Традиционные технические средства обеспечения безопасности движения подвижного состава

Лекция №15

Тормоза и тормозное оборудование

Тормоза и тормозное оборудование служат для уменьшения скорости движения поезда или его остановки. Для железнодорожного подвижного состава характерны три вида торможения:

-фрикционное с пневматическим приводом, основанное на действии силы трения между тормозными колодками или дисками и вращающимися колесами;

-реверсивное (электрическое), связанное с использованием силы инерции поезда для выработки электровозом энергии, которая либо поглощается специальными резисторами, либо возвращается в контактную сеть;

-электромагнитное, которое происходит вследствие воздействия электромагнитных устройств на рельсы.

Основным видом торможения является фрикционное с пневматическим приводом. Принцип действия пневматических фрикционных тормозов заключается в том, что сжатый до давления 500...550 кПа воздух, вырабатываемый компрессором локомотива, подается по тормозной магистрали поезда в тормозные цилиндры, имеющиеся в каждом вагоне, и, воздействуя на их поршни, обеспечивает через рычажную передачу прижатие тормозных колодок к ободьям вращающихся колес.

Управление тормозами осуществляется машинистом с помощью крана, находящегося в кабине локомотива. Основной запас сжатого воздуха, интенсивно расходующегося при зарядке и отпуске (оттормаживании) тормозов, накапливается в главном резервуаре, расположенном на локомотиве. Кроме того, в каждом вагоне имеется запасной резервуар с воздухом для питания тормозного цилиндра. Если при торможении главный резервуар сообщается с запасными. резервуарами, то такой тормоз называется прямодействующим, если же отключается от них -непрямодействующим.

Принцип работы непрямодействующего автоматического тормоза, применяемого в пассажирских вагонах, поясняет схема, приведенная на рис. 15.1.

Рис. 15.1. Схема непрямодействующего автоматического тормоза  

а -зарядка и отпуск; б -торможение; 1-компрессор; 2 - главный резервуар; 3 -питательная магистраль; 4- кран машиниста; 5 -тормозная магистраль; 6- стоп-кран; 7 - воздухораспределитель; 8 -тормозной цилиндр; 9- запаснойрезервуар; I -III -- рабочие положения крана машиниста

Компрессор 1 нагнетает воздух в главный резервуар 2,  откуда он по питательной магистрали 3 подводится к крану машиниста 4. В поезде с отпущенными тормозами этот кран, переведенный в положение I, соединяет главный резервуар с тормозной магистралью 5, в которой устанавливается и постоянно поддерживается давление воздуха 500...550 кПа. При таком давлении воздухораспределитель 7 с помощью имеющегося в нем поршня с золотником соединяет магистраль с запасным резервуаром 9, а тормозной цилиндр 8 — с атмосферой. Запасной резервуар заряжается воздухом, а тормоза остаются отпущенными, так как пружина, находящаяся в тормозном цилиндре, через рычажную передачу оттягивает колодки от колес (рис. 15.1 а).

При торможении поезда кран машиниста установлен в положение III, при котором магистраль отключена от главного резервуара и сообщается с атмосферой. При уменьшении давления в магистрали поршень с золотником воздухораспределителя перемещается и соединяет запасной резервуар с тормозным цилиндром. В этом случае сжатый воздух, поступая в тормозной цилиндр, перемещает поршень и через связанную с ним рычажную передачу прижимает колодки к колесам — происходит торможение (рис. 15.1, б).

Для последующего отпуска тормозов и новой зарядки запасного резервуара давление в магистрали необходимо вновь повысить до 500...550 кПа. В этом случае машинист устанавливает кран в положение I (отпуск и зарядка), как описано ранее.

Рассмотренный тормоз является автоматическим, так как при разрыве поезда и разъединении междувагонных соединительных рукавов магистрали, а также при открытии стоп-крана 6 давление воздуха в магистрали резко падает и тормоз приходит в действие. Недостаток тормозов этого типа - отсутствие прямодействия. В процессе торможения запасные резервуары не пополняются сжатым воздухом из магистрали, поэтому при длительном торможении давление воздуха в тормозных цилиндрах и запасном резервуаре постепенно уменьшается, т. е. происходит истощение тормоза.

Прямодействующий автоматический тормоз, применяемый на локомотивах и в вагонах грузовых поездов, при длительном торможении на затяжных спусках не истощается, так как конструкция воздухораспределителя и крана машиниста обеспечивает постоянную связь главного резервуара с тормозными цилиндрами.

Недостатком пневматических тормозов является неодновременность действия, вызываемая низкой скоростью распространения воздушной тормозной волны и в наибольшей мере проявляющаяся в длинносоставных поездах, которые получают все большее распространение на сети железных дорог.

Указанного недостатка лишены электропневматические тормоза, устанавливаемые на электропоездах и пассажирских поездах.  Хотя и в этом случае торможение осуществляется сжатым воздухом, но благодаря электрическому управлению оно происходит почти одновременно по всему составу и значительно быстрее. Поэтому тормозной путь поезда с электропневматическими тормозами меньше, чем с обычными пневматическими, что особенно важно при высокой скорости движения.

Торможение может быть служебным и экстренным. В обычных условиях машинист применяет служебное торможение, при выполнении которого давление в главной магистрали понижается ступенчато. Такой режим обеспечивает плавное уменьшение скорости поезда и его остановку в заранее предусмотренном месте.

Для немедленной остановки поезда используют экстренное торможение, которое происходит в результате быстрого и полного выпуска воздуха из магистрали с помощью крана машиниста или крана экстренного торможения, устанавливаемого на всех пассажирских и некоторых грузовых вагонах.

Вагоны и локомотивы оборудуют не только автоматическими, но и ручными тормозами, которые необходимы для удержания поезда на месте в случае его остановки на уклоне при неисправности автоматических тормозов.  В ручных тормозах сила нажатия тормозных колодок на колеса передается от тормозной рукоятки, помещаемой в тамбуре вагона.

Ударно-тяговые приборы подвижного состава

Ударно-тяговые приборы служат для сцепления вагонов и локомотивов,  удерживания их на определенном расстоянии друг от друга, ослабления растягивающих и сжимающих усилий, возникающих при перемещении подвижного состава, и передачи их от одного вагона к другому. В качестве объединенных ударного и тягового устройств на подвижном составе российских железных дорог  принята автоматическая сцепка типа СА-3, показанная на рис.15.2.  Она  размещается посередине поперечной балки на конце рамы вагона и имеет следующие основные части: корпус и расположенный в нем механизм сцепления, расцепной привод, ударно-центрирующий прибор, упряжное устройство с поглощающим аппаратом и опорные части.

Сцепление вагонов друг с другом или с локомотивом происходит автоматически при нажатии или соударении, расцепление же осуществляется поворотом расцепного рычага, расположенного сбоку вагона или локомотива.

Корпус автосцепки представляет собой пустотелую стальную отливку, состоящую из головной части, в которой помещается механизм сцепления, и хвостовика, предназначенного для соединения с упряжным устройством.

Ударно-центрирующий прибор воспринимает сжимающие усилия от корпуса автосцепки, а также возвращает отклоненный корпус из крайних положений в среднее при прохождении вагоном кривых малого радиуса.

Упряжное устройство ослабляет и передает ударно-тяговые усилия на раму вагона. Оно располагается между швеллерами хребтовой балки и состоит из клина 8, тягового хомута б, упорной плиты 7, поглощающего аппарата 5 и опорных частей — переднего 9 и заднего 2 упоров и поддерживающей планки 4.

Рис. 15.2. Автоматическая сцепка вагона

1 -кронштейн; 2 -задний упор; 3-расцепной рычаг;4- поддерживающая планка; 5-поглощающий аппарат; 6-тяговый хомут; 7-упорная плита; 8 -клин; 9 -передний упор; 10 -ударная розетка;11 -державка; 12 -маятниковая подвеска; 13 -центрирующая балка;14 - корпус автосцепки; 15- цепь; 16 - упор; 17 - малый зуб;18 -замок; 19- большой зуб

Рис. 15.3. Пружинно-фрикционный поглощающий аппарат

автосцепки грузового вагона

1 -нажимной конус; 2 -клин; 3 -нажимная шайба;4 - корпус; 5, 6 -пружины

    Поглощающий аппарат автосцепки ослабляет сжимающие и растягивающие усилия, передаваемые на раму вагона. В грузовых вагонах обычно применяют пружинно-фрикционный (рис.14.3) , а в пассажирских -резинометаллический поглощающий аппарат.