АНАЛИЗ ФИКСАЦИИ ТОРМОЗНЫХ ЧЕК В БАШМАКАХ ТОРМОЗНОЙ РЫЧАЖНОЙ ПЕРЕДАЧИ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

ANALYSIS OF THE FIXATION OF BRAKE CHECKS IN THE BRAKE LEVER TRANSFER OF FREIGHT WAGONS

Polunin Alexander Sergeevich

Student, Department of Electric Trains and Locomotives, Russian University of Transport (MIIT),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Рассматривается проблема выпадения тормозных чек из башмаков при разгрузке вагонов вагоноопрокидывателями, обусловленная недостатками стандартной конструкции крепления. Наиболее перспективным решением выступает внедрение чек с пружинным замком, обеспечивающее надёжную фиксацию без доработки оборудования и дополнительных затрат.

ABSTRACT

The problem of brake pins falling out of their shoes when unloading cars with car dumpers is addressed. This problem is caused by shortcomings in the standard fastening design. The most promising solution is the introduction of pins with a spring lock, which ensures reliable fixation without modifications to the equipment or additional costs.

Ключевые слова: тормозная чека; вагоноопрокидыватель; фиксация колодок.

Keywords: brake pin; wagon dumper; brake shoe lock.

Тормозная система железнодорожного подвижного состава — это комплекс устройств, создающих сопротивление движению поезда. Особое внимание уделяется надёжности крепления тормозных колодок в башмаках рычажной передачи.  Актуальной проблемой остаётся выпадение тормозных чек при разгрузке грузовых вагонов на вагоноопрокидывателях.

В местах с грузопотоком от 1 млн т широко применяют вагоноопрокидыватели (торцовые, роторные, боковые и комбинированные) — другие методы разгрузки не выдерживают таких объёмов. Их преимущественно используют для насыпных грузов: полувагоны переворачивают на 170–175° вокруг продольной оси. Для крытых вагонов применяют наклон до 50°.

Отечественные грузовые вагоны оснащены колодочными тормозами. Тормозную силу создают композиционные колодки, устанавливаемые в башмаки рычажной передачи и фиксируемые тормозными чеками (рисунок 1). Существенный недостаток стандартного крепления — риск выпадения чек и колодок при разгрузке на вагоноопрокидывателе, поскольку конструкция чеки не имеет ограничителей продольных перемещений при переворачивании.

Рисунок 1. Соединение тормозной колодки с башмаком тормозной рычажной передачи вагона: 1 – башмак; 2 – чека; 3 – колодка

Устранение этого недостатка актуально для крупных предприятий с роторными вагоноопрокидывателями. Цель исследования — анализ существующих методов фиксации тормозных чек, оценка их эффективности.

Тормозная рычажная передача преобразует усилие тормозного привода в нажатие колодок на поверхность катания колёс. Она включает рычаги, тяги, штоки, башмаки и другие элементы, передающие усилие от тормозного цилиндра к колодкам.

Тормозные колодки — элементы, взаимодействующие с колёсной парой: при торможении они прижимаются к поверхности катания, создавая трение и замедляя вращение колёс. В современных грузовых вагонах используют композиционные колодки — с металлическим каркасом и накладкой из композита, — которые обеспечивают меньший износ колёс, стабильный коэффициент трения и снижают шум по сравнению с чугунными.

Для крепления тормозных колодок в башмаках применяют тормозные чеки — выпуклые металлические стержни с сечением, сужающимся от головки к заострённому концу (рисунок 2). Чека вставляется в отверстие башмака, фиксируя колодку.

Рисунок 2. Конструкция тормозной чеки грузовых вагонов

При опрокидывании вагона возникает выпадение чек и колодок.

Тормозная чека и башмак тормозной колодки должны соответствовать ГОСТ 34075–2017 [1]. Сочленение башмака с колодкой через чеку должно выдерживать усилие 150–200 Н, при этом покачивание колодки недопустимо. Несмотря на это, стандартная конструкция не обеспечивает надёжной фиксации при переворачивании вагонов на вагоноопрокидывателях.

Таким образом, проблема выпадения тормозных чек при использовании вагоноопрокидывателей является актуальной и требует разработки эффективных методов решения, обеспечивающих надежную фиксацию чек в башмаках.

Подходы к решению проблемы выпадения тормозных чек можно условно разделить на две основные группы: модернизация конструкции вагоноопрокидывателей и усовершенствование конструкции соединения тормозной колодки с башмаком.

Одно из решений — модернизация вагоноопрокидывателей, так как переделка тормозных рычажных передач всего парка (>1,2 млн вагонов) слишком затратна. Предлагается оснастить опрокидыватели магнитными блоками из ферромагнитных сплавов (рисунок 3): под их действием чеки будут удерживаться на башмаке при опрокидывании. Однако остаточная намагниченность может вызвать дефекты поверхности катания колёс — навары или кольцевые выработки.

Рисунок 3. Магнитное устройство фиксации чек на вагоноопрокидывателе: 1, 2 – магнитные блоки; 3 – кронштейн; 4 – чека

Известна конструкция вагоноопрокидывателя с использованием П-образной рамы (рисунок 4). При разгрузке вагона устройство фиксации выдвигает стопорные элементы, прижимающие головки чек к тормозной колодке или башмаку. Достоинством является возможное обеспечение надежной фиксации, однако процесс осложнен наличием специальных приводов и необходимостью центровки подвижного состава в роторе.

Рисунок 4. Конструкция стопорного механизма вагоноопрокидывателя, разработанного «Уралтехэнерго»:1 – колесная пара тележки вагона;2 – П-образная рама; 3 – стопорный элемент; 4 – тормозная колодка; 5 – тормозная чека; 6 – ролик; 7 – направляющий лист; 8 – прутки; 9 – рельс.

Вторым подходом к решению проблемы усовершенствования конструкции соединения тормозной колодки с башмаком является внедрение фиксирующих приспособлений, предотвращающих выпадение тормозной чеки. Разработанная в АО "ВНИКТИ" конструкция (рисунок 5) использует тормозную чеку с головкой, выполненной в форме петли (рисунок 6). В башмаке сделаны два отверстия для валика и страховочного шплинта, которые служат для фиксации чеки. Достоинство — надежная фиксация, однако введение валика и шплинта приведет к дополнительным трудозатратам по замене колодки или чеки.

Рисунок 5. Устройство крепления тормозной колодки, разработанное в АО «ВНИКТИ»: 1 – тормозная колодка; 2 – башмак рычажной передачи; 3 – чека; 4 – головка чеки; 5 – предохранительный валик; 6 – страховочный шплинт

Рисунок 6. Схема тормозной чеки, разработанной в АО «ВНИКТИ»

Известна конструкция с тормозными колодками, оснащёнными фиксирующими пластинами с тыльной стороны, и чеками, головка которых направлена к центру кривизны (рисунок 7). Она предотвращает выпадение чеки, но усложняет замену элементов.

Рисунок 7. Соединение тормозной колодки с фиксирующей пластиной и башмаком: 1 – башмак тормозной рычажной передачи; 2 – тормозная колодка; 3 – фиксирующая пластина; 4 – чека с обратной головкой

В ООО "ВНИЦТТ" предложен способ фиксации с применением V-образной упругой скобы, одна ветвь которой упирается в направляющий паз башмака, а другая прижимается к тормозной чеке (рисунок 8).

Рисунок 8. Способ фиксации тормозной колодки, разработанный в ООО «ВНИЦТТ»: 1 – тормозная колодка; 2 – башмак; 3 – чека; 4 – упругая скоба; 5 – шплинт

Модернизация тормозной чеки с пружинным замком (рисунок 9) — перспективное решение. Конструкция включает две выпуклые упругие пластины с упорными поверхностями. Преимущества: сохраняет габариты чеки. Основная сложность — подбор параметров замка для извлечения чеки [2].

Рисунок 9. Конструкция чеки колодки грузового вагона с пружинным замком: 1 – основное тело тормозной чеки; 2 – пружинный замок; 3 – выпуклая наружу пластина; 4 – упорная поверхность

Оценка экономической эффективности модернизированных тормозных чек включает прямые и косвенные выгоды. Использование стандартных чек приводит к потерям 2–5 минут на вагон из-за возврата выпавших элементов. При разгрузке 100 вагонов в сутки это 3,5–8 часов простоя, что особенно затратно в порту. Внедрение новой конструкции повышает безопасность (исключает попадание посторонних предметов и аварии) и увеличивает производительность: сокращение разгрузки на 3 минуты даёт прирост 2,4 вагона в час (при базе 20 вагонов/ч) [3].

Таким образом, внедрение модернизированных тормозных чек с пружинным замком является экономически выгодным решением.

Список литературы:

1. ГОСТ 34075–2017. Башмаки и чеки тормозных колодок железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия.
2. Чека тормозной колодки грузового вагона / С. В. Трескин: патент на полезную модель 223653 Рос. Федерация. № 2023130084; заявл. 17.11.2023; опубл. 28.02.2024.
3. Чепурченко И. В., Коркина С. В. Анализ процесса разгрузки на вагоноопрокидывателе и расчет напряженно-деформированного состояния кузова полувагона // Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. № 2. С. 534–541.