Клещевой механизм дискового тормоза железнодорожного транспортного средства
Владельцы патента RU 2561477:
Изобретение относится к тормозному оборудованию железнодорожных транспортных средств, в частности к дисковым тормозам. Дисковый тормоз состоит из корпуса с подвесом, расположенным на подрессоренной раме транспортного средства, пространственного клещевого механизма с параллелограммными контурами, содержит тормозной цилиндр, рычаги, суппорт, тяги, башмаки с фрикционными накладками. Структурная схема пространственного клещевого механизма выполнена с вращательной подвижностью суппорта относительно корпуса, при этом шарнирные соединения выполнены с количеством подвижностей больше одной. Достигается устранение избыточных связей в клещевом механизме, обеспечение технологичности изготовления деталей и сборки механизма, повышение надежности и долговечности работы дискового тормоза, повышение эффективности торможения за счет повышения КПД механизма. 4 ил.
Изобретение относится к тормозному оборудованию железнодорожных транспортных средств, в частности к дисковым тормозам.
Известен дисковый тормоз железнодорожного транспортного средства [Регистрационный номер заявки №2004109531/11, 2004.03.31, номер публикации №2264940, МПК B61H 5/00] с тормозным диском, прикрепленным к колесной паре, фрикционными накладками, взаимодействующими с тормозным диском посредством приводного устройства (клещевой механизм) и тормозного цилиндра.
Недостатками представленного аналога являются следующие особенности: рабочая нагрузка от тормозного цилиндра поступает на один из рычагов клещевого механизма, затем через тягу часть нагрузки передается на другой рычаг, при этом шарнирные оси поворота рычагов расположены несимметрично, следовательно, и на рабочих поверхностях она распределена несимметрично; узел крепления башмака с фрикционными накладками к клещевому механизму позволяет хаотично перемещаться трущимся поверхностям накладок относительно рабочей поверхности тормозного диска — все это приводит к неравномерному износу трущихся поверхностей накладок, следовательно, к снижению эффективности торможения и срока их эксплуатации.
В качестве прототипа был выбран дисковый тормоз железнодорожного транспортного средства [Регистрационный номер заявки №2008100648/11, 27.05.2010, номер публикации №2390449, МПК B61H 5/00], состоящий из корпуса, расположенного на подрессоренной раме транспортного средства с клещевым параллелограммным механизмом, башмаков, фрикционных накладок и тормозного диска, расположенного на оси колесной пары транспортного средства.
Недостатками прототипа являются: структура клещевого механизма не обеспечивает компенсацию одной из подвижностей колесной пары (виляние), возникающей при прохождении транспортным средством кривых участков железнодорожного пути малого радиуса; суппорт обеспечивает поступательную подвижность посредством трения скольжения и имеет ограничения этой подвижности между плоскими деталями, что является критичным при работе в условиях большой загрязненности и обледенения; все шарнирные соединения клещевого механизма относятся к одноподвижным кинематическим парам, которые требуют высокой точности изготовления; структура механизма имеет избыточные связи, которые обусловливают наличие натягов и деформацию звеньев механизма.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение избыточных связей в клещевом механизме, обеспечение технологичности изготовления деталей и сборки механизма, повышение надежности и долговечности работы дискового тормоза, повышение эффективности торможения за счет повышения КПД механизма, обеспечивая тем самым стабильность усилия нажатия тормозных накладок на диск во всем диапазоне угла поворота рычагов, зависящего от фрикционного износа, клещевого механизма.
Решение поставленной задачи достигается применением оригинальной структурной схемы пространственного клещевого механизма, в которой предусматривается шарнирное соединение суппорта с корпусом механизма, применение кинематических пар высшего порядка, и все кинематические пары механизма являются вращательными.
На фиг.1, фиг.2, фиг.3 схематично изображен предлагаемый дисковый тормоз в плане, вид справа и вид сверху соответственно. На фиг.4 изображена структурная схема пространственного клещевого механизма.
Дисковый тормоз содержит (см. фиг.1, 2, 3): подвес 1, который крепится на подрессоренной раме части транспортного средства; корпус 2, который шарнирно крепится к подвесу 1; суппорт 3, который шарнирно крепится к корпусу 2 с помощью оси 11; тормозной цилиндр 4 со встроенным авторегулятором зазора между тормозным диском и фрикционными накладками; шток тормозного цилиндра 5; рычаги 6, которые шарнирно крепятся к суппорту 3; башмаки 7 с фрикционными накладками 8, которые шарнирно крепятся к рычагам 6; крестовины 9, которые шарнирно крепятся к суппорту 3; тяги 10, которые с помощью сферического шарнира крепятся к башмакам 7 и шарнирно крепятся к крестовинам 9 и замыкают параллелограммные контуры, с помощью которых обеспечивается равномерный износ фрикционных накладок; крестовина 12, которая шарнирно крепится к тормозному цилиндру 4 и рычагу 6; крестовина 13, которая шарнирно крепится к штоку 5 и другому рычагу 6.
На фиг.4 изображена структурная схема пространственного клещевого механизма дискового тормоза. На схеме буквами условно обозначены кинематические пары; цифрами обозначены позиции деталей, соответствующие фиг.1, фиг.2, фиг.3; в рамках показаны количество и направления подвижностей кинематических пар. Кинематическим парам D, E, F, G, N, P присвоена только одна подвижность, так как в процессе эксплуатации они являются наиболее нагруженными. Sx (продольное), Sy (поперечное), Sz (вертикальное), Ux (боковая качка), Uy (галопирование), Uz (виляние) — подвижности колесной пары, которые компенсируются клещевым механизмом.
При подаче давления сжатого воздуха в тормозной цилиндр 4 рабочая нагрузка через рычаги 6 симметрично распределяется на башмаки 7 с фрикционными накладками, которые в свою очередь прижимаются к тормозному диску и создают тормозную силу. При этом детали в шарнирных соединениях не испытывают натягов и деформаций из-за технологических погрешностей, тем самым обеспечивая повышение КПД механизма.
Дисковый тормоз, состоящий из корпуса с подвесом, расположенным на подрессоренной раме транспортного средства, пространственного клещевого механизма с параллелограммными контурами, содержащий тормозной цилиндр, рычаги, суппорт, тяги, башмаки с фрикционными накладками, отличающийся тем, что вновь применена структурная схема пространственного клещевого механизма, в соответствии с которой введены вращательная подвижность суппорта относительно корпуса и шарнирные соединения с количеством подвижностей больше одной.
Источник
Дисковые тормоза
Дисковые тормоза обеспечивают высокую тормозную эффективность, особенно при высоких скоростях (160 км/ч и более). Кроме того, по сравнению с колодочным тормозом устраняются перегревы колес, ненормальные выработки на их поверхности катания и др.
Тормоз тележки КВЗ-ЦНИИ для вагонов межобластного сообщения состоит из четырех клещевых механизмов, каждый из которых имеет тормозной цилиндр 1, два спаренных рычага 2 с затяжкой 3 и фиксатором 4 и два башмака 6 с фрикционными накладками 5.
На одной колесной паре размещают два тормозных диска 7 диаметром 620 мм с шириной поверхности трения 120 мм.
Каждый диск состоит из двух половин, соединяемых болтами 9. К ступице, напрессованной на ось колесной пары, диск крепится радиально расположенными болтами 8 с разрезными втулками и тарельчатыми пружинами. Для лучшего отвода тепла диски снабжены ребрами и вентиляционными окнами.
Башмаки с накладками подвешены к консоли поперечной балки тележки на шарнирных подвесках 77. Вертикальными валиками 10 башмаки шарнирно соединяются с рычагами 2, которые крепятся подвесками 12 к той же консоли, что и подвески башмака.
На каждой тележке установлено четыре тормозных цилиндра 1 диаметром 8. Каждый из цилиндров обслуживает одну пару тормозных башмаков 6. Тормозные накладки (см. верхний рисунок) выполнены из композиционного материала.
Площадь трения накладки равна 430 см2, толщина 25 мм.
Для закрепления в тормозном башмаке на накладках с нерабочей стороны имеются конусообразные тыльники 16 в форме ласточкина хвоста.
При замене накладки отгибают стопорные шайбы 14, вывертывают болты 13, снимают держатель 15 и, ударяя по накладке сверху, выводят ее из паза башмака.
При отпущенном тормозе зазор между накладками и диском (1—3 мм) обеспечивают оттяжные пружины 4.
Пневматическое оборудование дискового тормоза на вагоне подключено к тормозной магистрали ТМ через разобщительный кран КР.
Питательный резервуар ПР заряжается через обратный клапан ОК.
При торможении электровоздухораспределитель ЭВР усл. № 305 сообщает резервуар ЗР с дополнительным резервуаром ДР объемом 10 л и с двумя реле давления РД усл. № 365.
Через эти реле воздух из резервуара ПР поступает в цилиндры ТЦ по шлангам Ш и трубопроводам.
Источник
Тормозное оборудование вагонов с дисковыми тормозами
Тормозные цилиндры с рабочим диаметром 203 мм со встроенными регуляторами зазора между накладками и дисками приводят в действие клещевые рычажные механизмы для прижатия накладок к дискам.
Вагоны должны эксплуатироваться с металлокерамическими тормозными
накладками дисковых тормозов. Допускается использование на вагонах
композиционных тормозных накладок. В любом случае, на каждом вагоне накладки должны быть однотипные.
| Металлокерамические накладки | Композиционные накладки | |
| Новые | 24 мм | 20 мм |
| Изношенные при измерении по наружному радиусу (подлежат замене) | 13 мм и менее | 5 мм и менее |
Суммарный зазор между обеими накладками и диском при отпущенных тормозах должен быть не более 6 мм.
Меняются тормозные накладки парно, т.е. если сменили одну, то необходимо сменить и другую на данном диске, независимо от ее износа. Полный выход штока ТЦ составляет 92 мм.
Допускается эксплуатация в одном составе вагонов с дисковыми и
композиционными колодочными тормозами.
Эксплуатация в одном составе вагонов с дисковыми и колодочными чугунными тормозами недопустима, т.к. в поезде при торможении возникают сильные продольно-динамические усилия из-за разности тормозных сил. Как исключение, допускается такая комбинация при пересылке вагонов без пассажиров.
При опробовании тормозов, их срабатывание на торможение и отпуск проверяется по светодиодным сигнализаторам С1-С4 и по манометрам на борту вагона.
При неисправности тормоза на одной из тележек вагона, ее можно отключить разобщительным краном к соответствующему реле повторителя. Воздух из ТЦ при этом выйдет через атмосферное отверстие разобщительного крана.
При неисправности тормоза всего вагона, необходимо перекрыть четыре крана: — к воздухораспределителям;
— к питательному резервуару ПР;
— два крана к обеим 404 реле повторителя. Также необходимо выпустить воздух из запасного и питательного резервуаров.
При отправлении поезда и после экстренного торможения необходимо убедиться в погасании красных светодиодов сигнализаторов отпуска.
Расчетное тормозное нажатие:
До 120 км/ч включительно – 10 тс на ось;
До 140 км/ч включительно — 12,5 тс на ось.
Вес тары определяется по надписи на борту вагона, а нагрузка от пассажиров и от ручной клади – в соответствии с п. 8.5 инструкции ЦВ-ЦТ-ЦЛ-277.
В графе «Другие данные» справки ВУ-45 при наличии в поезде вагонов с дисковыми тормозами должна быть отметка «ДТ». При учете композиционных колодок в справке, дисковые тормоза учитываются как композиционные. Выход штока ТЦ последнего вагона с дисковым тормозом в справке ВУ-45 допускается не указывать.
Ручной тормоз приводится в действие из рабочего тамбура проводника и прижимает накладки к двум дискам первой колесной пары. Обеспечивает удержание вагона на уклоне не менее 15‰.
Работа тормозной системы вагона с дисковыми тормозами
Из тормозной магистрали через разобщительный кран, дроссельное отверстие диаметром 2,5 мм и обратный клапан заряжается дополнительный питательный резервуар объемом 170 Л. Дроссельное отверстие ограничивает подпитку каждого отдельно взятого резервуара и тем самым исключает влияние подпитки на скорость распространения отпускной волны по всему поезду (если бы не было дроссельного отверстия, то давление в ТМ по поезду не повышалось бы до тех пор, пока не насытится очередной питательный резервуар).
Обратный клапан не позволяет выходить воздуху из питательного резервуара обратно в магистраль при торможениях (особенно при экстренном).
Из питательного резервуара берут воздух тормозные цилиндры при торможении,
которые питаются через 404 реле повторителя и через сбрасывающие
противоюзные клапаны СК1-СК4. Каждая тележка питается через свой реле-повторитель. Любую тележку можно отключить разобщительным краном в случае неисправности. На каждой тележке имеется 4 тормозных цилиндра (по количеству дисков): 2 на одной колесной паре и 2 на другой.
Из тормозной магистрали через разобщительный кран и воздухораспределитель усл.№ 292М питается запасной резервуар объемом 78 Л.
При торможении пневматическим или электропневматическим тормозом, ВР 292М
или ЭВР305 наполняют воздухом из ЗР тормозной резервуар ТР объемом 16 Л.
Этот резервуар представляет собой ложный тормозной цилиндр, т.е. как бы
тормозной цилиндр, у которого всегда один и тот же выход штока. Таким образом
устраняется один из самых неприятных недостатков ВР292 — зависимость
давления в ТЦ от величины выхода штока.
Воздух из тормозного резервуара воздействует на диафрагмы обоих 404 реле повторителей, и реле наполняют ТЦ из питательного резервуара точно таким же давлением, какое создал воздухораспределитель (ЭВР) в тормозном резервуаре. В случае утечки воздуха по ТЦ, они будут подпитываться из питательного резервуара, а резервуар из ТМ. Таким образом, пневматический тормоз при данной схеме стал неистощимым (устранен второй недостаток ВР 292).
Давление в ТЦ по каждой тележке в отдельности показывают манометры на борту вагона.
На каждой колесной паре имеется сигнализатор давления, который при торможении зажигает на борту вагона красный светодиод соответствующей колесной пары и дает сигнал в бортовую микропроцессорную систему вагона.
На каждой колесной паре имеется датчик пути и скорости, который контролирует проскальзывание и юз каждой колесной пары. В случае начавшегося проскальзывания, бортовая микропроцессорная система выдает сигнал на противоюзный сбрасывающий клапан, который сбрасывает воздух из ТЦ. После прекращения проскальзывания, воздух снова подается в ТЦ.
Контролируется исправность противоюзного устройства по зеленому светодиоду на борту вагона. В случае сбоя в работе или неисправности, вместо зеленого загорается оранжевый светодиод. Кроме того, при заторможенном состоянии вагона можно проверить работу противоюзных сбрасывающих клапанов, нажав на кнопку находящуюся на борту вагона. Должен по очереди сработать каждый противоюзный клапан и кратковременно погаснуть красный светодиод ТЦ соответствующей колесной пары.
Источник
