Способ проверки тормозной эффективности стояночного тормоза железнодорожного грузового вагона

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к способам проверки тормозной эффективности стояночных тормозов, например ручных стояночных тормозов грузовых вагонов. Задачей изобретения является создание способа проверки тормозной эффективности стояночного тормоза железнодорожного грузового вагона, а также повышение его тормозной эффективности. Сущность способа состоит в том, что выбирают тормозной цилиндр, определяют передаточное число тормозной рычажной передачи грузового вагона, затем определяют сумму действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса грузового вагона от действия стояночного тормоза грузового вагона, затем определяют действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо грузового вагона, затем определяют уклон пути, на котором удерживается грузовой вагон стояночным тормозом, выраженный в промилях, затем проверяют, удерживается ли грузовой вагон стояночным тормозом на уклоне, составляющем 30 промиль, причем, если это условие выполняется, то в этом случае устанавливают стояночный тормоз на грузовом вагоне. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к способам проверки тормозной эффективности стояночных тормозов (СТ), например ручных СТ, железнодорожных грузовых вагонов (ЖГВ) - крытых вагонов, полувагонов, платформ, цистерн, бункерных вагонов, вагонов-хопперов, вагонов-думпкаров, восьмиосных и четырехосных железнодорожных вагонов, шестиосных вагонов, а также вагонов промышленного транспорта.

В качестве прототипа был выбран способ [1] проверки правильности выбора передаточного числа (ПЧ) тормозных рычажных передач (ТРП) грузовых и рефрижераторных железнодорожных вагонов (ЖВД). В соответствии со способом прототипа выбирают тормозной цилиндр (ТЦ), выбирают или определяют величину ПЧ ТРП, которая должна соответствовать действующим нормам или нормативам Министерства путей сообщения Российской Федерации (МПС РФ) и обеспечивать тормозную эффективность грузовых и рефрижераторных железнодорожных вагонов не ниже нормативной, а также предотвращать заклинивание и юз колесных пар вагонов. 4 Существенным недостатком способа-прототипа и упомянутого "Типового расчета тормоза грузовых и рефрижераторных вагонов" является то, что в нем отсутствует какое-либо упоминание о расчете параметров, проектировании и проверке тормозной эффективности стояночного тормоза ЖВД и ЖГВ. Однако важность и необходимость стояночного тормоза (СТ), например ручного СТ, обусловлена обеспечением требуемого уровня безопасности движения на стальных магистралях. Упомянутый СТ служит для закрепления отдельных вагонов, в том числе ЖГВ, или сцепов из нескольких вагонов или отдельных составов на станциях, местах погрузки и выгрузки и на уклонах пути после возможного истощения тормозной системы (ТС) ЖДВ или ЖГВ, например, за счет внешних утечек сжатого воздуха из ТС в атмосферу из-за различных неплотностей или "дыр" ТС. Если отдельный ЖДВ, например ЖГВ, не будет закреплен стояночным тормозом, то он может "уйти" - разогнаться и врезаться в поезд или сцеп из вагонов или в другой объект, натворив немало бед. Приведя в действие СТ или ручной СТ, установленный на ЖГВ, этого можно избежать, затормозив этот ЖГВ стояночным тормозом. Однако для этого необходимо правильно или рационально выбрать параметры СТ и проверить тормозную эффективность СТ, например ручного СТ, что не позволяет делать способ прототипа, в котором отсутствует даже само упоминание о СТ, не говоря уже о способах или методах проверки СТ или способе проверки тормозной эффективности или работоспособности СТ, например ручного, т.е. приводного в действие мускульной силой человека, все это у прототипа также отсутствует.

Поэтому задачей изобретения является создание способа проверки тормозной эффективности СТ ЖГВ, а также повышение его тормозной эффективности и безопасности движения ЖГВ при эксплуатации.

Поставленная задача или цель достигается тем, что сначала выбирают ТЦ и определяют рациональное значение или величину ПЧ ТРП ЖГВ способом прототипа или другим способом. Этот признак изобретения совпадает с признаком прототипа. Новым является то, что затем определяют или выбирают, или принимают известные значения ПЧ рычажной передачи СТ ЖГВ, передаточное отношение червячной передачи СТ ЖГВ, диаметр штурвала СТ, определяют коэффициент полезного действия (КПД) или коэффициент потерь усилий СТ ЖГВ и среднее или истинное расстояние от точки крепления тяги до оси червячного сектора СТ ЖГВ; затем определяют сумму действительных сил нажатий тормозных колодок (ТК) на колеса ЖГВ от действия СТ ЖГВ по формуле (I): , где m - количество тормозных колодок ЖГВ; K_g - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо ЖГВ от действия СТ ЖГВ; - сумма действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса ЖГВ от действия СТ; P - сила, приложенная к штурвалу стояночного тормоза ЖГВ (эта сила прикладывается от руки человека к штурвалу СТ); D_шт - диаметр штурвала стояночного тормоза ЖГВ; l - среднее или истинное расстояние от точки крепления тяги до оси червячного сектора;
n_ч.п. - передаточное отношение червячной передачи;
n_рп.ст. - передаточное число рычажной передачи стояночного тормоза до штока тормозного цилиндра;
η_ст - коэффициент полезного действия СТ ЖГВ; η_ст= 0,5·η_п;
где
η_п - КПД ТРП ЖГВ;
F₁ - усилие отпускной пружины тормозного цилиндра;
F₂ - усилие отпускной пружины авторегулятора тормозной рычажной передачи ЖГВ или авторегулятора выхода тормозного цилиндра (ТЦ) ЖГВ, приведенное к штоку ТЦ;
n - передаточное число ТРП ЖГВ;
η_п - коэффициент полезного действия (КПД) ТРП ЖГВ;
затем определяют действительный коэффициент трения тормозной колодки (ТК) о колесо ЖГВ по формуле (2)

где
ϕ_к - действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо ЖГВ;
K_g - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо ЖГВ от действия СТ ЖГВ,
;
a, b, c, f - коэффициенты, причем для композиционной ТК a = 0,44;
b = 1; c = 20; f = 4; а для чугунной стандартной ТК a = 0,60;
b = 16; c = 100; f = 80;
затем определяют уклон пути, на котором удерживается ЖГВ стояночным тормозом, выраженный в промилях по формуле (3)

где
i - уклон пути (подъем или спуск), на котором удерживается ЖГВ стояночным тормозом, выраженный в промилях ;
Q_бр - вес брутто ЖГВ;
затем проверяют, выполняется ли неравенство (4)
, (4)
причем, если неравенство (4) не выполняется, т.е., если неравенство (4) истинно, то в этом случае устанавливают стояночный тормоз на ЖГВ.

Здесь имеется в виду, что устанавливают СТ, параметры которого были проверены ЗС, и этот СТ способен удержать ЖГВ на уклоне или на уклоне пути (подъеме или спуске), составляющем не менее , т.е. 30 промиль. - это общеупотребительное в тормозостроении обозначение промили, промиля это известный из уровня техники термин, который широко применяется в тормозостроении и на железнодорожном транспорте для обозначения уклонов пути.

В другом варианте исполнения новым является то, что после расчета или определения суммы действительных сил нажатий тормозных колодок (ТК) на колеса ЖГВ от действия СТ по формуле (I) определяют действительную силу нажатия тормозной колодки на колесо ЖГВ с помощью формулы (5)

где
- сумма действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса ЖГВ от действия или в результате действия СТ ЖГВ;
m - количество тормозных колодок ЖГВ;
K_д - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо ЖГВ от действия или в результате действия стояночного тормоза;
затем определяют действительный коэффициент трения ТК о колесо ЖГВ, ϕ_к с помощью формул (6) или (7) в зависимости от типа применяемых ТК:
- для композиционных тормозных колодок

- для чугунных стандартных тормозных колодок

В третьем варианте исполнения новым является то, что, если неравенство (4) не выполняется, то подбирают или выбирают, или определяют параметры СТ таким образом, чтобы неравенство (4) выполнялось, т.е., чтобы оно было истинным, а затем устанавливают механизмы стояночного тормоза и ТРП ЖГВ, параметры которых или параметры СТ были проверены, на ЖГВ. Параметры СТ и ТРП ЖГВ могут быть проверены по изобретению и способу-прототипу. Под параметрами СТ здесь понимают величины, входящие в формулу (I), или передаточное отношение червячной передачи СТ, передаточное число рычажной передачи СТ до штока тормозного цилиндра. Эти параметры или один из них можно изменять в большую или меньшую сторону, например уменьшать или увеличивать, в зависимости от результатов проверки тормозной эффективности СТ заявленным способом. Силу P рекомендуется принимать или брать равной 30 кг, т.е. P = 30 кг. Например, если неравенство (4) не выполняется и(или) , то в этом случае необходимо увеличить сумму действительных сил нажатий ТК на колеса ЖГВ от действия или в результате действия СТ, например, увеличив передаточное число рычажной передачи СТ.

В четвертом варианте исполнения новым является то, что, если неравенство (4) выполняется или максимальный уклон пути (подъем или спуск), на котором СТ удерживает ЖГВ, равен не менее , то в этом случае устанавливают элементы СТ на ЖГВ, затем кинематически соединяют их между собой и с рычагом ТРП ЖГВ в единый механизм или кинематическую цепь СТ ЖГВ.

В пятом варианте исполнения новым является то, что после определения ПЧ ТРП ЖГВ выбирают параметры СТ (имеются в виду параметры СТ, которые входят в формулу (I)), а затем определяют сумму действительных сил нажатий ТК на колеса ЖГВ по формуле (I).

На чертеже представлена принципиальная схема варианта выполнения стояночного тормоза и ТРП ЖГВ в качестве конкретного примера выполнения. Следует отметить, что заявленный способ проверки тормозной эффективности стояночного тормоза ЖГВ может быть применен не только к конкретной конструкции СТ и ТРП ЖГВ, представленной на чертеже, но и к различным другим конструкциям СТ и ТРП ЖГВ, приводимым в действие вручную от штурвала СТ.

Цифрами обозначено: 1 - кронштейн, который соединяет тормозной цилиндр (ТЦ) 2 с рамой или с хребтовой балкой ЖГВ или с кузовом ЖГВ (не показаны), шток 3 ТЦ 2 шарнирно соединен с головным рычагом 4 ТРП ЖГВ; кронштейн 5, жестко закрепленный на ТЦ 2, шарнирно соединен с тыловым рычагом 6 ТРП ЖГВ, а средние части упомянутых рычагов 4 и 6 кинематически соединены между собой с помощью затяжки 7, причем на рычагах 4 и 6 имеются по одному дополнительному сквозному отверстию 8 для переустановки затяжки 7 при регулировке ПЧ ТРП, осуществляемой при замене композиционных ТК на чугунные стандартные ТК и наоборот; головной рычаг 4 кинематически соединен с приводом 9 авторегулятора, который шарнирно соединен с регулировочным винтом 23, который соединен с кронштейном 24 привода авторегулятора ТРП, причем последний закреплен на хребтовой балке или на раме, или на кузове ЖГВ; здесь под авторегулятором следует понимать авторегулятор ТРП или выхода штока ТЦ ЖГВ моделей N 574 Б или РТРП-675 10(АРП), который одним своим концом шарнирно соединен с головным рычагом 4, а противоположный конец АРП 10 посредством муфты 11 или с помощью разъемных соединений соединен с короткой тягой 12, которая своим противоположным концом шарнирно соединена с рычагом 13 ТРП головной тележки ЖГВ; тыловой рычаг 6 шарнирно соединен с тыловой тягой 14, противоположный конец которой шарнирно соединен с рычагом 15 ТРП тыловой тележки ЖГА; 25 - точка крепления (шарнир) тяги 16 с червячным сектором 17 СТ; 26 - ось червячного сектора 17; 27 - тормозная колодка (композиционная или стандартная чугунная). Стояночный тормоз ЖГВ состоит из следующих элементов: тяги 16, которая одним своим концом шарнирно или кинематически соединена с головным рычагом 4, а противоположный конец тяги 16 шарнирно соединен с червячным сектором 17, причем этот червячный сектор 17 шарнирно соединен с кронштейном 18, который жестко соединен с элементом конструкции ЖГВ (рамой или кузовом); штурвал 19 закреплен или установлен на стержне 20, причем этот стержень 20 снабжен шестерней или червячным колесом 21, которое взаимодействует с червячным сектором 17, образуя червячную передачу; стержень 20 имеет возможность поворачиваться в направляющем элементе или пластине 22 с отверстием или вырезом в средней ее части (пластина 22 одета на стержень 20), а этот стержень 20 жестко соединен со штурвалом 20 и с червячным колесом 21, которое с червячным сектором 17 образует червячную передачу.

ТРП ЖГВ работает следующим образом. При поступлении сжатого воздуха в ТЦ 1 выходит его шток 3, который перемещает головной 4 и тыловой 6 рычаги ТРИ ЖГВ и соединяющую их затяжку 7, а также АРП 10, короткую тягу 12, тыловую тягу 14, рычаги 13 и 15, которые приводят в действие головной и тыловой рычаги тележек ЖГВ. В результате ТК 27 прижимаются к колесам ЖГВ (не показаны), вызывая торможение ЖГВ. При износе ТК 27 и колес ЖГВ приходит в действие АРП 10, его корпус взаимодействует с приводом 9 АРП 10. В результате АРП 10 сокращает свою длину, компенсируя износ ТК 27 и колес ЖГВ, и восстанавливает нормативный выход штока 3 ТЦ 2. При отпуске тормоза под действием возвратной пружины, установленной в ТЦ 2, все вышеперечисленные элементы ТРП ЖГВ возвращаются в исходное положение.

Стояночный тормоз ЖГВ работает следующим образом, Под действием мускульной силы руки человека поворачивается штурвал 19, который приводит в действие элементы СТ, в результате поворачивается червячный сектор 17 относительно кронштейна 18, затем приходит в движение тяга 16, шарнирно связанная одним своим концом с червячным сектором 17, а противоположным - с головным рычагом 4, затем под действием тяги 16 СТ перемещаются элементы ТРП ЖГВ: головной 4 и тыловой 6 рычаги ТРП ЖГВ; затяжка 7, АРП 10, соединенная с ним тяга 12, рычаг 13, который приводит в действие ТРП головной тележки ЖГВ, тыловой рычаг 6 перемещает тыловую тягу 14, которая перемещает рычаг 15, а последний приводит в действие ТРП тыловой тележки ЖГВ. В результате приходит в действие ТРП головной и тыловой тележек ЖГВ, например двухосных тележек ЖГВ, а ТК 27 прижимаются к колесам ЖГВ, вызывая торможение, точнее ТК 27 препятствует самопроизвольному движению ЖГВ, который стоит на уклоне пути (подъеме или спуске). Для оттормаживания ЖГВ штурвал 19 крутят в противоположную сторону. В результате все вышеупомянутые элементы ТРП ЖГВ и СТ возвращаются в исходное положение от действия штурвала 19 и связанных с ним элементов СТ и от действия возвратной пружины, установленной в ТЦ 2.

В качестве примера конкретного выполнения можно представить следующий. Сначала определяют с помощью формулы (I) сумму действительных сил нажатий ТК на колеса ЖГВ от действия СТ, при этом силу, приложенную от руки человека к штурвалу СТ ЖГВ, можно принять равной 30 кг; затем определяют или рассчитывают по формуле (2) действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо ЖГВ, затем определяют уклон пути, на котором удерживается ЖГВ стояночным тормозом, выраженный в промилях - это общепринятое обозначение промили, известное из уровня техники и из литературы по тормозам, например, Иноземцев В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. М.; Транспорт. 1979, 424 с.). При определении действительного коэффициента трения композиционной или стандартной чугунной ТК о колесо ЖГВ (ЖГВ, точнее его ТРП может быть оборудована композиционными или стандартными чугунными ТК, известными из уровня техники, в частности, из вышеприведенной книги В.Г. Иноземцева) использована формула (5) для определения величины действительной силы нажатия ТК на колесо ЖГВ, которая входит в формулу (2); затем с помощью формулы (3) определяют уклон пути, на котором удерживается ЖГВ стояночным тормозом, выраженный в промилях; затем проверяют выполняется ли неравенство (4); если неравенство (4) выполняется, т.е., если уклон пути, на котором удерживается ЖГВ стояночным тормозом, равен не менее (промиль), то в этом случае устанавливают СТ или вышеперечисленные элементы СТ на ЖГВ, т.е. устанавливают на ЖГВ следующие элементы стояночного тормоза: кронштейн 18, закрепляют его на раме или кузове ЖГВ или на хребтовой балке ЖГВ, шарнирно соединяют с кронштейном 18 червячный сектор 17, затем шарнирно или кинематически соединяют червячный сектор 17 с тягой 16, противоположный конец которой кинематически или шарнирно соединяют с головным рычагом 4 ТРП ЖГВ, устанавливают привод СТ, который выполнен в виде штурвала 19, стержня 20 с червячным колесом 21, устанавливают ограничивающую пластину или элемент 22, т. е. устанавливают элементы СТ ЖГВ, затем кинематически соединяют их между собой и с рычагом или головным рычагом 4 ТРП ЖГВ в единый механизм или кинематическую цепь СТ ЖГВ. В заключение важно отметить, что изобретение имеет высокую надежность, а также сравнительно просто для практического использования и не требует больших затрат сил и средств, а также может быть применено к различным конструкциям СТ ЖГВ, установленных на различных конструкциях или схемах ТРП ЖГВ. Применяя предлагаемый способ, можно повысить тормозную эффективность СТ ЖГВ благодаря высокой надежности ЗС, а также можно совершенствовать параметры СТ ЖГВ, тем самым повышая безопасность движения поездов на стальных магистралях железных дорог России и других стран.

Формула изобретения

1. Способ проверки тормозной эффективности стояночного тормоза железнодорожного грузового вагона, заключающийся в том, что выбирают тормозной цилиндр и определяют передаточное число тормозной рычажной передачи грузового вагона, отличающийся тем, что затем определяют сумму действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса грузового вагона от действия стояночного тормоза грузового вагона по формуле I

где m - количество тормозных колодок грузового вагона;
сумма действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса грузового вагона от действия стояночного тормоза;
P - сила, приложенная к штурвалу стояночного тормоза;
D_шт - диаметр штурвала стояночного тормоза;
l - среднее или истинное расстояние от точки крепления тяги до оси червячного сектора;
n_ч.п. - передаточное отношение червячной передачи;
n_рп.ст - передаточное число рычажной передачи стояночного тормоза до штока тормозного цилиндра;
η_ст - коэффициент полезного действия стояночного тормоза;
η_п - коэффициент полезного действия тормозной передачи грузового вагона;
F₁ - усилие отпускной пружины тормозного цилиндра;
F₂ - усилие отпускной пружины авторегулятора тормозной рычажной передачи грузового вагона или авторегулятора выхода штока тормозного цилиндра грузового вагона, приведенное к штоку тормозного цилиндра;
n - передаточное число тормозной рычажной передачи грузового вагона,
затем определяют действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо грузового вагона по формуле 2

где ϕ_к - действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо грузового вагона;
a, b, c, f - коэффициенты, причем для композиционной тормозной колодки a = 0,44; b = 1; c = 20; f = 4; а для чугунной стандартной тормозной колодки a = 0,60; b = 16; c = 100; f = 80;
К_д - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо грузового вагона,

затем определяют уклон пути, на котором удерживается грузовой вагон стояночным тормозом, выраженный в промилях (%) по формуле 3

где i - уклон пути (подъем или спуск), на котором удерживается грузовой вагон стояночным тормозом, выраженный в промилях (%);
Q_бр - вес брутто грузового вагона;
затем проверяют выполняется ли неравенство 4
i ≥ 30%,
причем если неравенство 4 выполняется, т.е. если неравенство 4 истинно, то в этом случае устанавливают стояночный тормоз на грузовом вагоне.

2. Способ проверки тормозной эффективности стояночного тормоза железнодорожного грузового вагона по п.1, отличающийся тем, что после расчета суммы действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса грузового вагона от действия стояночного тормоза по формуле 1, определяют действительную силу нажатия тормозной колодки на колесо грузового вагона с помощью формулы 5

где сумма действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса грузового вагона от действия стояночного тормоза;
m - количество тормозных колодок грузового вагона;
К_д - действительная сила нажатия тормозной колодки на колесо грузового вагона от действия стояночного тормоза,
затем определяют действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо грузового вагона ϕ_к с помощью формул 6 или 7 в зависимости от типа применяемых тормозных колодок:
для композиционных тормозных колодок:

для чугунных стандартных тормозных колодок

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что коэффициент полезного действия стояночного тормоза
η_с.т.≅ 0,5·η_п.
4. Способ проверки тормозной эффективности стояночного тормоза железнодорожного грузового вагона по пп.1 - 3, отличающийся тем, что если неравенство 4 выполняется или максимальный уклон пути, на котором стояночный тормоз удерживает грузовой вагон равен не менее 30%, то в этом случае устанавливают элементы стояночного тормоза на грузовом вагоне, затем кинематически соединяют их между собой и с рычагом тормозной рычажной передачи грузового вагона в единый механизм или кинематическую цепь стояночного тормоза.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что после определения передаточного числа тормозной рычажной передачи грузового вагона выбирают параметры стояночного тормоза, а затем определяют сумму действительных сил нажатий тормозных колодок на колеса вагона по формуле 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1