Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездок

Ж 55631 ласс 20 1, 49 ТЕН ИЯ НИЕ ИЗТОРСКОМУ С ЕТЕЛЬСТВУ Зарегцстрооретений А. С. Файн и В. Ф. Казанцев. лятор давления в тормозных цилиндра 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 ско. рости 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.Г 1 ри 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 овано е Бюро послР 7 йющеи регистрации сплана при СйК СССР .," ." ЩИ Я:1 тр.;,:х для скоростных скоростей создается постоянство тормозного усилия.В предлагаемом регуляторе давления добавочная тормозная колодка связана или с поршнем, находящимся с одной стороны под давлением воздуха уравнительной полости воздухораспределителя, пе. ретекающего 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 воздухо. распределителя.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 й вид регулятора по варианту Ц (фиг. 4),. схема присоединения регулятора по варианту 11 к тормозу сист. Матрсова (фиг, 5), схема присоединения регулятора по варианту 11 к тормозу сист, Шавгулидзе (фиг, 6).Регулятор давления по варианту 1 (фиг. 1) состоит из приемной ко. лодки а, поршня б, воздействующего на колодку а через рычаг г, и регулирующего поршня е. Колодка а связана со штоком поршня е рыча. гом д.Работа регулятора заключается в следующем. При торможении поезда 1 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 под. нимать 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 уравнитель. ной 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 запас. ного 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 ко. лодки 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 изме мнется в зависимости от скорости (при увеличении скорости коэфи. циент 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 пло. щадь, то промежуточное давление в уравнительной полости увеличивается, Это избыточное давление, по отношению к ступени, передвигает уравнительный поршень вправо, и .чравнительный 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 давле. ние.Все процессы автоматического ре. гулирования 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 г 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),А Ь х = (Ьх - С) Р А = 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 11 (фиг, 4) состоит из приемной колодки а, поршня б, регуляторного пор. шня 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 верх. нем положении поршня и, при котором каналы 3 выходят из сальника л, а канал 7 соединяет полости я или о с нижней полостью поршня а.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-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, равнове. сие уравнительного поршня в нарушается, так как влево на него, кро. ме пружины, давит поступающий сжатый воздух, в связи с чем поршень в вместе с золотником пере. двигается 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 по. требовалось 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. Затем при дальнейшем подъеме поршня вверх каналы 3 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 будет 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 до 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. Оснл. вано это свойство на следующем,. Как известно, коэфициент сцепления колеса с рельсом уменьшается с ув-:- личением скорости, только значительно меньше, чем коэфициент трения колодки по бандажу, Таким образом, для полного использованиятормозного эффекта и во избежаниезаклинивания колес необходимо,чтобы и сила трения колодки побандажу изменялась соответственноизменению коэфициента сцепленияколеса с рельсом. Иными словами,необходимо, чтобы сила трения Яколодки, при которой наступаетравновесие в системе регулятора,соответственно уменьшалась с уве.личением скорости,Получается это вследствие следующего (фиг. 4).Обозначим:О - сила трения5, - верхняя площадь поршня и5, - нижняя площадь поршня иР, - давление сверху поршняР, - давление снизу поршняАлгебраическое уравнение равно.весия регулятора будет иметь вид;Я Р 251 Р 252(2 =- Р,5, - (Р, - а) 521 иЯ=Р, (5, - 5,)+а 55, - 52 в величина постоянная; обозначим ее через в в (так как 5,больше 5,), а 5, - также величина постоянная, и только Р, - величинапеременная и возрастает с увеличением скорости, Таким образом,будет уменьшаться с увеличением Рчто видно из окончательно получаемой формулыЯ=аЬ; - вРСоотношением площадей 5, и 5,можно так подобрать необходимуювеличину силы трения Я с ростомдавления Р чтобы это изменениесоответствовало изменению коэфициента сцепления колеса с рельсом.На фиг. 6 чертежа показано при.соединение регулятора к тормозусист. Шавгулидзе. В этом случаек тормозу добавляется поршень и(или диафрагма), связанный с диференциальным поршнем распределителя, Плошадь поршня и выбирается .с таким расчетом, чтобы при да. влении 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 ци. линдре, так как давление, которое поступает в эту полость, создает усилие на поршень и, направленное. вправо. В связи с этим система поршней перемещается в правую сторо. ну, и золотник сообшает 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 Я от скорости будут протекать 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 колодку, отличающийся тем,. что тормозная колодка связана с поршнем, находящимся с одной стороны под давлением воздуха уравни. тельной полости воздухораспределителя, перетекающего по другую сто. рону поршня в атмосферу чере: щель, сечение которой регулируется взаимодействием поршня с коническим клапаном, или тормозная колодка связана с диференциальным поршнем, находящимся с одной сто. роны под давлением воздуха уравнительной полости, а с другой стороны - под давлением воздуха режимной камерь 1 воздухораспределителя.