Автоматические тормоза подвижного состава железных дорог (стр. 2 )

Первая попытка применения автоматического тормоза на подвижном составе была предпринята в 1847 году. Этот тормоз был механическим и управлялся с помощью троса, натянутого вдоль поезда.

В 1869 году появился первый пневматический неавтоматический тормоз, который не обеспечивал торможение поезда при разъединении воздушных рукавов, а в 1872 году - автоматический, особенностью которого являлось наличие на каждом вагоне воздухораспределителя и запасного резервуара.

В России широкое внедрение автоматического тормоза Вестингауза началось в 1882 году, в связи, с чем в Петербурге в 1899 фирмой «Вестингауз» был построен тормозной завод.

Первым изобретателем отечественного автоматического тормоза был машинист Федор Казанцев. Его неистощимый двухпроводный тормоз был успешно испытан в пассажирском поезде в 1910 году. В 1923 году Московский тормозной завод выпустил первые образцы отечественных тормозов системы Казанцева для пассажирских поездов. В 1927 году Казанцев создал новый тип воздухораспределителя, который вскоре был принят для оборудования грузовых поездов.

Большие заслуги в деле создания и оснащения подвижного состава отечественными пневматическими автотормозами принадлежат известному изобретателю . Воздухораспределитель усл.№ М-320 его конструкции в 1932 году был принят в качестве типового для грузового подвижного состава. В 50 - 60-х годах прошлого века практически весь подвижной состав железных дорог бывшего в то время СССР был оборудован воздухораспределителями усл.№ 000 и усл.№ 000 и концевыми кранами его системы и конструкции.

Широкое применение электропневматических тормозов на электропоездах началось с 1948 года, а в пассажирских поездах с локомотивной тягой - с 1958 года, когда Московский тормозной завод приступил к серийному выпуску электровоздухораспределителей усл.№ 000 и усл.№ 000.

С 1947 года вагонный парк железных дорог начал оснащаться автоматическими регуляторами тормозной рычажной передачи, а с 1966 года - автоматическими регуляторами режимов торможения (авторежимами). Начиная с 1964 года вагоны, стали оборудоваться композиционными колодками, эксплуатационные и технологические качества которых продолжают совершенствоваться и в настоящее время.

Большую роль в развитии отечественного тормоз о строения сыграли работы по теории торможения, основоположником которой является профессор . Современное развитие наука о торможении получила в трудах известных ученых , , и других.

В процессе развития и совершенствования тормозов большое внимание уделяется созданию новых устройств и систем безопасности, взаимосвязанных с работой приборов тормозного оборудования, систем автоведения поезда, систем автоматического управления тормозами (САУТ), локомотивных скоростемеров. Только за последнее десятилетие были разработаны и внедрены в эксплуатацию устройство контроля параметров движения поезда «Дозор», телеметрическая система контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ), электронный скоростемер КПД-3 (КПД-ЗВ), комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ) и другие.

В представленном учебнике рассмотрены устройство, действие и ремонт приборов управления тормозами, компрессоров и воздушных резервуаров, приборов торможения и тормозных рычажных передач, автоматической локомотивной сигнализации и автостопов, а также вопросы технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами. Приведены схемы расположения пневматического тормозного оборудования на подвижном составе и показано взаимодействие тормозных приборов.

Описание приборов и устройств тормозного оборудования паровозов, а также скоростного подвижного состава в настоящем учебнике не помещено, так как эти вопросы достаточно подробно изложены в специальной литературе и в учебниках по тормозам более ранних изданий.

Настоящее издание предназначено для учащихся профессионально-технических училищ, технических школ машинистов локомотивов и учебно-производственных центров, занимающихся подготовкой локомотивных бригад. Книга может быть полезна работникам железнодорожного транспорта, связанных с эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом тормозного оборудования подвижного состава.

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТОРМОЖЕНИЯ

1.1. Назначение тормозов.

В процессе движения поезда на него действуют силы различные по своему характеру и направлению. Различают силы внешние (например, сила сопротивления движению от уклона) и внутренние (например, сила трения в моторно-осевых подшипниках). Внешние силы можно разделить на управляемые (сила тяги) и неуправляемые (силы сопротивления движению). Кроме того, при любом изменении скорости движения на поезд действует сила инерции. В зависимости от соотношения управляемых и неуправляемых сил поезд может двигаться ускоренно, замедленно или с равномерной скоростью.

Сила тяги - внешняя движущая сила, которая создается тяговыми электродвигателями локомотива во взаимодействии с рельсами. Она приложена к ободу колес в направлении движения. Для остановки поезда необходимо исключить действие сипы тяги, то есть отключить тяговые двигатели локомотива. Однако, поезд продолжит движение по инерции за счет накопленной кинетической энергии и до полной остановки пройдет значительное расстояние. Чтобы обеспечить остановку поезда в требуемом месте или снижение скорости движения на определенном участке следования, необходимо искусственно увеличить силы сопротивления движению.

Устройства, применяемые в поездах для создания искусственного сопротивления движению, называются тормозами, а силы, создающие искусственное сопротивление движению - тормозными силами.

Тормозные силы и силы сопротивления движению гасят кинетическую энергию движущегося поезда.

1.2. Способы создания замедления движения.

При фрикционном способе сопротивление движению создается за счет трения тормозных колодок (или специальных накладок) о поверхность катания колес подвижного состава (или дисков). В этом случае кинетическая энергия поезда преобразуется в тепло, нагревающее трущиеся детали и рассеиваемое в окружающую среду.

Реверсивный способ на локомотивах с электрической передачей осуществляется переключением тяговых двигателей в генераторный режим, что вызывает изменение направления электромагнитного момента электрической машины. Это торможение называется электродинамическим. Оно бывает рекуперативным, когда вырабатываемая электрическая энергия возвращается в контактную сеть, или реостатным. В последнем случае электрическая энергия поступает на специальные тормозные резисторы и превращается в тепло. которое рассеивается в окружающую среду.

Реверсивный способ создания замедления применяется и на локомотивах с гидропередачей (гидродинамический тормоз), а также на паровозах - контрпар.

При электромагнитном способе тормозная сила создается притяжением специальных тормозных башмаков с электромагнитами к рельсам. На подвижном составе применяются как электромагнитные рельсовые тормоза, так и тормоза на вихревых токах. Особенность этого способа создания замедления заключается в том. что мощность тормоза ограничивается только величиной допустимого замедления. Поэтому магнито-рельсовые тормоза используются только при экстренном торможении.

1.3. Классификация тормозов.

Тормоза классифицируются по способу создания тормозной силы. свойствам системы управления и по назначению.

По способу создания тормозной силы различают фрикционные тормоза (колодочные и дисковые) и динамические (электродинамические, гидродинамические и реверсивные).

По свойствам системы управления различаю тормоза автоматические (прямо действующие и непрямодействующие) и неавтоматические (прямодействующие).

Автоматические тормоза должны автоматически приходить в действие (затормаживать) при определенном темпе снижения давления в тормозной магистрали.

Прямодействие или непрямодействие автоматического тормоза определяется конструкцией воздухораспределителя. Прямодействующий автоматический тормоз - это тормоз грузовых вагонов, оборудованный воздухораспределителем усл.№ 000, который способен поддерживать.

Таблица 1.1.

Время наполнения и опорожнения тормозных цилиндров в зависимости от типа тормозов

Тип тормоза	Время наполнения ТЦ, сек.	Время опорожнения ТЦ, сек.
Грузовые	20 … 45	до 60
Пассажирские	6 … 9	9 … 12
Скоростные	1 … 2	2 … 3

установленное давление в тормозном цилиндре независимо от плотности последнего.

Непрямодействующий автоматический - это тормоз пассажирских вагонов, оборудованный воздухораспределителем усл.№ 000, который не восполняет утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра.

Примером прямодействующего неавтоматического тормоза служит вспомогательный локомотивный тормоз. В случае приведения его в действие воздух из главных резервуаров поступает в тормозные цилиндры.

По назначению тормоза бывают грузовые, пассажирские и скоростные. В этом случае за характеристику их работы принимают время наполнения и опорожнения тормозного цилиндра.

1.4 Образование тормозной силы.

Для торможения подвижного состава к нему должны быть приложены внешние силы от неподвижных рельсов. Действие этих сил должно быть направлено против направления движения поезда. Рассмотрим кинематику катящейся колесной пары. Она совершает сложное движение, состоящее из двух простых (рис. 1.1): прямолинейное движение вдоль пути вместе со всем поездом со скоростью V км/ч и вращательного вокруг собственной оси О. Вращательное движение обусловлено сцеплением колес с рельсами в точках их контактов О1 . Это сцепление происходит под действием вертикальной нагрузки q. Окружная скорость вращения колеса на поверхности качения равна поступательной скорости поезда, т. е. V км/ч. В точке колеса О2, находящейся в данное мгновение в самом верхнем положении, поступательное и вращательное движения направлены в одну и ту же сторону - вперед (по ходу движения поезда), поэтому скорости поступательного и вращательного движения складываются, и мгновенная абсолютная скорость колеса в этой точке оказывается V + V = 2V, т. е. вдвое больше скорости поезда. Нижняя точка О1, находящаяся в сцеплении с рельсом, в каждый момент времени качения колеса оказывается неподвижной (- V + V = 0). В течение этого мгновения колесо как бы поворачивается вокруг точки сцепления О1, которая в механике называется «мгновенный центр поворота».