Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездов

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при СНК СССР Л. С. Файн и В. Ф. Казанцев. Регулятор давления в тормозных цилиндрах для скоростных поездов. Заявлено 2 июля 1938 года в НКПС за Хо 14 бо, ,Опубликовано 31 августа 1940 года.Известны авторегуляторы скоростного и грузового режимов нажатия колодок с применением для снижения давления в тормозных цилиндрах системы клапанов, управляемых с одной стороны маятником, а с другой стороны рычагом, находящимся под воздействием пружины, рассчитанной на максимальное замедление поезда, соответствующее определенной скорости.В предлагаемом регуляторе, с целью регулировки замедления от нуля до .допустимой наибольшей величины и приближения силы торможения к силе сцепления колеса с рельсом на всех скоростях движения поезда, взаимодействующая с рычагом пружинасвязана с диафрагмой, находящейся под давлением воздуха тормозной магистрали,На чертеже схематически изобра.жен регулятор с присоединением его к частям оборудования тормоза Вестингауза.Регулятор состоит из следующих основных частей: 1) резиновой диафрагмы 1, нагруженной с ни 1 жней стороны воздушным давлением камеры М, находящейся в постоянном сообщениис тормозной магистралью; 2) пружин 2и 15, опирающихся своими верхнимиконцами на регулировочные шайбы 4 и 1 б, а нижними - на упорные шайбы 3 и 14, при посредстве которых давление пружин передается на диафрагму 1; 3) груза 5, перекатывающе-гося по горизонтальной плоскости в направлении, параллельном продольнойоси вагона; 4) поршня б с осевымка-налом О, выходящим в атмосферу изакрываемым сверху выпускным клапаном 7; 5) расположенной над порш нем б камеры Т, постоянно сообщаю щейся с тормозным цилиндром Б по трубе Ц; 6) впускного клапана 8 с мягким седлом 9, управляющего впу, ском воздуха из кольцевой камеры А, ; находящейся в сообщении с тормоз ным каналом тройного клапана, в ка меру Т и далее по трубе Ц в тормозной цилиндр; клапан 8 имеет осевой , канал, закрываемый малым разгрузоч-ным клапаном 10 с пружиной 11;7) механизма для передачи инерционного усилия груза 5 на поршень б, состоящего из двух угловых рычагов 12, вертикальные плечи которых с двух сторон охватывают груз 5, сила инерции которого, независимо от направ ления движения поезда, при замедлении этого движения при посредстве одного из двух рычагов передается по направлению вниз на проушину поршня б; 8) рычага 13 для передачи на поршень б усилия от системы пружин 2 и 15 диафрагмы 1.Работа предлагаемого регулятора вавтономной тормозной единице заключается в следующем.На схеме механизм регулятора изображен в положении, соответствующем заряженному состоянию тормоза.Отдельные части механизма занимают при этом нижеследующее положение.Пружина 15 прижимает шайбу 14к внутренней закраине шайбы 3 и,таким образом, на шайбу 3 и через нее на диафрагму 1 передается суммарное давление обеих пружин 2 и 15. При помощи регулировочных винтов 4 и 1 б величина этого суммарного давления устанавливается такая, что при нормальном давлении в магистрали она незначительно превышает велики- ну воздушного давления на диафрагму 1 со стороны камеры М; поэтому шайба 3 отжимается пружинами в свое крайнее нижнее положение - до упора в закраину корпуса. При этом рычаг 13 удерживается центральным острием шайбы 14 и своим левым кон-цом приподнимает поршень б в егокрайнее верхнее положение. Вследсвие этого атмосферное отверстие О закрывается клапаном 7, верхний же хвостовик клапана 7 приподнимает от седел и удерживает в открытом состоянии оба клапана 8 и 10,При производстве торможения после орабатывания тройного клапана воздух имеет возможность проходитьиз запасного резервуара (а при экстренном торможении - также из магистрали) сначала обычным путем через тройной клапан В, а далее через трубу К, кольцевую камеру А регулятора и трубу Ц - в тормозной цилиндр, С появлением давления в тормозном цилиндре получается и неко- торов замедление движения вагона; величина этого замедмния зависит от величины давления в тормозном цилиндре и от величины,зоэфициента трения соответствующей скорости движения вагона. Так как давление в камере Т равнодавлению в тормозном цилиндре, то смомента начала торможения поршеньб нагружается сверху усилием, равнымвеличине давления в тормозном цилиндре, умноженной на площадьпоршня. Одновременно с этим поршень б нагружается инерционным усилием груза 5, передаваемым на проушину поршня через посредство одного или другого, в зависимости от направления движения вагона, рычага 12.Это усилие, очевидно, направленотакже вниз. Таким образом, суммарное давление на поршень б состоитиз двух составляющих - одной отдействия воздушного давления в тормозном цилиндре и другой - от пропорционального величине замедленияинерционного давления груза 5.Это суммарное давление передаетсядалее рычагом 13 на центральноеострие шайбы 14,В нормальных условиях работы, т. е,до тех пор, пока величина давленияв тормозном цилиндре и соответствующая ей величина замедления непревосходят установленного для нихпредела, величинй давления рычага13 на шайбу 14 остается меньше первоначального натяга пружины 15. Каквидно будет из дальнейшего, величийа этого натяга пружины 15 определяет собой максимальную величинузамедления при полном торможении.До тех пор, пока этот предел не достигнут, шайба 14 остается прижатойк шайбе 3 с усилием, равным разности величины первоначального натяга пружины 15 и давления на шайбу 14 от рычага 13. Поэтому для простоты можно принять в этих условиях шайбы 14 и 3 составляющимикак бы одно целое и считать, что нашайбу 3 действуют следующие силысверху - давление пружин 2 и 15а снизу - воздушное давление магистрали на площадь диафрагмы 1 плюссуммарное усилие от действия воздушного давления в тормозном цилиндре и инерционного давления груза 5 на поршень б, передаваемое рычагом 13,При данной ступени торможения,т. е. при данной величине снижениядавления в магистрали, давление втормозном цилиндре будет возрастать до того момента, пока не наступит равновесие сил, действующих снизу и сверху на шайбу 3. После этого возрастающее суммарное давление на поршень 6 отпустит его вниз, причем шайба 3 поднимается на соответствующую величину, сжимая пружины 2 и 15. При опускании поршня б опустится и поддерживаемая им система клапанов 7, 8, 10. Клапан 8 сядет на свое седло 9 и прекратит впуск воздуха из запасного резервуара Р в тормозной цилиндр. Этим заканчивается получение ступени торможения, соответствующей произведенному снижению давления в магистрали,Необходимо отметить, что этот момент перекрыши в,регуляторе давления, вообще говоря, не совпадает с моментом перекрыши в тройном клапане; поэтому, если в момент закрытия клапана 8 давление запасного резервуара еще не сравнялось с давлением магистрали, то поршеньтройного клапана под действием перевеса давления со стороны запасного резервуара перейдет в положение экстренного торможения, но так как клапан 8 в это время перекрывает впуск воздуха в тормозной цилиндр, то на работе тормоза этот переход поршня тройного клапана в положение экстренного торможения никак не отразится.Таким образом, данная ступень торможения, т. е. данная величина снижения давления,в магистрали определила собой не зависящую от последнего величину давления в тормозном цилиндре, как это имеет место в работе воздухораспределителей прямодействующих тормозов всех систем, анекоторую величину давления в тормозном цилиндре, обусловливаемую при данной скорости движения вагона величиной замедления,Если бы коэфициент трения не изменялся в зависимости от скорости, то величина замедления автономной тормозной единицы была бы пропорциональна величине давления в тор-мозном цилиндре. В этом случае ра-бота описываемого регулятора давле. ния была бы тождественна с работой во эдях орацпределителя прямодей-,ствующего тормоза. Так как, однако, в действительности коэфициент трения не есть постоянная величина, то из только что сказанного ясно, что при одном и том же снижении давления в магистрали в разных случаях получатся разные величины давления в тормозном цилиндре, а именно: при малой скорости и соответственно большой величине коэфициента трения величина давления в тормозном цилиндре получится меньше, а при большой скорости и соответственно малой величине коэфициента трения величина давления в тормозном цилиндре получится больше.После сделанного торможения скорость движения вагона уменьшается; при этом коэфициент трения возрастает, а следовательно, возрастает соответственно и Величина тормозного усилия и пропорциональная ей величина замедления. Пропорционально последней величине возрастает, следовательно, и величина инерционного давления от груза 5, передаваемого рычагом 12 на поршень 6. Поэтому достигнутое в момент перекрыши равновесие сил, действующих на поршень 6 и шайбу 3, нарушится. Поршень б опустится ниже, а шайба 3 поднимется, увеличивая сжатие пружин 2 и 15.При опускании поршня б ниже положения перекрыши клапана 8 клапан 7 своим буртиком упрется в торец втулки. Этот буртик клапана не сплошной круглый, а имеет широкие вырезы, так что и после этого сохраняется сообщение камеры Т с центральным каналом поршня б, в котором помещается нижняя часть клапана 7 с направляющими ребрами. Поэтому при дальнейшем опускании поршня б клапан 7 остается опертым в торец втулки, но нижний конец его открывает атмосферное отверстие О, и воздух из тормозного цилиндра начинает уходит в атмосферу через трубу Ц и камеру Т. По мере падения давления в тормозном цилиндре и одновременного уменьшения величины замедле,ния уменьшается величина суммарного усилия, действующего на поршень б, по направлению вниз. Поэтому наступит момент, когда сила, действующая на поршень б по направлениювверх (со стороны рычага Я) получит перевес. В этот момент поршень б приподнимается, и клапан 7 перекроет выпуск воздуха из тормозного цилиндра в атмосферу.При дальнейшем уменьшении скорости и возрастании коэфициента трения описанная здесь работа регулятора должна повториться в том же порядке. В действительности, конечно, при непрерывном изменении скорости клапан 7 не будет производить пере- крыши, а установит в соответствии с величиной скорости и произведенной ступени торможения необходимую величину открытия клапана 7 настолько, чтобы падение давления ,в тормозном цилиндре через это сечение компенсировалось возрастанием замедления, так что силы, действующие на поршень б, будут оставаться все время в равновесии.Из изложенного видно, что, предполагая неизменную величину произведенного снижения давления в магистрали, мы по мере уменьшения скорости будем иметь постеленное падение давления в тормозном цилиндре, и, одновременно с этим, возрастание величины замедления. Это обстоятельство, вообще говоря, благоприятствует возможности получения наиболее короткого тормозного пути, так как известно, что величина коэфициента сцепления колеса с рельсом, которая и является ограничением величины замедления, с уменьшением скороспи увеличивается, а следовательно, может увеличиваться и замедление, Необходимо только, чтобы кривая изменения замедления в зависимости от скорости была по возможности близка к кривой изменения в зависимости от скорости коэфициента сцепления. Это достигается соответствующим расчетом и выбором основных размеров деталей регулятора.До сих пор,рассматривалась работа регулятора при неизменной ступени торможения. Если после сделанной ступени торможения дается вторая ступень, то в момент понижения дав. ления в магистрали и в камере М регулятора, равновесие сил, действующих на диафрагму 1 и поршень 6, нарушается. Диафрагма 1 прогибается под действием давления пружин 2 и 15 вниз, рычаг 13 поворачивается по часовой стрелке и толкает поршень б вверх. При поднятии поршня б прежде всего закрывается атмосферное отверстие О, которое, согласно вышесказанному, до этого момента было несколько приоткрыто. После этого поршень б поднимается вместе с клапаном 7. Последний своим верхним хвостовиком толкает и открывает сначала малый разгрузочный клапан 10, вследствие чего выравниваются величины давления под и над большим впускным клапаном 8. При дальнейшем подн 1 ятии поршня б верхний хвостовик клапана 7 упирается в клапан 8 и легко приподнимает его от седла, вследствие чего происходит впуск воздуха в тормозной цилиндр до величины давления, соответствующей произведенному снижению давления в магистрали 1 и данной скорости. После этого регулятор работает, как описано выше.При полном торможении величина давления в тормозном цилиндре и величина замедления получатся максимальные, допустимые при данной скорости. Если после этого произвести дальнейшее снижение давления в магистрали, то равновесие сил, действующих в механизме регулятора, нарушится, в результате чего должно было бы получиться дальнейшее повышение давления в тормозном цилиндре и повышение замедления, что было бы недопустимо вследствие возможности заклинивания колес. Для предулреждения такой возможности пружинная нагрузка на шайбу 3 разделена между двумя пружинами 2 и 15. Величина натяга отдельно взятой пружины 15 определяет собой величину максимальной допускаемой регулятором нагрузки на поршень б от действия воздушного давления в тормозном цилиндре и инерционного давления груза 5. Если в рассматриваемом сейчас случае для восстановления равновесия в механизме ,регулятора потребовалось бы увеличение этих величин выше установленного предела, то это произойти не может, так как шайба 14 поднимется и поршень б опустится до перекрыши клапаном 8впуска в тормозной цилиндр, а в дальнейшем (при уменьшении скорости) - до выпуска из него воздуха клапаном 7 согласно требуемой регулировке.Работа регуляторов в поезде, составленном из многих тормозных единиц, будет происходить следующим образом. Часть приборов в поезде, в зависимости от их настройки и чувствительности при приближении величины замедления поезда к предельному ее значению данной ступени торможения, сработав первыми, перейдут на несколько пониженное по сравнению с остальными приборами давление в тормозном цилиндре и, следовательно, несколько повышенное замедление. При дальнейшем падении скорости и возрастании замедления сработают уже какие-то другие, приборы, которые в свою очередь перейдут на более высокое замедлецие. Таким образом, по мере уменьшения скорости будет происходить как бы автоматическое нивеллирование работы всех регуляторов, и в результате падение давления во всех тормозных цилиндрах будет происходить равномерно. Предмет изобретения;Регулятор давления в тормозныхцилиндрах для скоростных поездовс применением системы клапанов, служащиХ для снижения давления в тормозных цилиндрах и управляемых с одной стороны маятником, а с другой стороны рычагом, находящимся под воздействием пружины, отличающийся тем, что, с целью регулировки замедления от нуля до допустимой наибольшей величины и приближения силы торможения к силе. сцепления колеса с рельсом на всех скоростях движения поезда, взаимодействующая с одним концом рычага 13 пружина связана с диафрагмой, находящейся под давлением воздуха тормозной магистрали, создающего с противоположно направленным давлением пружины усилие, противодействующее приложенному к другому концу рычага усилию, создаваемому инерционным давлением маятника и давлением воздуха тормозного цилиндра на плунжер б.