Пневматические тормоза

Классификация тормозов и их схемы

Тормозами называют комплекс устройств, предназначенных для создания дополнительных управляемых сил сопротивления движению с целью регулирования скорости или остановки поезда. Тормоза являются главным средством, обеспечивающим безопасность движения и возможность роста скоростей поездов.

По одному из основных признаков: реакции на разрыв управляющего канала тормоза разделяют на автоматические и неавтоматические:

• Автоматические срабатывают на торможение при разрыве поезда или открытия стоп-крана и останавливают все его разорвавшиеся части без участия машиниста. Автоматические тормоза являются основным средством безопасности, в соответствии с эффективностью которых выполняется расчет тормозного пути и осуществляется расстановка сигналов на перегоне. Ими оборудованы все поезда;
• Неавтоматические тормоза при разрыве поезда не тормозят, а будучи в заторможенном состоянии дают отпуск. Они имеют ограниченное применение, в основном, в качестве вспомогательных на локомотивах и автономных подвижных единицах.

Динамическими являются реостатные и рекуперативные тормоза, которыми оборудованы современные электропоезда. Они не являются тормозами безопасности, так как с падением скорости снижают свою эффективность и имеются только на тяговом подвижном составе. Динамические тормоза выгодно применять для регулирования скорости на небольших спусках, уменьшая износ тормозных колодок и расход сжатого воздуха.

Тормоза классифицируются по способам создания тормозной силы и свойствам управляющей части. По способам создания тормозной силы различают фрикционные и динамические тормоза. На подвижном составе железных дорог РФ применяется пять типов тормозов:

• Стояночные (ручные) - ими оборудованы локомотивы, пассажирские вагоны и около 15% грузовых вагонов;
• Пневматические - ими оснащен весь подвижной состав с использованием сжатого воздуха;
• Электро пневматические - ими оборудованы пассажирские локомотивы и вагоны, электропоезда и дизельные поезда;
• Электрические (динамические или реверсивные) - ими оборудованы отдельные серии локомотивов и электропоездов;
• Магнитно-рельсовые - ими оборудованы высокоскоростные поезда. Применяются как дополнительные к ЭПТ и электрическим.

По способу создания тормозного эффекта различают фрикционные и динамические тормоза. Стояночные, пневматические и электро пневматические тормоза относятся к разряду фрикционных тормозов, у которых сила трения создается непосредственно на поверхности колеса либо на специальных дисках, жестко связанных с колесными парами. Магнито-рельсовые тормоза отличаются тем, что их максимальная эффективность не ограничена силой сцепления колес с рельсами. Они применяются на скоростном подвижном составе и трамваях.

Основным тормозом на подвижном составе является пневматический. Каждый тип тормоза в свою очередь делится на группы, подгруппы и по назначению - пассажирские, грузовые и высокоскоростные.

По характеристике действия классифицируют нежесткие, полужесткие и жесткие тормоза:

• нежесткие тормоза работают с любого зарядного давления и не требуют специальной настройки под уровень установившегося поездного давления, которое зависит от длины ТМ и утечек в ней. На медленный темп снижения давления в ТМ в поездном положении (темп мягкости) такие тормоза не реагируют, обладая определенной нечувствительностью к естественным колебаниям давления в ТМ при движении поезда.
  Для полного отпуска нежесткого тормоза достаточно поднять давление в ТМ после торможения на небольшую величину 0,02-0,03 МПа. Такой отпуск называется "легким". Им обладают все пассажирские воздухораспределители и грузовые на "равнинном" режиме работы, которые и относятся к нежестким.
• полужесткие тормоза обладают теми же свойствами, что и нежесткие, но каждой величине роста давления в ТМ после торможения соответствует определенная ступень отпуска в ТЦ. Полный же отпуск наступает практически при восстановлении зарядного (поездного) давления. Такой отпуск называют "тяжелым" или "ступенчатым". Им обладают грузовые ВР на "горном" режиме работы, что позволяет обеспечить их эксплуатацию на спусках круче 18 %о.
  После торможения этим тормозом при отпуске колодки не отходят от поверхности колес до тех пор, пока ТМ и подключенные к ней запасные резервуары (ЗР) не будут заряжены до исходного давления. Следующее торможение будет происходить с полным тормозным эффектом, как и предыдущее. Управляемость поездов с полужестким тормозом хуже, чем с нежестким, но она компенсируется необходимой высокой безопасностью движения.
• жесткие тормоза настраиваются на определенный уровень зарядного и поездного давления в ТМ и при изменении давления в ТМ любым темпом устанавливают соответствующее давление в ТЦ. Они имеют ограниченное применение и используются на крутых спусках 40 %о и более, в особенности на карьерном транспорте открытых горных разработок.
  По способности восполнять утечки в тормозных цилиндрах и запасных резервуарах различают неистощимые (прямодействующие) и истощимые (непрямодействующие) тормоза. В прямодействующих тормозах грузовых поездов при перекрыше связь главного резервуара на локомотиве и запасных резервуаров, а также тормозных цилиндров на каждой подвижной единице не разрывается и все утечки восполняются.

В непрямодействующих тормозах пассажирских поездов эта связь нарушается и снижение давления в ЗР, а также в ТЦ не компенсируется из ГР. Указанное свойство позволяет на затяжных спусках тормозить грузовые поезда длительно без потери их тормозной эффективности. Пассажирский поезд, с ускоренными процессами торможения и отпуска, в этих случаях ведут в режиме периодического затормаживания с отпуском для подзарядки ЗР, не усложняя воздухораспределитель.

По темпам изменения давления тормоза разделяют на быстродействующие - пассажирские и медленнодействующие - грузовые. Скорость протекающих процессов обусловлена при торможении допустимыми продольно - динамическими реакциями, а при отпуске - длиной ТМ и величиной подключенных к ней объемов ЗР и камер.

Пневматические тормоза

Пневматические тормоза имеют одно проводную магистраль (воздухопровод), проложенную вдоль каждого локомотива и вагона для дистанционного управления воздухораспределителями с целью зарядки запасных резервуаров, наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом при торможении и сообщения их с атмосферой при отпуске.

 Схема пневматического оборудования электропоезда ЭД4М

Работа автоматических тормозов разделяется на следующие процессы:

• Зарядка - воздухопровод (магистраль) и запасный резервуар под каждой единицей подвижного состава заполняются сжатым воздухом;
• Торможение - производится снижением давления воздуха в магистрали вагона или всего поезда для приведения в действие воздухораспределителя и воздух из запасного резервуара поступает в тормозной цилиндр, где энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую, приводя в действие тормозную рычажную передачу, которая прижимает колодки к колесам;
• Перекрыша - после произведенного торможения давление в магистрали и тормозном цилиндре не изменяется;
• Отпуск - давление в магистрали повышается, вследствие чего воздухораспределитель выпускает воздух из тормозных цилиндров в атмосферу, одновременно производится подзарядка запасного резервуара путем сообщения его с тормозной магистралью.

Пневматический тормоз, применяемый на железнодорожном подвижном составе по принципу действия можно разделить на 3 группы:

• Прямодействующий не автоматический;
• Непрямодействующий автоматический;
• Прям действующий автоматический.

Прямодействующий не автоматический тормоз называется потому, что в процессе торможения тормозные цилиндры сообщаются с источником питания, и при разрыве поезда, разъединении соединительных рукавов он не приходит в действие. Если в тормозных цилиндрах в этот момент был сжатый воздух, то он немедленно выйдет и произойдет оттормаживание. Кроме того, этот тормоз является неистощимым, так как при помощи крана машиниста всегда можно повысить давление в цилиндрах, которое понизилось из-за утечек воздуха.

Непрямодействующий автоматический тормоз отличается от не автоматического прямо действующего тем, что на каждой единице подвижного состава между тормозной магистралью и тормозным цилиндром устанавливается воздухо распределитель, соединенный с запасным резервуаром, который содержит запас сжатого воздуха. По этой схеме оборудуются все пассажирские вагоны с воздухо распределителем усл. номер № 292. Тормоз называется непрямо действующим потому, что в процессе торможения тормозные цилиндры не сообщаются с источником питания (главными резервуарами). При длительном торможении вследствие невозможности пополнения воздухом запасных резервуаров через магистраль, давление воздуха в тормозных цилиндрах и запасных резервуарах уменьшается и потому тормоз является истощимым.

Прямодействующий автоматический тормоз состоит из тех же составных частей, что и непрямо действующий. По такой схеме выполнены тормоза грузовых вагонов с воздухо распределителями усл. номер №483. Благодаря особому устройству крана машиниста и воздухо распределителя автоматически поддерживается давление в тормозной магистрали и можно регулировать тормозную силу в поезде в сторону увеличения и уменьшения в нужных пределах. Если в процессе торможения давление в тормозных цилиндрах снизится вследствие утечек, то оно быстро восстановится за счет поступления сжатого воздуха из запасных резервуаров. В этом случае, когда расход воздуха из запасного резервуара будет настолько велик, что давление в нем станет меньше чем в магистрали, откроется питательный обратный клапан и воздух из магистрали поступит в запасный резервуар и далее в тормозной цилиндр. Тормозная магистраль в свою очередь автоматически пополнится через кран машиниста из главного резервуара. Таким образом, давление в тормозном цилиндре может поддерживаться в течение длительного времени. Этим автоматически прямо действующий тормоз отличается от автоматического непрямо действующего.