання незалежно від поперечного переміщення власників в процесі гальмування. Виконання механізму зустрічного переміщення утримувачів у вигляді Г- або Т-подібних (що різні за формою, але ідентичні в кінематичному сенсі) двоплечих важелів забезпечує перетворення поздовжнього переміщення гальмівної тяги в поперечне переміщення утримувачів, а шарнірне з'єднання різних утримувачів пари з різними кінцями короткого плеча двоплечого важеля забезпечує при його повороті поперечне переміщення утримувачів в протилежному напрямку. Чотири чи шість двоплечих важелів кожної пари утримувачів (по одному з кожного боку кожного колеса) мінімізує згинаючі напруги в утримувачах, а отже і їх вагу. Гальмівний циліндр вагона містить пружину, що повертає після гальмування поршень зі штоком, а значить і гальмівні тяги і утримувачі, у вихідне положення, але наявність між утримувачами поперечних пружин і на горизонтальній рамі регульованих обмежувачів переміщення забезпечує розсування горизонтальних колодок на рівні відстані від коліс. Поздовжні пружини між утримувачами, які повертають їх у вихідне положення після поздовжнього переміщення, забезпечують однакову відстань між вертикальними колодками і поверхнями катання коліс. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де зображено: Фіг. 1 - Вигляд збоку на візок з гальмом. Фіг. 2 - Вигляд зверху на візок з гальмом. Фіг. 3 - Вигляд з торця на візок з гальмом. Фіг. 4 - Розріз по А-А. Фіг. 5 - Вигляд по I. Фіг. 6 - Вигляд по II. Фіг. 7 - Розріз по Б-Б. Горизонтальна рама складається з двох поздовжніх балок 1 (фіг. 1-5), жорстко закріплених до верхньої частини бічних рам 2 (фіг. 1-4) привареними до них лапами 3 (фіг. 1, 2, 4) і болтами 4 (фіг. 4), що проходять через технологічні отвори в бічних рамах 2, а також двох поперечних балок 5 (фіг. 2, 3, 6, 7). На балки 5 вільно спираються кінцями дві пари утримувачів 6 (фіг. 1, 2, 5-7) з горизонтальними колодками 7 (фіг. 2). Зовнішні утримувачі 6 шарнірно з'єднані хомутами 8, а внутрішні утримувачі 6 - кронштейнами 9 з шарнірами коротких пліч двоплечих важелів 10, довгі плечі яких шарнірно з'єднані за допомогою проміжних тяг 11 регульованої довжини і балансира 12 з гальмівною тягою 13. Між утримувачами 6 кожної пари розташовані поздовжні пружини 14, що впираються одним торцем в ковзун 15 надресорної балки 16, а іншим - в штовхачі 17. Між кінцями утримувачів 6 встановлені поперечні пружини 18 (фіг. 2, 6, 7), що притискають їх до обмежувачів 19 (фіг. 5-7) переміщення. До нижніх полиць кожного утримувача 6 у обох його кінців жорстко закріплені скоби 20 (фіг. 5, 7), що охоплюють з можливістю поперечного переміщення тягу 21 вертикальної колодки 22 (фіг. 1, 3, 5-7), жорстко з'єднаної стійками 23 (фіг. 5, 7) з тягою 21 і стійкою 24 (фіг. 3, 5) з п'ятою 25 (фіг. 3, 7), утримуваною з можливістю поздовжнього переміщення під поперечною балкою 5 напрямними 26 (фіг. 7). Пристрій працює наступним чином. У вихідному положенні утримувачі розсунуті до упору в обмежувачі 19, при цьому між горизонтальними колодками і бічними поверхнями ободів коліс зазор складає близько 15 мм, пружини 14 підтримують пари утримувачів в середньому положенні, при якому зазор між вертикальними колодками і поверхнями катання коліс 10-15 мм. 2 UA 105580 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При надходженні стиснутого повітря в гальмівний циліндр гальмівна тяга 13 через балансир 12, проміжні тяги 11 і двоплечі важелі 10 переміщує обидві пари утримувачів у напрямку середини вагона. Утримувачі 6 через скоби 20 переміщують тяги 21, а з ними вертикальні колодки 22 передньої за напрямком руху вагона візка до упору в поверхні катання передніх коліс, а у заднього візка - в поверхні катання задніх коліс. Подальше переміщення гальмівних тяг 13 повертає двоплечі важелі 10 обох візків, при цьому шарніри коротких пліч хомутами 8 і кронштейнами 9 одночасно або послідовно переміщують утримувачі 6 до упору горизонтальних колодок 7 в бічні поверхні ободів коліс. Натяг гальмівних тяг 13 забезпечує гальмівне зусилля на поверхнях тертя, сила тертя гальмування переміщує пари утримувачів переднього візка вперед до упору задніх вертикальних колодок 22 в поверхні катання задніх коліс, а у заднього візка вертикальні колодки 22 вже вперті в поверхні катання задніх коліс. Сила притиснення вертикальних колодок утворює відносно тяги 21 крутний момент, що притискає через стійку 24 п'яту 25 до поперечної балки 5 і реакція опори в п'яті 25 гасить цей момент. Переміщення утримувачів переднього візка разом з гальмівною тягою 13 на 15 мм при нерухомій гальмівній тязі 13 заднього візка викликає зворотний хід поршня гальмівного циліндра на 10.6 мм без зміни сили натягу гальмівних тяг 13. Після зупинки вагона тиск повітря в гальмівному циліндрі скидається, поворотна пружина гальмівного циліндра переміщує поршень у вихідне положення, при цьому гальмівні тяги 13 розсуваються, двоплечі важелі 10 повертаються у зворотний бік у вихідне положення, утримувачі 6 розсуваються і пружинами 18 притискаються до обмежувачам 19, а пружини 14 повертають пари утримувачів у вихідне положення уздовж візка. Оцінимо гальмування в цифрах. Тиск стисненого повітря в гальмівній системі складу вагонів - до 0.55 МПа. Вантажні вагони обладнані гальмівним циліндром з поршнем діаметром 356 мм і ходом поршня 240 мм. При тиску 0.4 МПа зусилля на штоку 3982 кгс. Гальмівний циліндр з'єднаний з первинними важелями так, що при повному ході поршня гальмівні тяги чотиривісного вагона симетрично переміщаються назустріч одна одній при одному з двох можливих варіантів з'єднання на 169 мм і забезпечують зусилля по 2827 кгс. Переміщення обох гальмівних тяг в одну сторону на рівну відстань не вимагає ходу поршня і істотних зусиль. Якщо довжина короткого плеча двоплечого важеля - 70 мм, а довгого - 380 мм, сумарне поперечне переміщення утримувачів в парі - 30 мм, то для притиснення горизонтальних колодок до колеса двоплечий важіль повинен повернутися на 25.4°, при цьому гальмівна тяга переміститься на 167 мм. На один (з восьми на візку) двоплечий важіль доводиться натяг гальмівної тяги 2827/8=353.4 кгс і сила притиснення кожної горизонтальної колодки до колеса дорівнює 353.4 /70=1918 кгс, сумарна сила стиснення колеса 3836 кгс - дещо більше, ніж у звичайного візка з чавунними колодками і в 1.589 рази більше при композитних колодках (див. стор. 1), що припустимо, оскільки теплота роботи тертя виділяється не на поверхні кочення і на істотно більшої площі. Додатково до цього, коефіцієнт тертя композитних колодок по сталі приблизно дорівнює 0.28, значить в горизонтальних колодках однієї пари утримувачів сумарна сила тертя - 3836×2×0.28=2148 кгс. З такою силою вертикальна колодка цієї пари утримувачів притискається до заднього колеса, а середня сила тиску колодок на одне колесо 3836+2148/2=4910 кгс, що дозволяє при композитних колодках загальмувати завантажений вагон без збільшення гальмівного шляху зі швидкості значно більшою. Оскільки кінетична енергія рухомого тіла пропорціональна квадрату швидкості руху, допустима швидкість вагона з 0,5 пропонованим гальмом дорівнює 90(4910/241 б) =128.3 км/год., де: 90 - допустима за умовами гальмування швидкість, км/год.; 2416 - допустима сила притиснення композитної колодки до поверхні катання колеса завантаженого вагона, кгс. Використання сили гальмування для додаткового гальмування - це новий відносно найближчого аналога та усіх других відомих конструкцій гальм ефект. Таким чином, конструкція запропонованого затискного гальма візка при значно більшій простоті суттєво більш афективна і дозволяє за умовами гальмування збільшити швидкість завантаженого вагона до 120 км/год. без збільшення гальмівного шляху. Джерела інформації: 1. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник / В.И. Крылов, В.В. Крылов, В.Н. Ефремов и др. М: Транспорт. 1989. с. 463. 2. Вагоны. Конструкция, теория и расчет. П/р Л.А. Шадура. М.:Транспорт. 1980. с. 119. 3. МПС РФ. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. Приложение 2. Нормы обеспечения поездов тормозами и допускаемые скорости движения поездов. 3 UA 105580 U 4. Джон Берримор Томпкин. Дисковый тормоз транспортного средства. Патент SU 383259. М. кл. В61Н5/00. Опубл. 23.05.1973. Бюл. № 23. 5. Бодров В.В. Гальмо В.В. Бодрова. Патент UA №88390 U. МПК В61Н5/00. Публ. 11.03.2014, Бюл. № 5. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Затискне гальмо, що містить пару утримувачів з гальмівними колодками і привід їх зустрічного переміщення, яке відрізняється тим, що до бічних рам візка жорстко закріплена горизонтальна рама, на її поперечні балки спираються з можливістю переміщення уздовж візка розташовані по обидві сторони коліс дві пари утримувачів з горизонтальними гальмівними колодками, кінці кожної пари утримувачів з'єднані з можливістю різноспрямованого поперечного переміщення утримувачів із розташованими у вертикальній площині гальмівними колодками, а механізм різноспрямованого поперечного переміщення кожної пари утримувачів виконаний у вигляді як мінімум одного, а переважно чотирьох або шести, залежно від кількості коліс у візку Г- або Т-подібних двоплечих важелів, короткі плечі яких шарнірно з'єднані з утримувачами, а довгі плечи шарнірно з'єднані з тягою гальмівної системи вагона. 2. Гальмо за п. 1, яке відрізняється тим, що в кожній парі між утримувачами розташовані поперечні і повздовжні пружини, а на горизонтальній рамі закріплені регульовані обмежувачі поперечного переміщення утримувачів. 4 UA 105580 U 5 UA 105580 U 6 UA 105580 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 7