НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРМОЗОВ
Эффективность тормозных средств является одним из важнейших условий, определяющих возможность повышения веса и скорости движения поездов, пропускной и провозной способности железных дорог. От свойств и состояния тормозного оборудования подвижного состава в значительной степени зависит безопасность движения.
Последствия неэффективных тормозов
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). 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 силы тяги, т. е. 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.
Способы создания замедления движения
Различают фрикционный, реверсивный и электромагнитный способы создания замедления движения.
Фрикционный способ. При этом способе сопротивление движению создается вследствие трения тормозных колодок (или специальных накладок) о поверхность катания колес подвижного состава (или дисков). В этом случае кинетическая энергия поезда преобразуется в теплоту, нагревающую трущиеся детали и рассеиваемую в окружающую среду.
Колодочный (фрикционный) тормоз
Реверсивный способ. На локомотивах с электрической передачей осуществляется переключение тяговых электродвигателей в генераторный режим, что вызывает изменение направления электромагнитного момента электрической машины. Это торможение называется электродинамическим. Оно бывает рекуперативным или реостатным. В первом случае вырабатываемая электрическая энергия возвращается в контактную сеть, во втором — электрическая энергия поступает на специальные тормозные резисторы и превращается в теплоту, которая рассеивается в окружающую среду.
Реверсивный способ создания замедления движения применяется также на локомотивах с гидропередачей (гидродинамический тормоз) и на паровозах (контрпар).
Электромагнитный способ. При этом способе тормозная сила создается притяжением специальных тормозных башмаков с электромагнитами к рельсам. На подвижном составе применяются как электромагнитные рельсовые тормоза, так и тормоза с использованием вихревых токов. Особенность этого способа создания замедления заключается в том, что мощность тормоза ограничивается только значением допустимого замедления. Поэтому электромагнитный способ используют только при экстренном торможении.
Классификация тормозов
Тормоза классифицируют по способу создания тормозной силы, свойствам системы управления и назначению .
- По способу создания тормозной силы различают фрикционные тормоза (колодочные и дисковые) и динамические (электродинамические, гидродинамические и реверсивные).
- По свойствам системы управления различают тормоза автоматические (прямо- и непрямодействующие) и неавтоматические (прямодействующие).
Тормоза этих двух типов подразделяются на пневматические, электропневматические и электрические. Принципиальное отличие пневматического тормоза от электропневматического состоит только в способе управления: управление пневматическим тормозом осуществляется изменением давления сжатого воздуха в специальном воздухопроводе (тормозная магистраль), проложенном вдоль каждого локомотива и вагона, а управление электропневматическим тормозом осуществляется электрическим током. В качестве рабочего тела в обоих случаях используется энергия сжатого воздуха. Автоматические тормоза должны автоматически приходить в действие (затормаживать) при определенном темпе снижения давления в тормозной магистрали. Прямо- или непрямодействие автоматического тормоза определяется конструкцией воздухораспределителя. Прямодействующий автоматический тормоз — это тормоз грузовых вагонов, оборудованный воздухораспределителем
усл. № 483, который способен поддерживать установленное давление в тормозном цилиндре независимо от плотности последнего.
Непрямодействующий автоматический тормоз — это тормоз пассажирских вагонов, оборудованный воздухораспределителем усл. № 292, 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 различают тормоза грузовые, пассажирские и скоростные . За характеристику их работы принимают время наполнения и опорожнения тормозного цилиндра.
Анимация (мультик) по схемам прямодействующего, нпрямодействующего
тормоза и ЭПТ
Отличное пособие по новому воздухораспределителю пассажирских вагонов № 242.
С анимацией и дикторским сопровождением
Источник
Способы создания тормозных сил
Аэродинамическое торможение осуществляется за счет увеличения воздушного сопротивления движению созданием дополнительной турбулентности потока воздуха, обтекающего движущий поезд. Это достигается изменением формы движущегося подвижного состава и увеличением площади его поперечного сечения. Для этого на крыше головного и хвостового вагонов размещают аэродинамические системы в виде лопастей, применяемые при экстренном торможении.
Реверсивный способ заключается в переключении двигателей на режим заднего хода: контрпар на паровозах и контрток на локомотивах с электрическим приводом.
Динамическое торможение осуществляется переводом тяговых двигателей в генераторный режим на локомотивах и МВПС с электрической передачей (принцип обратимости электрических машин)
, что вызывает изменение направления электромагнитного момента электрической машины. Чтобы преодолеть этот момент необходимо приложить кинетическую энергию движущегося поезда.
Магниторельсовый способ осуществляется прижатием тормозного башмака к рельсу, за счет чего создается сила трения башмака о рельс (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Магниторельсовый тормоз
1 — башмак с электромагнитами
Вихретоковый способосуществляется при взаимодействии электромагнитного поля, создаваемого электромагнитами тормозных башмаков и электромагнитного поля, возникающего вокруг рельсов при протекании в них тягового тока.
Фрикционный способ. Сила сопротивления движению создается вследствие трения тормозных колодок (специальных накладок) о поверхность катания колес подвижного состава (дисков). В этом случае кинетическая энергия поезда преобразуется в теплоту, нагревающую трущиеся детали и рассеиваемую в окружающую среду (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Колодочный и дисковый тормоза
1 — тормозная колодка 1 — тормозной диск, 2 — тормозная накладка
Классификация тормозов
На подвижном составе применяются пять типов тормозов: стояночные, пневматические, электропневматические, электрические, электромагнитные (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схема классификации тормозов
Тормоза классифицируют по назначению, способу создания тормозной силы и свойствам системы управления.
По назначению различают тормоза грузовые, пассажирские и скоростные. За характеристику их работы принимают время наполнения и время выпуска воздуха из тормозного цилиндра.
По способу создания тормозной силы различают фрикционные тормоза (колодочные, дисковые, магниторельсовые) и динамические (электродинамические, реверсивные, вихретоковые, аэродинамические).
По свойствам системы управления различают тормоза автоматические (прямодействующие и непрямодействующие) и неавтоматические прямодействующие.
Эти тормоза подразделяются на пневматические и электропневматические. Принципиальное отличие пневматического тормоза от электропневматического состоит в способе управления: управление пневматическим тормозом осуществляется изменением давления сжатого воздуха в тормозной магистрали, проложенной вдоль локомотивов и вагонов, а управление электропневматическим тормозом осуществляется электрическим током, который приводит в действие пневматические приборы. В качестве рабочего тела в обоих тормозах используется энергия сжатого воздуха.
Автоматические тормоза при нарушении целостности тормозной магистрали или открытии крана экстренного торможения автоматически приходят в действие.
Прямодействие или непрямодействие автоматического тормоза определяется конструкцией воздухораспределителя. Прямодействующий автоматический тормоз (неистощимый) — тормоз грузового вагона, оборудованный воздухораспределителем № 483, который способен поддерживать установленное давление в тормозном цилиндре независимо от его плотности.
Непрямодействующий автоматический тормоз (истощимый) — тормоз пассажирского вагона, оборудованный воздухораспределителем № 292, который не восполняет утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра.
Неавтоматический прямодействующий тормоз применяется как вспомогательный тормоз локомотива. При торможении сжатый воздух из главных резервуаров через кран машиниста № 254 поступает в тормозные цилиндры. При нарушении целостности магистрали вспомогательного тормоза воздух не может попасть в тормозные цилиндры, а в режиме торможения воздух из тормозных цилиндров выходит в атмосферу.
Электропневматические тормоза (неавтоматические прямодействующие, пневматические тормоза с электрическим управлением) характеризуются лучший управляемостью, уменьшением продольных динамических усилий, возможностью значительно сократить время наполнения ТЦ и уменьшить тормозной путь.
Автоматические тормоза подразделяются на:
мягкие — при медленном (темп не более 0,3кгс/см 2 за 1мин) снижении давления в ТМ в действие не приходят. При быстром (0,1-0,2кгс/см 2 в 1с) темпе снижения давления с любого зарядного давления в ТМ приходят в действие. Полный бесступенчатый отпуск происходит после повышения давления в ТМ на 0,2-0,4кгс/см 2 (ВР № 292, 483 на равнинном режиме);
полужесткие— обладают теми же свойствами, что и мягкие, но для полного отпуска требуют восстановления давления в ТМ на 0,2-0,3 кгс/см 2 ниже зарядного. Позволяют производить ступенчатый отпуск (ВР № 483 на горном режиме);
жесткие — действуют только при определенном зарядном давлении; при снижении давления в магистрали ниже зарядного любым темпом приходят в действие (ВР № 388).
Источник
По способу создания тормозной силы различают динамические тормоза
По способам создания тормозной силы различают тормоза фрикционные и динамические; по характеру управления – автоматического и неавтоматического действия. Фрикционные тормоза создают тормозную силу в месте контакта колеса и рельса при их сцеплении в результате воздействия тормозных колодок на поверхности катания колес (колодочные тормоза) либо тормозных накладок на диски, закрепленные на колесных парах (дисковые тормоза), а также за счет притяжения возбуждаемых током тормозных магнитов непосредственно к рельсам. В последнем случае, т. н. фрикционные рельсовые тормоза, используемые на скоростном либо на специальном промышленном подвижном составе, работающем на особо крутых уклонах (более 0,04), действуют независимо от сцепления колес с рельсами.
В динамических тормозах сила торможения может создаваться электромагнитным полем при переключении электрических двигателей в генераторный режим, а тормозная энергия гасится в реостатах либо передается в контактную сеть – электродинамические тормоза (реостатные, рекуперативные либо рекуперативно-реостатные), или за счет соответствующего переключения гидропередачи на тяговом подвижном составе с гидропередачей – гидродинамическое торможение.
Фрикционные тормоза имеют пневматический привод и приводятся в действие сжатым воздухом, поступающим к вагонам поезда через тормозную магистраль, которая одновременно является управляющей. Торможение обеспечивается снижением давления в тормозной магистрали, отпуск тормозов – его повышением. Любой разрыв состава либо разъединение тормозной магистрали (открытие стоп-крана, сообщающего тормозную магистраль с атмосферой) приводит к автоматическому торможению поезда. Для длительного удержания подвижного состава на месте используется ручной привод тормоза (ручные тормоза) или тормозные башмаки, устанавливаемые на рельсы. Для обеспечения безопасности движения необходимым свойством тормозов, применяемых в качестве основных, является автоматичность их действия. Автотормоза срабатывают при разрыве состава независимо от поведения машиниста. Используются тормоза с пневматическим или электрическим управлением, которое обеспечивает срабатывание системы на торможение при снижении соответственно давления в тормозной магистрали или напряжения в электрических цепях управления. Допускаемая максимальная скорость движения поезда устанавливается с расчетом на срабатывание фрикционного автоматического тормоза, который гарантирует безопасность движения. К такому тормозу предъявляются требования отсутствия неконтролируемых отказов и переход на торможение с максимальной тормозной силой при неисправностях, исключающих нормальное управление тормозом, например, при разрыве цепи управления.
В то же время на подвижном составе широко применяются неавтоматические тормоза, которые имеют ручной привод либо приводятся в действие повышением давления или электрического напряжения в управляющей магистрали. К неавтоматическим относятся ручные тормоза, вспомогательные тормоза локомотивов, электропневматические тормоза пассажирского подвижного состава.
Эффективность тормозных средств является одним из важнейших условий, определяющих возможность повышения веса и скорости движения поездов, пропускной и провозной способности железных дорог. От свойств и состояния тормозного оборудования подвижного состава в значительной степени зависит безопасность движения.
Первая попытка применения автоматического тормоза на подвижном составе была предпринята в 1847 г. Этот тормоз был механическим и управлялся с помощью троса, натянутого вдоль поезда.
В 1869 г. появился первый пневматический неавтоматический тормоз, который не обеспечивал торможение поезда при разъединении воздушных рукавов, а в 1872 г. — автоматический, особенностью которого являлось наличие на каждом вагоне воздухораспределителя и запасного резервуара.
В России широкое внедрение автоматического тормоза началось в 1882 г., в связи с чем в Петербурге в 1899 г. фирмой «Вес-тингауз» был построен тормозной завод. Первым изобретателем отечественного автоматического тормоза был машинист Ф. П. Казанцев. Его двухпроводной «неистощимый тормоз» был успешно испытан в пассажирском поезде в 1910 г. В 1923 г. Московский тормозной завод выпустил первые образцы отечественных тормозов системы Ф. П. Казанцева для пассажирских поездов. В 1927 г. Ф. П. Казанцев создал воздухораспределитель нового типа. Вскоре такими воздухораспределителями были оборудованы грузовые поезда.
Большие заслуги в деле создания и оснащения подвижного состава отечественными пневматическими автотормозами принадлежат известному изобретателю И. К. Матросову. Воздухораспределитель уел. № 320 его конструкции в 1932 г. был принят в качестве типового для грузового подвижного состава. В 1950—60 гг. практически весь подвижной состав железных дорог СССР был оборудован воздухораспределителями уел. N° 270 и уел. N° 292 и концевыми кранами системы и конструкции И. К. Матросова.
Широкое применение электропневматических тормозов на электропоездах началось с 1948 г., а в пассажирских поездах с локомотивной тягой — с 1958 г., когда Московский тормозной завод приступил к серийному выпуску электровоздухораспределителей усл. № 170 и уел. № 305.
С 1947 г. вагонный парк железных дорог СССР начал оснащаться автоматическими регуляторами тормозной рычажной передачи, а с 1966 г. — автоматическими регуляторами режимов (авторежимами торможения). Начиная с 1964 г. вагоны стали оборудоваться композиционными колодками, эксплуатационные и технологические качества которых продолжают совершенствоваться и сегодня.
Большую роль в развитии отечественного тормозостроения сыграли работы по теории торможения, основоположником которой является профессор Н. П. Петров. Современное развитие наука о торможении получила в трудах известных ученых В. Ф. Егор-ченко, В. Г. Иноземцева, Б.Л.Карвацкого, В. М. Казаринова и др.
В процессе развития и совершенствования тормозов большое внимание уделяется созданию новых устройств и систем безопасности, связанных 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 др.
В учебнике рассмотрены устройство и действие 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 приводится, так как эти вопросы достаточно подробно изложены в специальной литературе.
| Часовой пояс GMT +3, время: 11:54 . |
