Краткий исторический обзор возникновения и развития железнодорожного транспорта в России и за рубежом 28 страница

б) торможение, для возникновения которого снижается давление воздуха в тормозной маг истрали 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, а при 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 (но 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 е наруше­нием условий безопасности движения или угрозой жизни пассажиров;

в) перекрыта, 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; непрямо­действующими 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.

Рис. 7.2. Схема прямодспствующего неавтоматического тормоза

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, перекрыта, отпуск. При торможении сжатый воздух из главного резервуара через кран 4 и тормозную магистраль 5 поступает непосредственно (прямо в тормозные цилиндры) 6, при этом поршень 7со штоком 8 перемещается вправо, вследствие чего вертикальный рычаг повора­чивается вокруг точки 9 и нижним концом прижимает тормозную колодку К) к колесу.

При перекрыше (II положение ручки крана 4) тормозная магистраль 5 разобщается с питатель­ной магистралью 2, а давление сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6 остается без изменения.

При отпуске магистраль 5 и тормозные цилиндры 6 сообщаются с атмосферой А^ 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 У, 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 2, кран маши­ниста 4 и тормозную магистраль 5 поступает к воздухораспределителю 6 и далее — в запас­ный резервуар 6. При этом тормозной цилиндр 7 через воздухораспределитель 6сообщает­ся с атмосферой А . При торможении ручка крана машиниста 4 ставится в положение III (рис. 7.3, б) и тормозная магистраль 5 через него сообщается с атмосферой А.₍ При этом срабатывает воздухораспределитель 6, разобщает тормозной цилиндр 7 с атмосферой А₁ и сообщает его с запасным резервуаром <2. 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 б’-— 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 н 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 сжа того воздуха в тормозном цилиндре, а следовательно, и различное нажатие тормозной колодки на колесо. В процессе служебного торможения или утечке сжатого воздуха из запасною резервуара и тормозного цилиндра запасы воздуха пополняются автоматически из тормозной магистрали через обратный клапан воздухо­распределителя, через который запасный резервуар соединяется с тормозной магистралью.

Рис. 7.4. Схема прямодеиствующего автоматического тормоза: а — зарядка и отпуск; 6 - торможение

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 А_г. При этом запасный резервуар через обратный клапан 7сообщается 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 А . 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.

16 Вагоны 941

Рис. 7.6. Схема электропневматического тормоза

Автоматичность действия тормоза при разрыве поезда, или открытии стоп-крана, обеспе­чивается дополнительной постановкой на вагон пневматического воздухораспределителя № 292-001 наряду с электровоздухораспределителем № 305-000.

Зарядка запасного резервуара 2 происходит через пневматический воздухораспредели­тель 9 из тормозной магистрали К). При торможении контроллер / крана машиниста № 395 замыкает соответствующие электроконтакты и постоянный ток напряжением 50 В воздей­ствует на электромагнитные катушки тормозного вентиля 4 и отпускного вентиля 5. При этом якорь 6 закрывает клапаном атмосферное отверстие А_, а якорь 3 открывает тормозной клапан, сообщая запасный резервуар 2 через питательный клапан 8 с тормозным цилиндром 7. Давление в тормозной магистрали 10 краном машиниста может не понижаться (торможение без разрядки тормозной магистрали) или понижаться (торможение с разрядкой тормозной магистрали). Первый случай применяется для регулирования скорости движения на перего­нах, когда не требуется остановка поезда, а второй случай — для остановки поезда на стан­ции или перед запрещающим сигналом светофора.

При отпуске тормоза в контроллере крана машиниста / размыкаются соответствующие элек- троконгакты, катушки вентилей 4 и 5 обесточиваются; их якоря с клапанами отпадают и воздух из тормозного цилиндра 7через выпускной клапан реле давления выходит в атмосферу. При пере- крыше после полного служебного или ступенчатого торможения тормозной вентиль 4 обесточива­ется, отпускной вентиль 5 находится под напряжением, при этом якорь с тормозным клапаном отсоединяет запасный резервуар 2 от тормозного цилиндра и давление в нем не повышается.

При отказе электрического управления тормозом в нем происходит самопроизволь­ный кратковременный отпуск (при заторможенном вагоне), а затем автоматически сраба­тывает пневматический воздухораспределитель 9 и воздух из запасного резервуара будет продолжать поступать в тормозной цилиндр уже не через электровоздухораспределитель, а через пневматический воздухораспределитель № 292-001, для чего в тормозной системе предусмотрен переключающий клапан.

Для соединения электрических проводов (рабочий и контрольный) управления тор­моза каждой единицы подвижного состава поезда в единую цепь управления всего поезда применяются междувагонные унифицированные рукава № 369 А (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Междувагоннос соединение тормозной магистрали и электропроводов через унифицированный рукав № 369А

В корпусе чугунной головки 1 имеются подвижный палец 5, резиновая манжета 14, пружина 12, и изоляционная втулка 16, крышка 9с резиновым кольцом 11 и изоляционной прокладкой К). Шланговый кабель 5 с рабочим 7 и контрольным 8 проводами закреплен в головке 1 резиновым кольцом 3, штуккером 4 и хомутиком 6. Рабочий провод с наконеч­ником под винт диаметром 8 мм подпаян к контактному кольцу 15, а контрольный провод с наконечником под винт диаметром 6 мм — к контактному кольцу 13. В расцепленном положении головок 1 рабочие провода замыкаются через пальцы 15, а контрольные про­вода — через корпус головок 1 и их гребни с латунными заклепками 2 диаметром 3 мм. В расцепленном положении рабочий и контрольный провода замкнуты между собою. У хвостового вагона поезда рукав подвешен на изолированную подвеску 17 для изоляции электрической цепи тормоза от кузова вагона.

7.5. Тормозное оборудование пассажирских вагонов

Тормозное оборудование состоит из пневматической и механической частей.

К пневматической части (рис. 7.8) относятся: пневматический воздухораспределитель 11 № 292-001; электровоздухораспределитель 12 № 305-000; тормозной цилиндр 13 диаметром 356 мм; магистральный трубопровод 3 диаметром 32,0 мм с концевыми кранами I, межвагонными унифицированными соединительными рукавами 7, тройниками и пылеловкой 9; стоп-краны 5; запасный резервуар 15 объемом 78 литров; выпускной клапан 14 для отпуска тормоза отдель­ного вагона вручную при отсутствии крана машиниста.

Рабочий 7 и контактный 8 провода электропневматического тормоза уложены в сталь­ной трубе 3 и подведены к концевым двухтрубным 6 и к средней трехтрубной 4 коробкам зажимов. От средней коробки рабочий провод в металлической трубе подходит к электро­воздухораспределителю, а от концевых коробок рабочий и контрольный провода подхо­дят к контактам, расположенным в соединительной головке междувагонного рукава 7.

Пассажирские вагоны международного сообщения оборудованы тормозом фирмы Кнорр-Бремзе типа KE-GPR с воздухораспределителем 1 типа КЕ_ц (рис. 7.9) и резервуа­ром 16 объемом 9 л. На вагонах 15-й серии установлены тормозные цилиндры 6 диамет­ром 406 мм и два запасных резервуара 17 и 18 объемом соответственно 150 и 100 л, а на вагонах серии 14, 77, 84 и 85 — тормозные цилиндры диаметром 457 мм и запасные резер­вуары объемом соответственно 200 и 150 л.

Рис. 7.8. Схема тормозного оборудования пассажирского вагона Л $ А 7 V О //] п/2-tS /? rv-rv, 1 7

16 17 18 19 20 21 22 Рис. 7.9. Схема тормозного оборудования пассажирского вагона международного сообщения с тормозом KES

На каждой оси колесной пары установлен противоюзный осевой датчик 3, а на кузове ваго­на — предохранительные клапаны 4 и сбрасывающие клапаны #ддя автоматического расторма- живания тележек при возникновении юза (колеса не вращаются, а скользят по рельсам).

Вагон имеет устройство для регулирования давления в тормозном цилиндре в зависи­мости от скорости движения, состоящее из осевого датчика (скоростного регулятора) 22, резервуара 20 объемом 9 л, воздушного фильтра 21 и дросселей 19 диаметром 2 мм. Для проверки действия осевого датчика 22 в коробке 9 имеется манометр и кнопка, а в служеб­ном отделении вагона — манометр 12.

На тормозных магистралях диаметром 25,4 и 31,75 мм имеются соединительные рукава 7, концевые краны 2 и /5 с различным положением ручки (левое, правое). Стоп- кран 13 расположен под полом вагона, а гибкий привод его — в кузове вагона в короб­ках 14. Для включения и выключения тормоза имеется рукоятка 7, а для переключения режимов торможения (грузовой, пассажирский, скоростной) — рукоятка 11.

Тормозная рычажная передача пассажирского цельнометаллического вагона отече­ственной постройки с двусторонним нажатием тормозных колодок (рис. 7.10) представля­ет собой систему горизонтальных и вертикальных рычагов и тяг для передачи усилия от одног о тормозного цилиндра на тормозные колодки двух тележек.

Тяги 7, одна из которых имеет авторегулятор тормозной рычажной передачи 2, соединены с балансирами 4, которые через промежуточные тяги 5 равномерно распределяют усилие на верти­кальные рычаги б и 9 обеих тележек (на рис. 7.10 показана одна тележка), которые через серьги 7 соединены с траверсами #, а между собой — затяжкой 10. На концах траверсы на цилиндрических цапфах свободно укреплены тормозные башмаки с тормозными колодками. Затяжки 10 с верти­кальными рычагами подвешены к раме тележки на подвесках 7/, а траверсы — на подвесках 12.

Рис. 7.10. Схема (а) и конструкция (б) тормозной рычажной передачи пассажирского вагона

Привод ручного тормоза состоит из винта 20 с самотормозящейся резьбой, гайки 79, двух конических шестерен 21 и штурвала 22, находящегося в тамбуре кузова вагона. Уси­лие от поступательно перемещающейся гайки передается через кривой рычаг 18, тяги 77, 75, 13 и рычаги 16 и 14 на горизонтальный рычаг 2. Для предохранения от падения на путь деталей тормозной рычажной передачи имеются скобы 23.

При торможении усилие от штока поршня тормозного цилиндра через гори­зонтальные рычаги 2, тягу 7, балансир 4 передается на вертикальные рычаги 9, ко­торые, поворачиваясь относительно своих затяжек 10, прижимают через траверсы тормозные колодки к колесам. При отпуске тормоза тормозная рычажная передача под воздействием собственной массы и усилия оттормаживающей пружины тормоз­ного цилиндра, которая при торможении сжимается, возвращается в первоначаль­ное отпущенное состояние. Основной характеристикой тормозной рычажной пере­дачи является передаточное число или передаточное отношение, которое определя­ется как произведение отношений размеров ведущих плеч рычагов к ведомым. Для схемы тормозной рычажной передачи, показанной на рис. 7.10, я, передаточное число равно 8,3 при чугунных колодках и 3,6 при композиционных колодках, при веду­щем и ведомом плечах вертикальных рычагов 230 мм и горизонтальных рычагов соответственно 330 мм (чугунные колодки). 200 мм (композиционные колодки) и 320 мм (чугунные колодки) и 405 мм (композиционные колодки).

Для компенсации износа тормозных колодок в эксплуатации и для поддержания углов наклона вертикальных рычагов и выхода штока поршня тормозного цилиндра в пределах установленной нормы (130—160 мм) в тормозной рычажной передаче при­меняется авторегулятор типа 675 РТРП со стержневым приводом.

7.6. Тормозное оборудование грузовых вагонов

Пневматическая часть тормозного оборудования (рис. 7.11) включает в себя тормоз­ную магистраль (воздухопровод) 6 диаметром 32 мм с концевыми кранами 4 клапанного или шаровидного типа и соединительными междувагонными рукавами 5; двухкамерный резервуар 7, соединенный с тормозной магистралью 6 отводной трубой диаметром 19 мм через разобщительный кран 9 и пылеловку — тройник 8 (кран 9 с 1974 г. устанавливается в тройнике cV); запасный резервуар //; тормозной цилиндр /; воздухораспределитель № 483 м с магистральной 12 и главной 13 частями (блоками); авторежим № 265 А-000; стоп-кран 5 со снятой ручкой.

Рис. 7.11. Схема тормозного оборудования грузового вагона

Авторежим служит для автоматического изменения давления воздуха в тормозном цилиндре в зависимости от степени загрузки вагона — чем она выше, тем больше давление в тормозном цилиндре. При наличии на вагоне авторежима рукоятка переключателя гру­зовых режимов воздухораспределителя снимается после того, как режимный переключа­тель воздухораспределителя будет поставлен на груженый режим при чугунных тормоз­ных колодках и средний режим при композиционных тормозных колодках. У рефрижера­торных вагонов авторежима нет. Запасный резервуар имеет объем 78 л у четырехосных вагонов с тормозным цилиндром диаметром 356 мм и 135 л у восьмиосного вагона с тор­мозным цилиндром диаметром 400 мм.

Зарядка резервуара 7, золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя за­пасного резервуара 11 производится из тормозной магистрали 6 при открытом ра­зобщительном кране 9. При этом тормозной цилиндр через главную часть воздухо­распределителя и авторежим 2 сообщен с атмосферой. При торможении давление в тормозной магистрали понижается через кран машиниста и частично через воздухо­распределитель, который при срабатывании отключает тормозной цилиндр / от ат­мосферы и сообщает его с запасным резервуаром 11 до выравнивания давления в них при полном служебном торможении.

Тормозная рычажная передача грузовых вагонов выполнена с односторонним нажати­ем тормозных колодок (кроме шестиосных вагонов, у которых средняя колесная пара в те­лежке имеет двустороннее нажатие) и одним тормозным цилиндром, укрепленным на хреб­товой балке рамы вагона болтами. В настоящее время в опытном порядке некоторые вось­миосные цистерны без хребтовой балки оборудуются двумя тормозными цилиндрами, от каждого из которых усилие передается лишь на одну четырехосную тележку цистерны. Это сделано для упрощения конструкции, облегчения тормозной рычажной передачи, уменьше­ния силовых потерь в ней и повышения эффективности работы тормозной системы.

Тормозная рычажная передача всех грузовых вагонов приспособлена к использова­нию чугунных или композиционных тормозных колодок. В настоящее время все грузовые вагоны имеют композиционные колодки. При необходимости перехода с одного типа ко­лодки на другой необходимо изменить лишь передаточное число тормозной рычажной передачи путем перестановки валиков затяжки и горизонтальных рычагов (в более близко расположенное к тормозному цилиндру отверстие при композиционных колодках и, на­оборот, при чугунных колодках). Изменение передаточного числа связано с тем, что коэф­фициент трения у композиционной колодки примерно в 1,5-1,6 раза больше, чем у чугун­ных стандартных колодок.

В тормозной рычажной передаче четырехосного грузового вагона (рис. 7.12) горизон­тальные рычаги 4 и 10 шарнирно соединены со штоком 6 и кронштейном 7на задней крышке тормозного цилиндра, а также с тягой 2 и авторегулятором 3 и с тягой 11. Между собой они соединены затяжкой 5, отверстия 8 которой предназначены для установки валиков при композиционных колодках, а отверстия 9— при чугунных тормозных колодках.

Тяги 2 и 11 соединены с вертикальными рычагами 7 и 72, а рычаги 14 соединены с серьгами 13 мертвых точек на шкворневых балках тележек. Между собой вертикальные рычаги соединены распорками 75, а их промежуточные отверстия, шарнирно соединены

Рис. 7.12. Схема (а) и конструкция (й) рычажной передачи четырехосного грузового вагона

с распорками /7триангелей с тормозными башмаками и колодками, которые подвесками 16 соединены с кронштейнами боковых рам тележки. Предохранение от падения на путь дета­лей тормозной рычажной передачи обеспечивается специальными наконечниками /9триан- гелей, расположенными над полками боковых рам тележки. Передаточное число тормозной рычажной передачи, например, четырехосного полувагона при плечах горизонтальных ры­чагов 195 и 305 мм и вертикальных рычагов 400 и 160 мм равно 8,95.

Рис. 7.13. Схема рычажной передачи восьмиосного (и) и шестиосного (б) вагонов

Тормозная рычажная передача восьмиосного вагона (рис. 7.13, и) в основном аналогична передаче че­тырехосного вагона, отличие состо­ит лишь в наличии параллельной передачи усилия на обе четырехос­ные тележки с каждой стороны че­рез тягу 1 и балансир 2, а также уко­роченного на 100 мм верхнего пле­ча вертикальных рычагов.

В рычажной передаче шестиос- ного вагона (рис. 7.13,6) передача уси­лия от тормозного цилиндра на три- ангели в каждой тележке происходит не параллельно, а последовательно.

7.7. Тормозное оборудование скоростного подвижного состава

Тормоза скоростного подвижного состава характеризуются высокой эффективнос­тью действия с максимальным использованием при торможении силы сцепления колеса с рельсом, которая с ростом скорости движения несколько снижается. Поэтому во фрик­ционных тормозах скоростных поездов целесообразно для достижения стабильной силы трения осуществлять изменение силы нажатия чугунных тормозных колодок в зависимо­сти от скорости движения с помощью специальных регуляторов силы нажатия тормоз­ных колодок либо применять только композиционные тормозные колодки, либо тор­мозные композиционные накладки в дисковом тормозе, коэффициент трения которых практически не изменяется с ростом скорости движения. Скоростными регуляторами силы нажатия чугунных тормозных колодок оборудованы пассажирские вагоны международ­ного сообщения с тормозом KE-GPR и вагоны чешских железных дорог, оборудованные тормозом DAKO-R.

В скоростных поездах все более широко применяются комбинированные систе­мы торможения — дисковые тормоза с дисками на оси колесной пары с композици­онными накладками и фрикционные тормоза с чугунными колодками, прижимаемы­ми к поверхности катания колес вагона. Дисковые тормоза позволяют избежать об­разования термических трещин на поверхности катания колеса.

Однако при таких тормозах поверхность катания колес не очищается от грязи, масляных пленок, что приводит к ухудшению сцепления колес с рельсами, а следова­тельно, и к юзу (заклиниванию) колеса с образованием ползуна при высоких удель­ных тормозных силах. Поэтому для предотвращения юза колеса на скоростном под­вижном составе применяются лротивоюзные устройства (инерционно-механические и электронные), которые при появлении определенного проскальзывания колеса но рельсу и замедлении вращения колесной пары обеспечивают на период повышенного скольжения колеса уменьшение момента тормозных сил, действующих на соответству­ющую колесную пару. При действии противоюзного устройства длина тормозного пути несколько увеличивается.

Юз колеса может вызвать серьезную угрозу безопасности движения, например, при осевой нагрузке 160 кН при движении заклиненного колеса со скоростью 200 км/ч на рас­стоянии 1 км глубина ползуна достигает 3—3,5 мм.

Для скоростного движения наиболее рациональной является схема дискового тормо­за, дополненного колодочным тормозом с одной чугунной высокофосфористой колодкой (с содержанием фосфора в чугуне 1,3—1,4%) на колесо, имеющей нажатие 10—13 кН, для очистки поверхности катания и, следовательно, для повышения коэффициента сцепления колеса с рельсом. Возможно также сочетание двух высокофосфористых чугунных тормоз­ных колодок на одно колесо с одним тормозным диском на оси колесной пары.