Пневматические тормоза. Пневматические тормоза подвижного состава имеют однопроводную тормозную магистраль

Пневматические тормоза подвижного состава имеют однопроводную тормозную магистраль или воздухопровод, проложенную под полом вагона и локомотива, для дистанционного управления из кабины машиниста локомотива приборами торможения (воздухораспределители) с целью зарядки запасных резервуаров при зарядке и отпуске тормоза, наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом при торможении и сообщения их с атмосферой при отпуске тормозов поезда.
Тормозная магистраль (рис. 7.1) представляет собой металлическую трубу с внутренним диаметром 32,0 мм (до 1948 г. диаметр был 28,4 мм).

Увеличение диаметра позволило уменьшить сопротивление движению воздуха по трубе вследствие перехода от турбулентного движения при диаметре 28,4 мм к ламинарному при диаметре 32,0 мм; ускорить процесс зарядки тормозной сети поезда (особенно длинносоставного); уменьшить разницу давлений в тормозной магистрали в голове и хвосте поезда; улучшить процесс торможения.
Концы магистральной трубы 5, выходящие за лобовые балки рамы вагона, имеют резьбу, на которую навернуты концевые краны 1, фиксирующиеся державкой 2. Концевые краны предназначены для закрывания тормозных магистралей перед расцеплением вагонов и для соединения тормозных магистралей каждого вагона в единую тормозную магистраль поезда; на наружном конце хвостового вагона поезда он должен находиться в закрытом положении. С концевыми кранами соединены межвагонные гибкие соединительные рукава 7 с саморасцеплящимися головками, подвешиваемыми в расцепленном положении на подвесках 8. В средней части тормозной магистрали имеется тройник 4 с разобщительными кранами, через который подсоединяется труба от воздухораспределителя с разобщительным краном 6. На тормозной магистрали пассажирских вагонов имеются три дополнительных тройника 3 для подсоединения стоп-кранов, расположенных в кузове вагона. На грузовых вагонах без переходных площадок стоп-кранов нет.
Для повышения герметичности тормозной магистрали вместо резьбовых соединений в последнее время применяют газопрессовую сварку труб или резьбу накатывают.
Оборудование пневматического тормоза разделяется на пневматическое, приборы которого работают под давлением сжатого воздуха, и механическое, т.е. тормозную рычажную передачу, расположенную между тормозным цилиндром и тормозными колодками.
Пневматическое тормозное оборудование по своему назначению делится на следующие группы: приборы питания тормоза сжатым воздухом; приборы управления тормозами; приборы, осуществляющие торможение; арматура тормоза.
К приборам питания тормоза сжатым воздухом относятся компрессоры различных типов, регуляторы давления для автоматического включения и выключения двигателя компрессора, регулировочные клапаны холостого хода и обратные клапаны; главные резервуары.
К приборам управления тормозами относятся краны машиниста, кран вспомогательного тормоза локомотива, контроллеры машиниста, приборы и устройства автоматического контроля работы тормозов (автостопы), сигнализаторы отпуска, электроблокировочные клапаны, выключатели управления, вспомогательная аппаратура для включения и отключения приборов управления, регистрации и наблюдения за работой тормозов (скоростомеры, манометры, краны двойной тяги и комбинированные, устройство блокировки тормозов).
К приборам, осуществляющим торможение, относятся воздухораспределители и реле давления. Воздухораспределители, которые делятся на грузовые, пассажирские и специального назначения (промышленного и узкоколейного подвижного состава, для эксплуатации подвижного состава на крутых спусках), являются основной частью автоматического пневматического тормоза. Они обеспечивают зарядку запасного резервуара каждого вагона поезда и локомотива и их специальных камер из тормозной магистрали, наполнение тормозных цилиндров из запасных резервуаров при понижении давления в тормозной магистрали, а также выпуск воздуха из тормозных цилиндров в атмосферу при повышении давления в тормозной магистрали.

К арматуре тормоза относятся концевые, разобщительные трехходовые, выпускные краны; стоп-краны (краны экстренного торможения); выпускные предохранительные, обратные, переключательные электропневматические клапаны и клапаны максимального давления. Стоп-кран служит для экстренного (быстрого) торможения в случаях, когда требуется немедленная остановка поезда без участия машиниста. Стоп-краны устанавливаются в тамбурах и внутри каждого пассажирского вагона, а также на переходных площадках отдельных грузовых вагонов, при этом у таких вагонов ручка стоп-крана снята, так как работники бригады, сопровождающие грузовой поезд имеют при себе съемные ручки.

Выпускные краны служат для отпуска вручную отдельного вагона поезда при отсутствии крана машиниста, а также для выпуска воздуха из камер и запасного резервуара при выключении из работы воздухораспределителя при замене неисправного воздухораспределителя на исправный. Предохранительные переключательные клапаны, клапаны максимального давления и клапаны продувки устанавливаются в локомотиве на компрессорах и главных резервуарах.

Качество пневматического автотормоза определяется следующими признаками:
— длина тормозного пути при экстренном торможении;

— чувствительность при ступенчатом торможении, т.е. величина минимального падения давления в тормозной магистрали, позволяющая регулировать тормозную силу малыми ступенями;

— легкость отпуска тормоза, характеризующаяся возможностью делать отпуск без восстановления зарядного давления в тормозной магистрали;

— степень плавности торможения, определяемая величиной продольных сил в поезде при торможении;

— степень неистощимости тормозов, которая обусловливается возможностью многократных идущих друг за другом торможений, например, на крутых затяжных спусках пути с сохранением расчетной величины давления в тормозных цилиндрах при всех последовательных торможениях;

— скорость распространения тормозной волны;

— степень использования силы сцепления колеса с рельсом при торможении;

— устойчивость вращения колес при торможении, т.е. недопустимость юза колес (заклинивание).

Основные характеристики тормозов подвижного состава нормируются техническими требованиями, утвержденными МГТС России, а подвижного состава международного сообщения — международным железнодорожным союзом (UIC).
Наиболее важной качественной характеристикой тормоза является скорость распространения тормозной волны — чем она выше, тем лучше плавность торможения, короче тормозной путь и выше безопасность движения поезда. Под тормозной волной понимается процесс снижения давления в воздушной магистрали по длине поезда темпом, приводящим к действию воздухораспределителей на торможение. Тормозная волна распространяется вслед за воздушной волной, возникающей при сообщении тормозной магистрали с атмосферой. Под скоростью тормозной волны понимается отношение длины тормозной магистрали поезда к времени, прошедшего с момента постановки ручки крана машиниста в тормозное положение до появления давления сжатого воздуха в тормозном цилиндре хвостового вагона поезда. По международным требованиям скорость тормозной волны должна быть не менее 250 м/с, а в новейших более совершенных тормозах — не менее 300 м/с. На железных дорогах России, других стран СНГ и Балтии скорость тормозной волны пневматического тормоза пассажирского поезда с воздухораспределителем № 292-001 равна 120 м/с при полном служебном торможении и 190 м/с при экстренном торможении, а грузового поезда с воздухораспределителями № 483 М — соответственно 270 и 290 м/с.

Теоретически скорость тормозной волны может быть равна скорости распространения звука в воздухораспределителе, т.е. 330 м/с. Однако в реальных условиях повышение скорости тормозной волны выше 300 м/с связано со значительными усложнениями конструкции воздухораспределителя, а эффект от этого получается незначительный. Например, увеличение скорости тормозной волны с 250 до 330 м/с при скорости движения поезда 150 км/ч дает снижение тормозного пути всего лишь на 50 м.
Работа пневматического автотормоза разделяется на следующие процессы:

а) зарядка, при которой тормозная магистраль и запасные резервуары подвижного состава поезда заполняются сжатым воздухом до зарядной величины, при которой обеспечиваются нормативы расчетного давления воздуха в тормозных цилиндрах при последующих торможениях. Для грузовых поездов нормальной длины (750—1200 м) зарядное давление установлено 5,2—5,3 кгс/см2, а для поездов повышенной длины и поездов любой длины и массы, следующих по затяжным спускам пути 18 ‰ и более, зарядное давление установлено 6,0—6,2 кгс/см2. Для пассажирских поездов, длина и масса которых значительно меньше, чем грузовых поездов, зарядное давление установлено 5—5,2 кгс/см2. Более высокое зарядное давление в пассажирских поездах недопустимо из-за опасности заклинивания колесных пар, так как пассажирские воздухораспределители № 292-001 не обеспечивают ограничения предельного давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах;

б) торможение, для возникновения которого снижается давление воздуха в тормозной магистрали поезда для приведения в действие воздухораспределителя, через который сжатый воздух из запасных резервуаров поступает в тормозные цилиндры, в которых создается усилие для приведения в действие тормозной рычажной передачи и прижатия через нее тормозных колодок к колесам или тормозных накладок к дискам (барабанам) в дисковом тормозе. Различают служебное и экстренное торможение. Служебное торможение, при котором темп снижения давления сжатого воздуха в тормозной магистрали составляет 0,2—0,4 кгс/см2 в 1 с, применяется для регулирования скорости движения поезда (ступенчатое или регулированное торможение) или для остановки поезда в определенных местах (полное служебное торможение). При полном служебном торможении, тормозная магистраль разрежается на 1,5—1,7 кгс/см2, апри ступенчатом торможении — ступенями по 0,2—0,3 кгс/см2, при этом первая ступень разрядки должна быть не менее ступени чувствительности воздухораспределителя к срабатыванию на торможение (0,3—0,4 кгс/см2 у пассажирских вагонов и 0,6—0,7 кгс/см2 у грузовых вагонов) при нормальных условиях эксплуатации (по погодным условиям). Экстренное торможение, при котором темп снижения давления в тормозной магистрали составляет 0,8 кгс/см2, применяется для немедленной остановки поезда, если дальнейшее движение связано с нарушением условий безопасности движения или угрозой жизни пассажиров;

в) перекрыша, при которой после произведения торможения давление сжатого воздуха в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах не изменяется в течение какого-то времени;

г) отпуск, при котором давление в тормозной магистрали повышается постепенно до зарядной величины, вследствие чего воздухораспределители выпускают сжатый воздух из тормозных цилиндров в атмосферу. При этом одновременно производится подзарядка запасных резервуаров до зарядной величины из тормозной магистрали.

Пневматические тормоза бывают прямодействующими неавтоматическими; непрямо-действующими автоматическими и прямодействующими автоматическими.
Прямодействующий неавтоматический тормоз (рис. 7.2) применяется только как дополнительный тормоз на локомотивах, так как применение его на вагонах приводит к появлению больших продольных сил в поезде из-за набегания во время торможения задних вагонов на передние, особенно когда в поезде больше 5-6 вагонов.

Воздух нагнетается компрессором 1 в главный резервуар 2, откуда по питательной магистрали 3 поступает к крану управления тормозом 4, ручка которого имеет три положения: торможение, перекрыша, отпуск. При торможении сжатый воздух из главного резервуара через кран 4 и тормозную магистраль 5 поступает непосредственно (прямо в тормозные цилиндры) б, при этом поршень 7 со штоком 8 перемещается вправо, вследствие чего вертикальный рычаг поворачивается вокруг точки 9 и нижним концом прижимает тормозную колодку 10 к колесу.

При перекрыше (II положение ручки крана 4) тормозная магистраль 5 разобщается с питательной магистралью 3, а давление сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6 остается без изменения.

При отпуске магистраль 5 и тормозные цилиндры б сообщаются с атмосферой Ат через кран 4.

В случае разрыва тормозной магистрали тормоз не приходит в действие на торможение, а воздух из тормозных цилиндров выходит в атмосферу (происходит отпуск), если до разрыва магистрали было торможение.

При непрямодействующем автоматическом тормозе (рис. 7.3) пассажирских вагонов на каждой единице подвижного состава, кроме тормозного цилиндра, установлены также воздухораспределитель 6 и запасный резервуар 8.

Компрессор 7, главный резервуар 2 и кран машиниста 4 установлены на локомотиве. При зарядке тормоза ручка крана машиниста (№ 394) ставится в отпускное положение I (рис. 7.3, а) и воздух из главного резервуара 2 через питательную магистраль 3, кран машиниста 4 и тормозную магистраль 5 поступает к воздухораспределителю 6 и далее — в запасный резервуар 6. При этом тормозной цилиндр 7 через воздухораспределитель 6 сообщается с атмосферой Ат. При торможении ручка крана машиниста 4 ставится в положение III (рис. 7.3, б) и тормозная магистраль 5 через него сообщается с атмосферой Ат При этом срабатывает воздухораспределитель 6, разобщает тормозной цилиндр 7 с атмосферой Ат и сообщает его с запасным резервуаром 8. Под воздействием усилия, создаваемого в тормозном цилиндре, тормозная колодка через систему тяг и рычагов прижимается к колесу.

При отпуске ручка крана машиниста 4 ставится в положение I, питательная магистраль 3 сообщается через кран 4 с тормозной магистралью 5, вследствие чего давление в ней возрастает и воздухораспределитель 6 сообщает тормозной цилиндр 7 с атмосферой, а запасный резервуар 8— с тормозной магистралью. В случае разрыва тормозной магистрали 5 или открытия стоп-крана 9 тормоз автоматически срабатывает на торможение.
Рассмотренный тормоз называется непрямодействующим или истощимым, потому что при торможении воздухораспределитель 6 разобщает тормозную магистраль 5 от запасного резервуара 8 и тормозного цилиндра 7 и при утечках воздуха из запасного резервуара или тормозного цилиндра давление в них не восстанавливается.
Прямодействующий автоматический тормоз (рис. 7.4) состоит из тех же основных частей, что и непрямодействующий тормоз, но установлен воздухораспределитель типа 483 М с равнинным и горным режимами отпуска и тремя грузовыми режимами: порожний, средний и груженый, при которых устанавливается различное давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре, а следовательно, и различное нажатие тормозной колодки на колесо. В процессе служебного торможения или утечке сжатого воздуха из запасного резервуара и тормозного цилиндра запасы воздуха пополняются автоматически из тормозной магистрали через обратный клапан воздухораспределителя, через который запасный резервуар соединяется с тормозной магистралью.

При зарядке и отпуске тормозная магистраль 8 (рис. 7.4, а) сообщается с питательной магистралью 2 и главным резервуаром 7, а тормозной цилиндр 5 — с атмосферой Ат. При этом запасный резервуар через обратный клапан сообщается с тормозной магистралью 8.

При торможении давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 8 (рис. 7.4, б) понижается вследствие выпуска его через кран машиниста 3 в атмосферу Ат. При этом приходит в действие воздухораспределитель 5, который сообщает тормозной цилиндр с запасным резервуаром 4. Путем соответствующего изменения краном машиниста 3 давления воздуха в тормозной магистрали 8 производится ступенчатое торможение и ступенчатый или бесступенчатый отпуск.

Дата добавления: 2015-07-20