Краткие сведения из теории. Тормоз железнодорожного подвижного состава представляет собой комплекс устройств, создающих искусственное сопротивление движению поезду для регулирования его

Тормоз железнодорожного подвижного состава представляет собой комплекс устройств, создающих искусственное сопротивление движению поезду для регулирования его скорости или остановки. Силы сопротивления движению (искусственные — тормозные, основные и сила тяжести на подъеме) гасят кинетическую энергию движущегося поезда. Безопасность движения обеспечивается фрикционными тормозами, в узлах трения которых кинетическая энергии движущегося поезда превращается в тепловую и рассеивается в окружающую среду. Наиболее распространенным является колодочный тормоз с фрикционной парой колесо-колодка. Подвижной состав отечественных железных дорог повсеместно оборудован пневматическими, а пассажирский подвижной состав дополнительно электропневматическими тормозами (ЭПТ). Первые управляются сжатым воздухом, и прижатие колодок к колесам осуществляется за счет энергии сжатого воздуха, вторые для прижатия колодок также используют энергию сжатого воздуха, но управляются они электрическим током.

Тормоз единицы подвижного состава отечественного железнодорожного транспорта выполняется по одной их принципиальных схем, приведенных ниже. Основные отличия схем заключаются в том, какие свойства пневматических и электропневматических тормозов в них реализованы. По способу управления различают тормоза автоматические и неавтоматические.

Автоматическими, называются тормоза, которые при разрыве поезда, цепи управления тормозами (в пневмотормозах — тормозная магистраль ТМ, в электропневматических тормозах — линейные провода), приходят в действие автоматически, независимо от действий машиниста. Автоматичность пневматических тормозов достигается наличием в схеме воздухораспределителя (ВР) и запасного резервуара (ЗР). К срабатыванию такого тормоза приводит снижение давления в ТМ, которое может быть вызвано не только ее разрывом, но и служебной или экстренной разрядкой через кран машиниста, или экстренной разрядкой при срыве стоп-крана. Для отпуска пневматических автотормозов давление в ТМ повышают.

Неавтоматические тормоза, наоборот, приходят в действие при повышении давления в воздухопроводе, а при выпуске воздуха про­исходит отпуск тормоза. Для срабатывания неавтоматических тормозов необходимо вмешательство машиниста, поэтому при разрыве цепи управления такой тормоз теряет работоспособность.

По способности восполнять утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра (ТЦ) различают прямодействующие (восполняющие, неистощимые) и непрямодействующие (невосполняющие, истощимые) тормоза. Первые восполняют утечки из тормозного цилиндра, пополняя его из тормозной магистрали, и при условии поддержания в ней заданного давления обеспечивают постоянное тормозное нажатие. В непрямодействующих тормозах давление в тормозном цилиндре вследствие естественных утечек постепенно падает и тормозное нажатие со временем уменьшается.

Работа пневматических автотормозов разделяется на следующие про­цессы:

- зарядка — воздухопровод (ма­гистраль) и запасные резервуары каждой единицы подвижного соста­ва заполняются сжатым воздухом;

- торможение — производится снижение давления воздуха в маги­страли вагона или всего поезда для приведения в действие воздухорас­пределителей, которые обеспечивают поступление воздуха из запасных резервуаров в тормозные цилиндры, последние посредством рычажных передач создают усилие, прижимающее колодки к ко­лесам;

- отпуск — давление в магистра­ли повышается, вследствие чего воз­духораспределители выпускают воз­дух из тормозных цилиндров в атмо­сферу, одновременно сообщают запасные резервуары с тормозной магистралью для их подзарядки.

Перечисленные процессы могут прерываться постановкой перекрыши, для того чтобы прекратить изменение давления в тормозных цилиндрах.

И зарядка и отпуск характеризуются повышением давления в магистрали, поэтому оба названных процесса могут происходить одновременно. Если давление в тормозной магистрали повышается после уже произведенного отпуска, происходит только зарядка автотормоза.

Неавтоматические пневматические тормоза обычно не нуждаются в зарядке. Торможение, в противоположность автотормозам, происходит с увеличением магистрального давления, отпуск — с уменьшением.

Работа электропневматических тормозов разделяется на те же процессы, что и пневмотормозов, принципиальное отличие заключается в том, что цепь управления представляет собой не воздухопровод, а электрические провода, посредством которых передаются электрические сигналы, управляющие электровоздухораспределителями.

Рассмотрим принципиальные схе­мы отечественных тормозов.

Прямодействующий неавтоматический тормоз (рис. 1). Такой тор­моз применяется в качестве вспомогательного на локомотивах. Воздух нагнетается компрессором в главный, резервуар 2, откуда по питательной магистрали 3 поступает к крану 4, в простейшем виде представляющему собой пробковый трехходовой кран. Каждому положению ручки крана 4 соответствует опреде­ленный процесс.

I Торможение — питательная магистраль 3 сообщается с тормозной магистралью 5, и воздух поступает в тормозные цилиндры 6, перемещая поршень 7 со штоком 8 вправо, вследствие чего вертикальный рычаг поворачивается вокруг неподвижной точки 9 и нижним концом прижимает тормозную колодку 10 к колесу;

II Перекрыша — тормозная магистраль 5 разобщается с питательной магистралью 3, давление воздуха в тормозных цилиндрах 6 остается без изменения.

Рис. 1. Схема прямодействующего неавтоматического тормоза:

III Отпуск — магистраль 5 и тормозные цилиндры 6 сообщаются с атмосферой через кран 4.

Показанный на рис. 1 тормоз является прямодействующим, так как при утечках из тормозного цилиндра при торможении сжатый воздух из главного резервуара 2 через кран 4 и магистраль 5 поступает непосредственно в тормозные цилиндры, тем самым, восполняя утечки. В случае разрыва магистрали 5 тормоз не приходит в действие, происходит отпуск.

Непрямодействующий автоматиче­ский тормоз (рис. 2). Тормоз этого типа отличается от прямодействующего неавтоматического тем, что на каждой единице подвижного состава между тормозной магистралью 5 и тормозным цилиндром 7 установлены прибор 6, называемый воздухораспределителем, и запасной резервуар 8. По этой схеме оборудованы все пассажирские вагоны, электро- и дизель-поезда. Компрессор 1, главный резервуар 2 и кран машиниста монтируются на локомотиве.

Перед отправлением поезда тормоз заряжают, для чего ручку крана машиниста 4 ставят в отпускное положение I (рис. 2, а), при котором воздух из главного резервуара 2 по питательной магистрали 3 через кран машиниста 4 поступает в тормозную магистраль 6 и далее через воздухораспределитель 8 – в запасной резервуар 7. При этом тормозной цилиндр 9 через воздухораспределитель сообщен с атмосферой Ат.

Для торможения поезда ручку крана машиниста 4 переводят в тормозное положение III (рис. 2, б), питательная магистраль 3 отключается, а тормозная магистраль 6 через кран 4 сообщается с атмосферой Ат. При понижении давления в магистрали 6 воздухораспределитель 8 приходит в действие, разобщает тормозной цилиндр 9 с атмосферой и сообщает его с запасным резервуаром 7, наполненным сжатым воздухом. Под действием сжатого воздуха поршень тормозного цилиндра перемещается и при помощи системы тяг и рычагов прижимает тормозные колодки к колесам.

Рис. 2. Схема непрямодействующего автоматического тормоза:

а— зарядка и отпуск; б— торможение

Для отпуска тормоза ручку крана машиниста 4 ставят в положение I. Питательная магистраль 3 сообщается с тормозной магистралью 6, вследствие чего давление в ней повышается и воздухораспределитель 8 сообщает тормозной цилиндр 9 с атмосферой, а магистраль 6 – с запасным резервуаром 7. В случае открытия в вагоне крана для экстренного торможения (стоп-крана) 5 или разрыва тормозной магистрали 6 тормоза автоматически приходят в действие.

Показанный на рис. 2 тормоз называется непрямодействующим, или истощимым, потому что в про­цессе торможения воздухораспреде­литель 8 разобщает тормозную ма­гистраль от запасного резервуара 7 и тормозного цилиндра 9 и при утечках воздуха из запасного резервуара или тормозного цилиндра давление в них не восстанавливается.

Прямодействующий автоматиче­ский тормоз (рис. 3). Этот тормоз состоит из тех же основных частей, что и непрямодействующий. По такой схеме выполнены тормоза гру­зовых вагонов и локомотивов с воз­духораспределителями 5 № 270 и 483 всех модификаций с равнин­ным и горным режимами отпуска. Утечки из запасного резервуара и тормозного цилиндра пополняются автоматически в процессе служебно­го торможения или питающей перекрыши крана машиниста. Принципиальное отличие прямодействующего автоматического тор­моза от непрямодействующего за­ключается в устройстве воздухорас­пределителя 5.

В зависимости от положения кра­на 3 происходит:

- зарядка и отпуск — тормоз­ная магистраль 4 (рис. 3, а) сообщается с питательной маги­стралью 2 и главным резервуаром 1, тормозной цилиндр 8 через воздухо­распределитель 5 — с атмосферой Ат, а запасной резервуар 7 через обратный клапан 6 — с тормозной магистралью;

- торможение — давление в тормозной магистрали 4 (рис. 3, б) понижается путем выпуска, воздуха краном 3 в атмосферу. Ат. В дей­ствие приходит воздухораспредели­тель 5, который разобщает цилиндр 8 с атмосферой Ат и сообщает его с запасным резервуаром 7.

Рис. 3. Схема прямодействующего автоматического тормоза:

а— зарядка и отпуск; б— торможение

При торможении, а также в про­цессе ступенчатого отпуска воздухо­распределитель 5 через обратный клапан 6 пополняет утечки воздуха в запасном резервуаре 7 и тормозном цилиндре 8 непосредственно (прямо) из магистрали, поэтому такие тор­моза называются прямодействующими.

Путем изменения краном 3 давле­ния воздуха в тормозной маги­страли 4 осуществляется ступенчатое торможение и ступенчатый или бес­ступенчатый отпуск.

Электропневматический тормоз прямодействующего типа (рис. 4) применяется на пассажирских, электро- и дизель-поездах. В этом тормозе наполнение цилиндров при торможении и выпуск воздуха из них при отпуске осуществляется независимо от изменения давления в ТМ.

Зарядку запасного резервуара осуществляет воздухораспределитель 9 из тормозной магистрали 10.

При торможении контроллер крана машиниста 1 замыкает соответствующие контакты, и электрический ток воздействует на катушки электромагнитных вентилей 4 и 5. Яокрь 6 закрывает атмосферное отверстие А, а якорь 3 сообщает запасной резервуар через клапан 8 с тормозным цилиндром 7. Давление в ТМ 10 краном машиниста 1 обычно не снижается, но он имеет положение, при котором может происходить и разрядка магистрали в атмосферу.

При отпуске тормоза в контроллере крана размыкаются контакты, катушки тормозного вентиля 4 и вентиля перекрыши 5 обесточиваются и воздух из тормозного цилиндра 7 выпускается в атмосферу А.

При перекрыше после ступени торможения вентиль 4 обесточивается, а вентиль 5 остается под напряжением, при этом якорь 3 отсоединяет запасной резервуар от тормозного цилиндра и повышение давления в нем прекращается. Утечки восполняются через воздухораспределитель 9, который при срабатывании электровоздухораспределителя, состоящего из вентилей, остается в состоянии отпуска, подпитывает ЗР из магистрали, но воздух из ТЦ выпустить не может — этому препятствует клапан 8.

В случае прекращения действия электрического управления тормозом, снижение давления в ТМ вызовет срабатывание воздухораспределителя 9, который переключит клапан 8, и будет действовать обычным порядком в схеме резервного непрямодействующего автоматического тормоза.

Электропневматические тормоза обеспечивают плавное торможение поездов и более короткие тормозные пути, что повышает безопасность движения и управляемость тормозами.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Дата проведения занятия; тема; цель работы; эскизы принципиальных схем. Таблица анализа тормозных процессов для каждой из схем по форме:

процесс
сообщаются	причина	следствие
	источник	потребитель
	…	…	…	…
	…	…	…	…

Пример:

перекрыша
сообщаются	причина	следствие
	источник	потребитель
	тормозной цилиндр	атмосфера	естественные утечки ТЦ	снижение давления в ТЦ
	запасной резервуар	тормозной цилиндр	следствие п. 1	снижение давления в ЗР одновременно с ТЦ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение тормозов.

2.

3. Принципиальные схемы применяемых на отечественном подвижном составе тормозов и их действие.

4. Почему при торможении с разрядкой ТМ наполнение ТЦ осуществляет электровоздухораспределитель, состоящий из электромагнитных вентилей, а не пневмовоздухораспределитель?

Литература для самоподготовки:

Крылов разделы 8 и 9

Иноземцев разделы 1.1 и 1.2