Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
КОНСТРУКЦИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Главы 1 - 4


ОГЛАВЛЕНИЕ

   Введение

  1 Общие сведения о тормозах, их основные характеристики
   1.1 Особенности торможения поезда
   1.2 Кинетическая энергия поезда, силы сопротивления движению
   1.3 Уравнение движения поезда при торможении
   1.4 Классификация тормозов железнодорожного подвижного состава
   1.5 Этапы развития тормозных систем подвижного состава
   1.6 Принцип действия пневматических тормозов
   1.7 Свойства системы управления автоматическими тормозами
   1.8 Фазы действия пневматических тормозов
   1.9 Основные количественные и качественные характеристики тормозов
   1.10 Электропневматические тормоза
   1.11 Другие виды тормозных систем подвижного состава
   1.12 Технические требования к тормозным системам железнодорожного подвижного состава

   2 Обеспечение тормозной системы поезда сжатым воздухом
   2.1 Свойства и потребление сжатого воздуха в поезде
   2.2 Локомотивные компрессоры
   2.3 Регулирование подачи компрессора
   2.4 Совершенствование локомотивных компрессоров
   2.5 Способы осушки сжатого воздуха
   2.6 Очистка воздуха в тормозных системах
   2.7 Плотность тормозной магистрали поезда
   2.8 Техническое обслуживание и ремонт компрессорных установок локомотивов

   3 Устройства управления тормозами
   3.1 Общие сведения и технические требования
   3.2 Основные свойства кранов машиниста
   3.3 Краны вспомогательного тормоза локомотива
   3.4 Краны машиниста с дистанционным управлением
   3.5 Блокировочные устройства в системе управления тормозами
   3.6 Обеспечение безопасности движения при работе пневматических тормозов 
   3.7 Краны машиниста западноевропейских железных дорог

   4 Исполнительные устройства тормозов – воздухораспределители
   4.1 Общие сведения и технические требования
   4.2 Воздухораспределители пассажирских вагонов и локомотивов
   4.3 Воздухораспределители грузового типа
   4.4 Пути совершенствования грузовых воздухораспределителей

   5 Воздушные тормоза с электрическим управлением
   5.1 Общие сведения об электропневматических тормозах
   5.2 Конструкция электровоздухораспределителей
   5.3 Действие электровоздухораспределителя № 305-000
   5.4 Действие электровоздухораспределителя № 305-002
   5.5 Действие системы электропневматического торможения в поезде

   6 Автоматические регуляторы грузовых режимов торможения
   6.1 Способы регулирования тормозной силы в зависимости от загрузки вагона 
   6.2 Авторежимы с постоянным контактом деталей измерительного устройства
   6.3 Авторежимы с временным контактом упора и опорной плиты
   6.4 Совершенствование конструкции авторежима
   6.5 Авторежимы вагонов Западной Европы и США

   7 Силовые устройства тормозов и арматура
   7.1 Тормозные цилиндры
   7.2 Тормозная рычажная передача
   7.3 Регулирование рычажных передач
   7.4 Регулирование рычажных передач западноевропейских вагонов и и локомотивов 
   7.5 Тормозные блоки колодочных и дисковых тормозов 
   7.6 Воздухопровод и арматура

   8 Скоростемеры и расшифровка скоростемерных лент
   8.1 Общие сведения о приборах для контроля параметров движения поезда
   8.2 Механические скоростемеры. Устройство и принцип действия
   8.3 Расшифровка скоростемерных лент
   8.4 Комплекс средств сбора и регистрации данных о движении поезда
   8.5 Унифицированная система регулирования и обеспечения безопасности движения КЛУБ-У 
   8.6 Электронные скоростемеры 

   Список литературы


ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
КОНСТРУКЦИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

   Развитие железнодорожного транспорта происходит быстрыми темпами. В настоящее время достигнуты высокие скорости движения пассажирских поездов на западноевропейских железных дорогах. Планируется повышение скоростей на Белорусской железной дороге и дорогах России. В связи с этим повышаются требования к тормозам железнодорожного подвижного состава.
   Тормоза являются одним из главных средств обеспечения безопасности движения поездов. Они оказывают непосредственное влияние на уровень пропускной и провозной способностей железной дороги. Несмотря на широкое применение тормозной силы локомотивов с электродинамическим (реостатным или рекуперативным) торможением, пневматические тормоза являются тормозами безопасности для грузовых и пассажирских поездов.
   Тормозная техника совершенствуется, однако тормозные приборы на массовых видах подвижного состава остаются прежними или претерпевают некоторую реконструкцию. Надо учитывать, что перевозки осуществляются сотнями тысяч грузовых вагонов и десятками тысяч пассажирских, работающих на железных дорогах стран СНГ и Балтии. Выпускаемые в настоящее время вагоны и локомотивы в большинстве своем оснащены тормозными приборами, которые будут работать еще не один десяток лет. Тем более, что новые, принципиально отличные от существующих, тормозные системы до настоящего времени не созданы или не апробированы. Надо полагать, пневматическим тормозам, которые уже полтораста лет доминируют на железнодорожном транспорте, замены не будет еще длительное время.
   Мощность и эффективность тормозов определяются по трем основным показателям: скорость поезда, его вес и длина тормозного пути. Эти факторы являются доминирующими при выборе тормозных систем. Конструкция ходовых частей подвижного состава также должна создаваться с учетом тормозного оборудования. Существующие тормоза грузовых вагонов с односторонним нажатием колодок на колеса и колодочные тормоза определяют длину тормозного пути при чугунных и наиболее распространенных типах композиционных тормозных колодок.
   На грузовых вагонах начали применяться многоцилиндровые тормозные системы, что упрощает рычажную передачу и делает её более надежной. В отличие от воздухораспределителей Западной Европы и США в странах СНГ применяются трехступенчатые воздухораспределители, изменяющие давление в тормозных цилиндрах в зависимости от установленного режима при загрузке вагона.
   Развитие тормозной техники идет, главным образом, пока в одном направлении – совершенствование воздухораспределителей. Более широко развиваются приборы управления тормозами на современных локомотивах.
   В учебном пособии рассматривается конструкция основных типов тормозных приборов, применяемых на локомотивах и вагонах Белорусской железной дороги, дорог СНГ и Балтии.
   Цель пособия – подробно описать современную тормозную технику и показать возможные пути ее развития, нацелить будущих инженеров- механиков на работу по совершенствованию тормозных систем железнодорожного подвижного состава.


3. УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ

3.1 Общие сведения и технические требования

   К устройствам, предназначенным для создания в тормозной системе поезда пневматических или электрических сигналов управления, относятся краны машиниста, контроллеры. Поворот рукоятки или нажатие кнопки яв- ляются основным условием для передачи сигнала в тормозную систему.
   В 20–60-х годах XX столетия в СССР на всех грузовых локомотивах применялись краны машиниста клапанно-диафрагменной конструкции системы Ф. П. Казанцева. Они обеспечивали автоматические (фиксированные) перекрыши в шести тормозных положениях, с разрядкой тормозной магист- рали до 0,47 МПа в положении III ручки (1-е тормозное) и до 0,37 МПа в положении VIII (6-е тормозное), при зарядном давлении 0,53 МПа.
   Как известно, термин «перекрыша» означает фиксацию заданной величины давления в тормозной магистрали поезда. Бывают перекрыши с питанием, когда имеющиеся утечки воздуха из тормозной системы восполняют- ся из главных резервуаров, расположенных на локомотиве, и перекрыши без питания, когда краном машиниста тормозная магистраль отсоединена от питательной системы. Допускаемая величина утечек, как правило, регламентируется в Инструкциях по эксплуатации тормозов. Большинство тормозных воздухораспределителей различных типов не срабатывают при мед- ленной разрядке тормозной магистрали в результате утечек, не превышаю- щих нормы. Обычно допускаемый темп разрядки тормозной магистрали, при котором не происходит срабатывание воздухораспределителей на торможение, составляет 0,02 МПа в течение 1 мин или 0,05 МПа за 2,5 мин.
   Такие утечки допускаются в грузовых и пассажирских поездах.
   Недостатками кранов Ф. П. Казанцева являются: отсутствие прямого сообщения тормозной магистрали с главным резервуаром, что затрудняет отпуск тормоза в длинносоставных поездах; невозможность осуществлять экстренное торможение путем быстрой и глубокой разрядки тормозной магистрали.
   Эти краны машиниста выпускались с 1926 по 1961 гг. Позднее им были присвоены заводские номера 183, 184, 284. Кран № 284 отличался тем, что у него было 10 фиксированных тормозных позиций.
   Кран машиниста № 326 выпускается с 1961 г. Это прибор прямодействующего типа, применяется на маневровых и узкоколейных локомотивах, конструктивно отличается от крана Казанцева тем, что вместо главной диафрагмы используется уравнительный поршень. В последнее время он выпускается под номером 326-1.
   На пассажирских локомотивах применялись краны машиниста золотниково-поршневой конструкции системы Westinghouse, которые выпускались с 1904 по 1957 гг. Позднее они получили название № 334. С 1956 г. эти кра- ны, оборудованные редуктором и контроллером, выпускались под № 334Э и применялись на электро и дизель-поездах для управления электропневматическими тормозами.
   В настоящее время на локомотивах и мотор-вагонном подвижном составе Белорусской железной дороги и других железных дорог бывшего СССР применяются универсальные краны машиниста, которые работают практи- чески на всех видах тягового подвижного состава, а также на электро- и дизель-поездах. Это краны № 394 и 395 различных модификаций золотниково- поршневой конструкции, имеющие по две неавтоматические перекрыши – с питанием и без питания тормозной магистрали. Глубина служебной разрядки тормозной магистрали в процессе торможения зависит от времени выдержки ручки крана в V (тормозном) положении и не зависит от длины по- езда. Она определяется объемом уравнительного резервуара и диаметром калиброванного отверстия, служащего для его разрядки. Длина поезда ока- зывает влияние на время разрядки тормозной магистрали, осуществляемой через кран машиниста.
   Краны машиниста с контроллерами, выпускаемые в настоящее время, как правило, предназначены и для управления электропневматическими тормозами, они также могут переключать различные электрические цепи в тормозной системе. Краны машиниста с контроллерами можно различить по обозначению, например, № 334Э или кран, имеющий нечетный номер 395.
   Кроме поездных кранов машиниста, для торможения только локомотива, независимо от состава поезда, предназначены краны вспомогательного тор- моза. Для этой цели в настоящее время применяется кран № 254 с автомати- ческими перекрышами, выполняющий также задачу повторителя действий поездного крана машиниста при наполнении сжатым воздухом тормозных цилиндров локомотива. Этот кран выпускается с 1957 г. Ранее для этой цели применялись пробковые краны и кран 4ВК с неавтоматическими перекрышами.
   В последние годы выпускаются краны с дистанционным управлением, позволяющие управлять тормозами с использованием систем безопасности и автоматического ведения поезда. Управление тормозами может осуществ- ляться не только ручкой крана машиниста, но и по радио или по заданной программе (кран № 130).
   В терминологии по кранам употребляются обозначения «прямодейст- вующий» и «непрямодействующий» краны. В частности, непрямодействующим считается применяемый до настоящего времени на некоторых электро- и дизель-поездах кран № 334Э, который не производит питания тормозной магистрали в положении перекрыши.
   В непрямодействующих тормозах наполнение тормозных цилиндров осуществляется из запасных резервуаров, которые пополняются сжатым воздухом только при отпущенном тормозе.

   К приборам управления тормозами – кранам машиниста, применяемым в настоящее время, предъявляются следующие требования, относящиеся не только к конструкции, но и к свойствам системы управления.
   1 Универсальность, обеспечивающая возможность применения крана для всех видов подвижного состава (грузовые, пассажирские и мотор-вагонные поезда).
   2 Интенсивная подача воздуха в тормозную магистраль при зарядке и отпуске. Объем тормозной сети четырехосного вагона – примерно 100 л.
   3 В тормозной магистрали должно поддерживаться установленное давление с точностью до 0,005 МПа при наличии допускаемых утечек в ней. В настоящее время норма утечек составляет до 1–1,5 л/мин на 1 м магистрали.
   4 Должно обеспечиваться ступенчатое регулирование тормозной силы при торможении и отпуске.
   5 Струйное движение воздуха в тормозной магистрали, вызванное разрядкой через кран машиниста при служебном торможении, должно прекращаться без пневматического удара, вызывающего повышение давления в головной части поезда. Темп разрядки тормозной магистрали – до 0,02–0,025 МПа/с.
   6 Для производства экстренного торможения кран должен обеспечивать интенсивную разрядку тормозной магистрали темпом не менее 0,05 МПа/с прямым сообщением с атмосферой.
   7 Кран машиниста не должен допускать термодинамического возрастания давления в управляющих резервуарах или предусматривать его компенсацию.
   8 Должна быть обеспечена возможность создания сверхзарядного давления в тормозной магистрали с последующим автоматическим переходом на нормальное давление темпом медленной разрядки.
   9 Кран должен обеспечивать стандартность действия.
   10 Должна обеспечиваться возможность получения фиксированных значений ступенчатого торможения и ступенчатого отпуска путем автоматической разрядки или зарядки тормозной магистрали на определенную величину, то есть получения автоматической перекрыши.
   11 Выполнение операций рукояткой крана машиниста не должно занимать более долей секунды.
   12 Надежность и конструктивная простота крана машиниста. В частности, это достигается применением клапанно-диафрагменной конструкции.
   На железных дорогах Западной Европы применяются краны машиниста клапанно-диафрагменной конструкции, имеющие автоматические перекрыши, то есть фиксированные ступени торможения. Эти краны – Knorr D2, FV4a и применяемые для управления электропневматическими тормозами Knorr St 113 и Oerlikon FVEL – имеют автоматические ступени торможения – первую разрядкой на 0,04 МПа и последующие – дополнительной разряд- кой на 0,015 МПа.
   Важной особенностью ряда кранов машиниста является наличие фиксированных перекрыш. При постановке ручки крана в одно из тормозных положений происходит разрядка тормозной магистрали на строго определен- ную величину. Таким образом, машинисту нет необходимости контролировать разрядку уравнительного резервуара УР при ступенях торможения.
   Такими свойствами обладают краны вспомогательного тормоза локомотива 254 и 215, а также кран машиниста 326-1.


3.2 Основные свойства кранов машиниста

   Универсальный кран машиниста. В настоящее время промышленностью России выпускаются следующие типы кранов, допущенных для оснащения локомотивов:
   394М-01 – предназначен для управления тормозами в грузовых поездах;
   395М-3-01 – для грузовых поездов, имеет контроллер с одним микропереключателем для управления работой песочницы;
   395М-4-01 – предназначен для пассажирских локомотивов всех серий, снабжен двумя микропереключателями для управления электропневматическими тормозами и одним – для подачи песка и отключения тяговых двигателей;
   395М-4-2-01 – для пассажирских локомотивов, оснащенных системой САУТ;
   395М-5-01 – для управления тормозами электро- и дизель-поездов.

   В отличие от крана № 394 кран № 395 имеет контроллер, закрепленный на верхней (золотниковой) части, поэтому несколько изменена его конструкция.
   На рисунке 3.1 показана схема подключения кранов № 394 (395), крана № 254 вспомогательного тормоза локомотива и блокировки тормозов № 367М в пневматической системе грузового локомотива.
   Питательная 14 и тормозная 13 магистрали подключены к крану машиниста 6 со стабилизатором 7 через блокировку тормоза 1 (подробнее действие блокировки 367М рассмотрено на с. 131). Уравнительный резервуар 4 объемом 20 л подключен к крану машиниста. Давление в уравнительном резервуаре измеряет манометр 5. Кран № 254 вспомогательного тормоза локомотива, показанный под номером 3, подключен к отводу от питательной магистрали 14 через фильтр 2. Кроме того, от крана 3 идет самостоятельный отвод 12 к воздухораспределителю локомотива. Манометры 8–10 подключены к трубопроводам тормозных цилиндров 15, тормозной 13 и питатель- ной 14 магистралей.
   Электрическая цепь управления тяговыми двигателями проводами 11 соединена с блокировкой тормоза 1, которая предназначена для подключения приборов управления тормозами на двухкабинном локомотиве.
   Общий вид крана 395М показан на рисунке 3.2, а. Кран состоит из следующих частей: верхней 3 (золотниковой), сред- ней 2 (промежуточной), нижней 1 (уравнительной), редуктора 6 (питательного клапана), стабилизатора 5 (дросселирующего выпускного клапана) и контроллера 4, закрытого крышкой. Контроллер подключается к цепям управления локомотивов с помощью штепсельного разъема 7. Непосредственно в конструкцию крана не входит уравнительный резервуар 4 (см. рисунок 3.1), без которого кран нормально работать не может. Положения ручки крана машиниста показаны на рисунке 3.2, б.


   Рисунок 3.1 – Схема расположения крана машиниста № 394, крана № 254
  и устройства блокировки тормозов № 367 М в кабине


   Рисунок 3.2 – Кран машиниста № 395М:
а – общий вид; б – положения ручки крана

   Верхняя (золотниковая) часть крана (рисунок 3.3) представляет собой литую чугунную цилиндрическую крышку с фланцем 7, крепящуюся четырьмя болтами к средней части 12. Отверстия для болтов расположены несимметрично, что исключает неправильный монтаж крана. В верхней части расположен золотник 8, связанный стержнем 10 с ручкой 11, закреплен- ной на стержне колпачковой гайкой. Крышка верхней части выполнена с градационным сектором 23 с углублениями, предназначенными для фиксации рабочих положений ручки 11. В ручке имеется подпружиненный кулачок 22, фиксирующий положения ручки на градационном секторе.


Рисунок 3.3 – Кран машиниста № 394

   На боковой поверхности фланца 7 выбиваются номер крана и клейма приемки 24.
   Стержень 10 уплотнен манжетой 9, препятствующей вытеканию воздуха из полости внутри верхней части, в которой при работе поддерживается давление сжатого воздуха, поступающего к крану из главных резервуаров по питательной магистрали.
   Золотник 8 прижимается к зеркалу золотника на средней части крана пружиной. Кроме того, в рабочем состоянии на него сверху действует давление сжатого воздуха внутри верхней части. Смазывание золотника производится через отверстие в крышке, закрытое пробкой 25.
   Градационный сектор имеет выемки, соответствующие фиксированным положениям ручки (см. рисунок 3.2, б):
   I – отпускное;
   II – поездное;
   III – перекрыша без питания;
   IV – перекрыша с питанием;
   VA (VЭ) – замедленная разрядка тормозной магистрали или торможение электропневматическим тормозом без разрядки тормозной магистрали;
   V – служебное торможение;
   VI – экстренное торможение.

   Средняя (промежуточная) часть представляет собой чугунную цилиндрическую отливку – корпус 12. В верхней ее части расположено зеркало золотника. Отлитый из мягкой латуни золотник 8 и зеркало золотника тщательно притерты между собой так, чтобы воздух между сопрягаемыми поверхностями не проходил. Кроме того, между верхней и промежуточной частями крана имеется резиновая прокладка. Для правильной сборки между ними установлен специальный штифт.
   Нижняя (уравнительная) часть собрана в корпусе 5 с двумя патрубками 1 диаметром 1″, которыми кран подключается к трубопроводам, ведущим к тормозной и питательной магистралям. Внутри корпуса 5 образована камера, в которой размещается уравнительный поршень 6, уплотненный латунным кольцом и резиновой манжетой. Уплотнительное кольцо обеспечивает плотность поршня в обоих направлениях «верх–низ» и, кроме того, гарантирует постоянство силы трения при перемещении поршня в отличие от резиновой манжеты. Хвостовик поршня представляет собой клапан 26 (рисунок 3.4), закрывающий атмосферное отверстие в полом штоке. Питательный клапан 3 пружиной прижимается к седлу втулки 4, запрессованной в корпусе. Хвостовик питательного клапана уплотнен манжетой 2 в цоколе, ввернутом в корпус.


Рисунок 3.4 – Уравнительная часть крана № 394М-01

   Фильтр 13 предохраняет возбудительный клапан 14 редуктора от попадания загрязнений (см. рисунок 3.3).
   В последних конструкциях кранов № 394 (395) атмосферный клапан 26 и питательный клапан 3 выполнены в виде резиновых колец (см. рисунок 3.4). Это обеспечивает уплотнение без притирки латунных клапанов. Однако иногда проявляется свойство прогиба резинового уплотнения, что в некоторой степени нарушает характеристики крана по наполнению и опоражниванию тормозной магистрали.
   Редуктор (см. рисунок 3.3) управляет пода- чей воздуха в уравнительный резервуар из главного резервуара. Он состоит из верхней 15 и нижней 18 частей, между которыми зажата металлическая диафрагма 17 диаметром 78 мм. Диафрагма поджимается снизу пружиной 19, усилие сжатия которой может быть отрегулировано стаканом 20, ввернутым в нижнюю часть 18 редуктора.
   В верхнюю часть 15 корпуса запрессована втулка 16, являющаяся седлом цилиндрического клапана 14. На клапан сверху действует пружина, а нижним концом он упирается в диафрагму 17. Полость снизу диафрагмы сообщается с атмосферой, а полость сверху может сообщаться с уравнительным резервуаром через каналы в зеркале золотника и в золотнике.
   Редуктор приспособлен для питания уравнительного резервуара. При нормальной плотности всех элементов он не может выпускать из него сжатый воздух. Назначение редуктора – понизить давление сжатого воздуха, подводимого из главного резервуара, в поездном положении до зарядного давления в уравнительном резервуаре.

   Стабилизатор медленной разрядки. По конструкции подобен редуктору, однако полость над диафрагмой диаметром 55 мм постоянно, через калиброванное отверстие диаметром 0,45 мм, связана с атмосферой. Величина давления в полости может регулироваться при усилении или ослаблении натяга пружины гайкой 21 (см. рисунок 3.3). Назначение стабилизатора – разрядка уравнительного резервуара постоянным темпом. Таким образом, ликвидируется сверхзарядка и не допускается повышение давления в нем при поездном положении ручки крана машиниста.
   Кран машиниста регулирует давление в уравнительном резервуаре в зависимости от затяжки пружины 19, осуществляемой регулировочным стаканом 20, а уравнительный поршень 6, воздействуя на клапаны 3 и 26, уста- навливает в тормозной магистрали такое же давление, как и в уравнительном резервуаре.
   Диаметры диафрагм редуктора и стабилизатора подобраны таким образом, чтобы под действием пружин, действующих снизу через опорные шайбы, обеспечивалась необходимая величина давления сжатого воздуха, поступающего в уравнительный резервуар, и регулировалось время ликвидации повышенного давления в уравнительном резервуаре. Воздух из стабилизатора постоянно выходит в атмосферу при I и II положениях ручки крана машиниста. Рассмотрим работу крана в различных положениях.

   Положение I. Зарядка и отпуск (рисунок 3.5). Положение характерно тем, что имеется прямой канал для сообщения питательной магистрали А с тормозной М через выемку 3 в золотнике 4. Кроме того, из питательной магистрали воздух поступает в полость 1 над золотником 4 и оттуда через канал 2 – в цилиндрическую полость над уравнительным поршнем 5.
   Поршень опускается вниз и открывает питательный клапан 6, к которому также подходит воздух из питательной магистрали по каналу А1. Этим путем сжатый воздух попадает под уравнительный поршень и оттуда – в тормозную магистраль М, объем которой зависит от количества вагонов в поезде. Таким образом, в положении I тормозная магистраль поезда заряжается двумя путями.
   Кроме того, из полости над поршнем 5 через калиброванное отверстие Г диаметром 1,6 мм воздух начинает поступать в уравнительный резервуар УР, объем которого составляет 20 л. Одновременно из полости над поршнем воздух проходит по каналу С и медленно вытекает в атмосферу через отверстие диаметром 0,45 мм в стабилизаторе медленной разрядки, поскольку клапан стабилизатора постоянно открыт диафрагмой, находящейся под действием пружины.
   Следует отметить, что тормозная магистраль широким каналом в золотнике соединена с питательной магистралью. Таким образом, если ручка крана какое-то время будет находиться в I положении, можно создать сверхзарядное давление в тормозной магистрали. Благодаря этому значительно ускоряется отпуск тормозов в грузовом поезде. Время выдержки ручки крана машиниста в этом положении контролируется по показаниям манометра уравнительного резервуара, давление в котором несколько выше, чем в тормозной магистрали.


Рисунок 3.5 – I положение (зарядка и отпуск) кранов машиниста № 394, 395

   Положение II. Поездное с автоматической ликвидацией сверхзарядки (рисунок 3.6). В тормозной магистрали поддерживается установленное зарядное давление, величина которого зависит от регулировки пружины 8 редуктора. Это достигается тем, что воздух из питательной магистрали А через выемку 7 в золотнике сообщается с полостью над клапаном редуктора.
   При заряженной системе клапан 9 редуктора будет закрыт, но поскольку происходит постоянный выпуск воздуха из полости над уравнительным поршнем 5 через канал С и отверстие С1 стабилизатора, то одновременно медлен- но понижается давление в уравнительном резервуаре УР. В результате клапан редуктора откроется под действием пружины 8, усилием которой установлена величина зарядного давления, и воздух из питательной магистрали
   А через выемку 7 в золотнике и через открытый клапан 9 редуктора будет поступать в полость над уравнительным поршнем 5. Если из-за утечек давление в тормозной магистрали М ниже зарядного (ниже, чем в полости над поршнем 5), то поршень переместится вниз, открывая сообщение питательной магистрали А с тормозной М через клапан 6. Поскольку в поездной тормозной магистрали всегда имеются утечки сжатого воздуха, то подпитка ее будет осуществляться постоянно благодаря работающей системе – уравнительный поршень, уравнительный резервуар, редуктор и стабилизатор.
   Назначение стабилизатора – приводить в действие систему питания крана машиниста, медленно ликвидируя сверхзарядку.


Рисунок 3.6 – II положение (поездное) кранов машиниста № 394, 395

   Таким образом, можно сформулировать основные действия крана машиниста во втором положении ручки.
   1 Автоматическое поддержание в магистрали установленного давления. Поскольку уравнительный резервуар УР постоянно сообщен с полостью над уравнительным поршнем 5 каналом с калиброванным отверстием Г диаметром 1,6 мм, то при снижении давления в тормозной магистрали М ниже давления, установленного в резервуаре УР, поршень 5 опустится и через впускной клапан 6 соединит питательную магистраль А через канал А1 с тормозной магистралью М.
   Диаметр отверстия Г подобран таким образом, чтобы после ступени торможения подзарядка УР происходила несколько быстрее подзарядки воздухораспределителей в головной части поезда, благодаря чему отпуск тормозов можно контролировать по манометру, подключенному к уравнительному резервуару УР.
   Давление в УР поддерживается автоматически с помощью редуктора в зависимости от регулировки пружины 8. Чувствительность редуктора составляет 0,005 МПа (0,05 кгс/см2). Если давление опускается ниже установленного, например, из-за утечек в тормозной магистрали М, то диафрагма под действием пружины 8 прогибается вверх и питательный клапан 9 редуктора сообщает главные резервуары (канал А) и полость над уравнительным поршнем 5. Далее воздух проходит через отверстие Г в уравнительный резервуар УР и в полость над диафрагмой через выемку 10 в золотнике 4.

   2 Автоматическая медленная ликвидация сверхзарядки. После отпуска тормозов выдержкой ручки крана машиниста в I положении, при последующем переводе во II положение, обеспечивается автоматический переход с повышенного давления в резервуаре УР и тормозной магистрали М постоянным темпом ≤ 0,05 МПа/мин, не зависящим от величины сверхзарядки и утечек в магистрали М. Такой переход осуществляется при помощи стабилизатора. Камера над уравнительным поршнем 5 и уравнительный резервуар УР сообщаются со стабилизатором и далее с атмосферой через отверстие С.
   Истечение через ниппель С1 диаметром 0,45 мм происходит за 5–10 минут, в зависимости от величины сверхзарядного давления в УР и тормозной магистрали.
   Давление в полости над диафрагмой стабилизатора поддерживается постоянным, равным 0,03–0,05 МПа (регулируется пружиной), поэтому темп снижения давления в УР, а значит, и в магистрали М также устанавливается постоянным.

   3 Зарядка тормозной магистрали М и отпуск тормозов поездным положением. При нахождении ручки крана машиниста во II положении можно осуществлять зарядку тормозной магистрали и, при необходимости, отпуск тормозов. Зарядка происходит через открытый питательный клапан 6. От- пуск тормозов осуществляется при повышении давления в тормозной магистрали М после торможения. Поскольку наполнение уравнительного резервуара УР через отверстие Г диаметром 1,6 мм происходит медленнее, чем камеры над поршнем 5 через открытый редукторный клапан 9 с отверстием диаметром 3 мм, то в коротких поездах с небольшим объемом магистрали М ее наполнение происходит с некоторой перезарядкой.
   На графике (рисунок 3.7) показано изменение давления в рабочих объемах при нахождении ручки крана машиниста во II положении.


Рисунок 3.7 – Диаграмма повышения давления в тормозной магистрали М и уравнительном резервуаре УР 
во II положении крана машиниста: а – при зарядке; б – при отпуске тормозов

   Положение III. Перекрыша без питания тормозной магистрали (рисунок 3.8). Уравнительный резервуар УР и полость над уравнительным поршнем 5 через обратный клапан, выемку 10 и канал К сообщаются с тормозной магистралью М, благодаря чему давление в них выравнивается и магистраль М отключается от питательной магистрали (так как поршень неподвижен, то клапан 6 остается закрытым).
   Обратный клапан предотвращает перетекание воздуха из магистрали М через канал К в полость над поршнем 5 и далее в резервуар УР.
   Таким образом, давление в магистрали М из-за утечек будет понижаться, а кран машиниста не будет реагировать на это снижение, поскольку полость над уравнительным поршнем 5 и уравнительный резервуар УР будут сообщаться с тормозной магистралью М. Может произойти истощение тормозной системы поезда.
   Это положение необходимо при воздухораспределителях, которые делают дополнительную разрядку тормозной магистрали при торможении.

   Положение IV. Перекрыша с питанием тормозной магистрали.    Все отверстия и выемки на зеркале золотника перекрыты (рисунок 3.9). Уравнительный резервуар УР разобщен с тормозной магистралью (канал М) и главными резервуарами (канал А), поэтому давления в нем и в полости над уравнительным поршнем 5 остаются неизменными.


Рисунок 3.8 – III положение (перекрыша без питания ТМ) кранов машиниста № 394, 395


Рисунок 3.9 – V положение (перекрыша с питанием ТМ) кранов машиниста № 394, 395

   Учитывая, что элементы крана могут оказаться ограниченной плотности, допускается снижение давления в уравнительном резервуаре не более 0,01 МПа за 3 мин; повышение давления не допускается.
   При снижении давления в тормозной магистрали из-за утечек поршень 5 опускается, открывая впускной клапан 6, благодаря чему происходит пополнение магистрали М из главных резервуаров по каналам А и А1.

   Положение V. Служебное торможение (рисунок 3.10). При служебном торможении должна быть обеспечена разрядка тормозной магистрали поезда темпом 0,01–0,04 МПа в секунду на необходимую глубину 0,04–0,06 МПа при первой ступени или на 0,12–0,15 МПа – при полном служебном торможении. Полость над уравнительным поршнем 5, связанная с резервуаром УР через калиброванное отверстие Г, сообщается с атмосферой. Уравнительный резервуар разряжается через отверстие УР1 диаметром 2,3 мм, затем отверстие 13 в атмосферный канал 12, канал 8 и выемку 7 в атмосферу Ат. Из полости над поршнем 5 воздух проходит через отверстие Г диаметром 1,6 мм. Поэтому темп разрядки резервуара УР и полости над уравнительным поршнем 5, имеющей малый объем, примерно одинаков.


Рисунок 3.10 – V положение (служебное торможение) кранов машиниста № 394, 395

   Под избыточным давлением со стороны тормозной магистрали М поршень поднимается вверх и открывает атмосферный клапан 14. Таким образом, тормозная магистраль М разряжается в атмосферу.
   Под избыточным давлением со стороны тормозной магистрали М поршень поднимается вверх и открывает атмосферный клапан 14. Таким образом, тормозная магистраль М разряжается в атмосферу.
   При первой ступени торможения через кран машиниста происходит небольшой выпуск воздуха из тормозной магистрали, так как основной его сброс осуществляется воздухораспределителями, производящими дополнительную разрядку.
   Поскольку объем резервуара УР по сравнению с тормозной магистралью невелик, то он разряжается быстрее, и после перевода ручки крана в положение IV или III продолжается разрядка магистрали М через атмосферный клапан 14 до выравнивания давлений в магистрали М, резервуаре УР и полости над поршнем 5.
   Поэтому в дальнейшем после перевода ручки крана в III или IV положение может произойти некоторое завышение давления в резервуаре УР из-за термодинамических процессов при разрядке его ограниченного объема (охлаждение воздуха и последующий подогрев от окружающей среды). В частности, после снижения давления в уравнительном резервуаре на 0,15 МПа (полное служебное торможение) давление в тормозной магистрали М не должно повышаться более чем на 0,03 МПа в течение 40 секунд. Чтобы ускорить теплообмен в резервуаре УР, в него могут вводить специальные теплопоглощающие наполнители (пористый материал, который увеличивает площадь, обтекаемую сжатым воздухом в резервуаре).
   Отпуск тормозов в поезде из-за некоторого завышения давления в резервуаре УР не происходит, так как те же термодинамические процессы идут и в воздухораспределителях.

   Положение VА. Служебное торможение длинносоставного грузового поезда. Это положение применяется в кранах № 394М-01 и 395М-3-01, предназначенных для управления тормозами в грузовых поездах. Ручка крана машиниста останавливается в выемке между IV и V положениями.
   Положение VА используется для плавного торможения в поездах массой более 6000 т после снижения давления в уравнительном резервуаре положением V на 0,05–0,06 МПа, которое обеспечивает быстрое и надежное срабатывание тормозов. Благодаря производимой разрядке уравнительного резервуара через отверстие диаметром 0,7 мм после служебной разрядки положением V разрядка с 0,5 до 0,45 МПа осуществляется за 15–20 секунд темпом 0,15 МПа/мин. При такой медленной разрядке охлаждение воздуха в резервуаре УР незначительное, и поэтому после перевода ручки крана машиниста в положение перекрыши с питанием – положение IV– давление в уравнительном резервуаре практически не повышается.
   Таким образом, выдержкой в положении VА перед переводом ручки в положение IV устраняется завышение давления в резервуаре УР благодаря истечению воздуха через отверстие диаметром 0,7 мм.

   Положение VI. Экстренное торможение. Тормозная магистраль непосредственно соединяется с атмосферой через отверстия 15, 16 в золотнике (рисунок 3.11). Полость над уравнительным поршнем 5 и уравнительный резервуар также сообщаются с атмосферой через отверстия 13, 15, 17.
   Давление в полости над поршнем 5 из-за ее малого объема резко понижается, поэтому поршень под давлением из тормозной магистрали поднимается.
   В результате происходит дополнительное сообщение тормозной магистрали М с атмосферой через клапан 14. Темп разрядки резервуара УР и тормозной магистрали в головной части поезда достигает 0,08–0,1 МПа/с. В результате сопротивления движению воздуха по трубам темп разрядки тормозной магистрали может затухать в хвостовой части длинносоставного грузового поезда.


   Рисунок 3.11 – VI положение (экстренное торможение) кранов машиниста № 394, 395

   Краны машиниста № 395 различных модификаций отличаются от крана № 394 измененной конструкцией верхней крышки и наличием контроллера, который может использоваться для управления электропневматическими тормозами поезда, а также включать контакторы для подачи песка и отключения тяговых двигателей.
   Кран № 395М-3, предназначенный для вождения грузовых поездов, имеет один микропереключатель в контроллере для управления работой песочниц и выключения тяговых двигателей при экстренном торможении VI положением ручки.
   У крана № 395М-4, применяемого в пассажирских поездах, два микропереключателя для управления работой электропневматического тормоза и один – для подачи песка и отключения тяговых двигателей в случае экстренного торможения.
   У крана № 395М-5, который применяется для электро- и дизель-поездов, в контроллере имеется два микропереключателя для управления работой электропневматических тормозов.
   На рисунке 3.12 показаны панели контроллеров кранов машиниста № 395 различных модификаций.


Рисунок 3.12 – Панели кранов машиниста:
а – № 395М-3; б – № 395М-4; в – № 395М-5

   Краны № 395 отличаются друг от друга числом микропереключателей и проводов в жгуте, отходящем от контроллера, и типом штепсельного разъема.
   Кран № 395М-3 имеет положение VА ручки крана машиниста, а остальные краны этой серии – положение VЭ, которое служит для управления электропневматическими тормозами. В положении VЭ происходит медленная разрядка уравнительного резервуара через отверстие диаметром 0,7 мм (как в положении VА). В золотниках действующих кранов № 395-000 такого отверстия нет, поэтому разрядка уравнительного резервуара и тормозной магистрали в положении VЭ не происходит.
   У кранов № 395М срабатывание электропневматических тормозов поезда и наполнение тормозных цилиндров до давления 0,3 МПа происходит за время 2,5–3,5 с, и уравнительный резервуар разрядится через отверстие 0,7 мм примерно на 0,01 МПа, что не оказывает какого-либо воздействия на тормозную систему поезда.
   Конструкция контроллера крана машиниста № 395М-5 с двумя микропереключателями показана на рисунке 3.13.


Рисунок 3.13 – Контроллер крана машиниста № 395М-5-01

   Металлический диск 3 закреплен двумя винтами 4 на приливе 2 верхней части крана и закрывается сверху крышкой 6. Удлиненный стержень 1, на который надет кулачок 8, зафиксированный сверху гайкой 5, связан с ручкой 9 крана машиниста.
   На диске установлены переключатели 7, в составе каждого из них имеется микропереключатели I и II и держатель 12 с однорядным шарикоподшипником 10, закрепленным на оси 11.
   Переключение контактов происходит при повороте ручки крана 9 и кулачка 8, надетого на стержень 1 и закрепленного гайкой 5.
   На рисунке 3.14 приведена электрическая схема монтажа микропереключателей 6 в контроллере крана машиниста и вилке 5 штепсельного разъема, закрепленного на стене кабины локомотива. Для различения проводов они имеют маркировку разным цветом: 1 – немаркированный; 2 – красный; 3 – зеленый; 4 – черный.
   Для управления электропневматическими тормозами поезда контроллер имеет три положения: отпуск, перекрыша, торможение. В положениях I и II ручки крана машиниста реле вентилей торможения и перекрыши обесточены. В III и IV положениях замыкается электрическая цепь вентилей перекрыши, а в VЭ, V и VI положениях эта цепь размыкается и замыкается цепь реле тормозных вентилей.


   Рисунок 3.14 – Электрическая схема монтажа проводов микропереключателей
кранов машиниста № 328 и 395-000 и вилки штепсельного разъема № 354

   Особенности кранов машиниста. Кран № 394 (395) широко применяется на поездных локомотивах железных дорог бывшего СССР. Его отличают следующие особенности, которые можно отнести к достоинствам:
   – возможность сверхзарядки тормозной магистрали (I положение ручки) с последующим автоматическим переходом на установленное зарядное давление при переводе ручки в положение II;
   – кран обеспечивает постоянный темп ликвидации сверхзарядки давления в тормозной магистрали при нахождении ручки во II (поездном) положении;
   – величина сверхзарядки, то есть время выдержки ручки в I положении, контролируется по манометру уравнительного резервуара;
   – кратковременная выдержка завышенного давления в тормозной магистрали после перевода ручки из положения перекрыши во II положение обеспечивает облегченный отпуск тормозов в поезде;
   – кран автоматически поддерживает зарядное давление в тормозной магистрали при IV положении и разобщает магистраль и главный резервуар при III положении ручки;
   – уравнительный поршень крана обеспечивает постоянный темп изменения давления в тормозной магистрали поезда за счет большего или меньшего открытия клапанов в зависимости от объема магистрали.

   В то же время кран машиниста имеет следующие недостатки в работе и конструкции:
   – из-за охлаждения воздуха при разрядке в уравнительном резервуаре выделяется значительное количество влаги;
   – сложность фиксации ступени торможения, особенно в длинноставных поездах, из-за отсутствия фиксированных перекрыш;
   – из-за пропуска воздуха питательным клапаном редуктора возможно завышение давления в тормозной магистрали при II (поездном) положении ручки;
   – золотниково-поршневая конструкция не обеспечивает необходимой плотности элементов крана, требует применения дорогостоящих цветных металлов.

   Приборы управления тормозами грузовых и пассажирских поездов требуют обеспечения высокого уровня автоматизации всех процессов управления с пульта машиниста. В частности, должна обеспечиваться возможность перехода на автоматический режим управления, соответствующий конкретным условиям движения поезда. Современные краны машиниста должны осуществлять автоматические ступени торможения, отпуска и сверхзарядки, как по заданной программе, так и в соответствии с конкретными условиями ведения поезда, предотвращая термодинамическое возрастание давления воздуха в управляющих резервуарах после снижения давления при торможении. Должен обеспечиваться непрерывный контроль и сигнализация о техническом состоянии приборов управления, а при возникновении неисправностей осуществляться переход на резервную упрощенную систему управления.

   Стандартность действия. Кран машиниста № 394 (395) имеет положительное свойство, обеспечивающее независимость времени наполнения и разрядки тормозной магистрали от ее объема. Это качество крана называется стандартностью действия.
   Процесс подачи сжатого воздуха в тормозную магистраль в поездном положении осуществляется через питательный клапан 6 (см. рисунки 3.5 и 3.15, а). Клапан имеет коническую форму, поэтому площадь отверстия, через которое поступает сжатый воздух из питательной магистрали А1, зависит от величины вертикального перемещения клапана. Это перемещение определяется движением уравнительного поршня 5 вниз, которое происходит, если давление в резервуаре УР и связанной с ним полости над уравнительным поршнем оказывается выше давления в полости под поршнем и в связанной с ней тормозной магистрали. Чем больше перепад давлений, то есть меньше давление в магистрали М, тем больше клапан 6 осаживается вниз, сжимая пружину, а кольцевое отверстие, через которое воздух проходит из питательной магистрали А1 в тормозную магистраль М, имеет большее сечение.
   Аналогично происходит разрядка тормозной магистрали при подъеме уравнительного поршня и открытии клапана (рисунок 3.15).


   Рисунок 3.15 – Схема клапанов зарядки и разрядки тормозной магистрали крана № 394 (395) (см. рисунки 3.6–3.11):
 а – с бронзовыми клапанами; б – с резиновыми клапанами

   Кран периодически подвергается некоторой модернизации, имеющей целью повысить его эксплуатационные характеристики и надежность работы. Предпринимались попытки внесения некоторых конструктивных изменений с целью уменьшить количество цветного металла, используемого в конструкции крана. В частности, установка питательного клапана, изготовленного из резины вместо бронзы (рисунок 3.15, б), привело к запаздыванию при открытии клапана за счет упругости резины. В результате уменьшилась чувствительность крана. Попытка изъятия бронзовой втулки, которой облицованы стенки втулки уравнительной камеры, привела к снижению коррозионной стойкости крана, повреждениям чугунных стенок и снижению плотности уравнительного поршня, поэтому в настоящее время в камеру устанавливается втулка из некорродирующего материала.
   Краны машиниста обычно работают при плюсовых температурах, однако в случаях отстоя в зимний период подвергаются воздействию отрицательных температур. Кроме того, на состояние пары «золотник – зеркало золотника» оказывает влияние наличие кислот и щелочей в составе воздуха и его влажность.
   Одной из причин нарушения нормальной работы крана в эксплуатации является попадание на притираемые поверхности механических частиц пыли. Поэтому тщательная фильтрация воздуха, поступающего в кран, позволит повысить его надежность.

   Кран машиниста № 326. Предназначен для управления автоматически- ми тормозами поездов. В настоящее время иногда применяется в испытательных стендах для проверки отремонтированного тормозного оборудования, а также в различных промышленных установках, на путевых машинах и узкоколейном железнодорожном транспорте (ранее – кран системы Казанцева).


Рисунок 3.16 – Кран машиниста № 326-1

   Кран состоит из трех основных частей (рисунок 3.16): управляющей, уравнительной и распределительной. Верхняя – управляющая часть стаканом 19 навинчена на корпус уравнительной части 11, которую резиновая прокладка 27 отделяет от распределительной части. 
   В состав средней – уравнительной части входит нажимная головка 14, ввернутая по ленточной резьбе в стакан 19, на котором жестко закреплен градационный хомут 17. Ручка крана 12 с кулачком 13 закреплена на нажимной головке стягивающим болтом 16. Внутри нажимной головки расположена регулирующая пружина 18, закрепленная между верхней 15 и нижней шайбами. Через фасонную нажимную шайбу 23 с уплотнительным резиновым кольцом 20 пружина 18 оказывает давление на металлическую диафрагму 22, которая отделяет управляющую часть крана – стакан 19 от уравнительной части – корпуса крышки 11.
   Металлическая диафрагма (мембрана) 22 установлена между кольцом 21 и корпусом 11 средней части. В диафрагме имеется центральное отверстие, в которое проходит ножка фасонной нажимной шайбы, в ножке просверлено отверстие, которое снизу может закрываться верхним конусом двухседельчатого возбудительного клапана 25, нижним седлом которого является корпус 24, ввинченный в крышку 11. Снизу клапан фиксируется пружиной, закрытой колпачком, вставленным в корпус. При прогибе мембраны 22 вниз верхним конусом закрывается канал, ведущий в нажимную головку, а нижним конусом открывается вход в канал, ведущий из главных резервуаров ГР.
   В нижней распределительной части, к которой подходят патрубки 5 из ГР и тормозной магистрали ТМ, размещается уравнительный поршень 10, уплотненный резиновой манжетой 8 и металлическим кольцом 9. Хвостовик поршня является выпускным клапаном. Он перемещается в стакане 6 и притерт к входу в полый канал, ведущий в атмосферу. Втулка канала является впускным клапаном 4 для воздуха, проходящего из резервуара ГР в магистраль ТМ. Это происходит при опускании поршня 10 в результате повышения давления в полости над ним. Поршень перемещается в бронзовой втулке 7.

   Действие крана 326. Воздух из главных резервуаров ГР по питательной магистрали поступает в канал 26 и под нижний конус возбудительного клапана 23. Если ручка крана находится в положении зарядного давления в тормозной магистрали 0,5 МПа (5 кгс/см2), то соответствующим образом сжата пружина 18, а мембрана 22 прогнута вниз. При зарядке магистрали ТМ воздух через открытый нижний канал двухседельчатого клапана поступает в полость А, а затем по каналу с калиброванным отверстием – в полость Б над уравнительным поршнем 10. В результате поршень 10 опускается вниз и открывает клапан 4, через который воздух из главных резервуаров ГР поступает в полость В под поршнем и оттуда – в тормозную магистраль ТМ.
   Поскольку объем магистрали ТМ значителен, то давление в ней поднимается замедленно и соответственно растет давление в полости В под поршнем.
   Когда давление в полости В сравняется с давлением в полости Б над поршнем, под действием пружины 3 питательный клапан 4 закроет доступ воздуху из магистрали ГР в магистраль ТМ. Еще раньше соответствующее давление установится в полости Б над поршнем и связанной с ней полостью А под металлической мембраной 22. Давление в полости А определяется усилием пружины 18, то есть положением ручки 12 крана машиниста.
   При перемещении ручки в положение, соответствующее следующему давлению в ТМ, например pм = 0,44 МПа, усилие сжатия пружины 18 уменьшится и металлическая диафрагма 22 прогнется вверх, открывая выход воздуху из полости А через канал в нажимной шайбе 23 в атмосферу.
   Давление в полости А будет определяться усилием сжатия пружины 18. Со- ответственно понизится давление в полости Б над уравнительным поршнем и магистрали ТМ. Выпуск воздуха из ТМ осуществляется через канал Г трубчатого клапана, уплотненного манжетой 2 в цокольном стакане 1.
   При дальнейшем перемещении ручки крана против часовой стрелки соответственно будет уменьшаться давление в магистрали ТМ и увеличиваться степень торможения. Нажимная головка 14 поднимается вверх, освобождая пружину 18 при повороте ручки крана машиниста против часовой стрелки.
   При обратном вращении ручки 12 по часовой стрелке увеличивается степень сжатия пружины 18 и соответственно возрастает величина давления, поступающего в тормозную магистраль. Ручка крана (рисунок 3.17, а) имеет семь положений, каждое из которых соответствует определенному давлению в тормозной магистрали. Величины давлений, реализуемые краном, указаны на рисунке 3.17, а.


Рисунок 3.17 – Кран машиниста № 326-1:
а – положения ручки; б – впускной 2 и выпускной 1 клапаны

   В настоящее время московский завод «Трансмаш» выпускает краны № 326-1, применяемые на локомотивах для узкоколейных путей, путевых машинах и в промышленных установках. Характерное отличие этого крана от крана № 326 – в конструкции выпускного клапана (рисунок 3.17, б), который выполнен из резиновой прокладки 1, закрепленной на хвостовике уравнительного поршня. Аналогично выполнен и впускной клапан 2.

   Приставка электропневматическая № 206 (рисунок 3.18). Предназначена для работы совместно с краном типа № 394 или 395. Позволяет управлять пневматическими тормозами поезда в составе систем автоматического управления САУТ-Ц, САУТ-ЦМ, САУТ-АМ. Применяется на грузовых и пассажирских локомотивах. Устанавливается между корпусом крана и редуктором. Приставка содержит два электромагнитных вентиля, управление которыми осуществляется подачей постоянного тока напряжением 50 В.
   Мощность, потребляемая электромагнитами, не превышает 12 Вт.


Рисунок 3.18 – Приставка электропневматическая № 206


3.3 Краны вспомогательного тормоза локомотива

   Для приведения в действие тормозов только локомотива применяются прямодействующие краны машиниста. На подвижном составе железных дорог стан СНГ получили распространение кран № 254 (сейчас выпускается № 254-1) с автоматическими перекрышами, оборудованный реле давления, которое наполняет тормозные цилиндры сжатым воздухом при работе поездного крана машиниста, и кран 4ВК с неавтоматической перекрышей, при которой происходит разобщение тормозного цилиндра с атмосферой и питательной магистралью.
   Московским заводом «Трансмаш» выпускается кран № 215 вспомогательного тормоза, предназначенный для управления тормозами независимо от действий автоматического тормоза, а также в качестве реле, обеспечивающего питание тормозных цилиндров сжатым воздухом в зависимости от действия воздухораспределителя, аналогично крану № 254.
   Завод «Трансмаш» разработал также кран № 224 вспомогательного тормоза локомотива, предназначенный для управления прямодействующими тормозами локомотива или нескольких локомотивов, работающих по системе многих единиц, или локомотивов, расположенных в составе соединенного поезда.

   Кран № 254-1 вспомогательного тормоза локомотива (рисунок 3.19) состоит из трех частей, разделенных резиновыми прокладками. Верхняя – регулирующая, средняя – повторитель (реле), нижняя – привалочная плита с дополнительной камерой Vдоп объемом 0,3 л. 
   Верхняя часть состоит из корпуса 6, по внутренней левой ленточной двухзаходной резьбе которого может пере- мещаться регулирующий стакан 5. Управление краном и перемещение стакана 5 осуществляется при повороте ручки 1 крана. Фиксация ручки в различных положениях осуществляется фиксатором, подпираемым пружиной 2. При перемещении ручки вместе с ней вращается в ленточной резьбе, поднимаясь или опускаясь, стакан 5. Регулирующий болт 3 через верхний центр воздействует на пружину 4, которая через нижний центр опирается на хвостовик верхнего поршня. При повороте против часовой стрелки пружина 4 сжимается, увеличивая силу нажатия на систему поршней 8, 10.
   На фланце корпуса 6 расположено буферное отпускное устройство, в состав которого входят упорка 17 и пружина 20, поджимающая буфер клапана 19. Пружина 18 способствует возвращению ручки крана из отпускного положения I в поездное II.


Рисунок 3.19 – Кран № 254-1 вспомогательного тормоза локомотива

   Средняя часть отделена от верхней части прокладкой 25 и от привалочной плиты прокладкой 14. В корпусе средней части 11 размещены верхний поршень 8 и нижний двухдисковый поршень 10, уплотненные резиновыми манжетами 9. Между дисками нижнего поршня просверлены радиальные отверстия для соединения полости между манжетами с атмосферой. Хвостовик верхнего поршня 8 входит в направляющую, образованную цилиндрической расточкой на диске 7. Полость между поршнем 8 и верхним диском поршня 10 соединена с дополнительным камерой Vдоп, а полость под нижним диском поршня 10 – с тормозными цилиндрами ТЦ.
   В боковой части корпуса размещен переключательный поршень 23, уплотненный манжетой и поджатый сверху пружиной 24. Хвостовик 22 поршня входит в запрессованную втулку 21.
   Канал α сообщает полости над и под поршнем. Это сообщение перекрывается, если поршень поднимется вверх.

   В нижней части крана размещается дополнительная камера Vдоп и двух-седельчатый клапан 12-13, перемещающийся во втулке. Клапан поджат снизу пружиной 15, нижний конец которой упирается в винтовую шайбу-стакан с фильтром 16. Через фильтр подходит воздух из главных резервуаров. Поступление воздуха в тормозные цилиндры регулируется нижним концом клапана 13.
   Ручка крана № 254 имеет шесть положений:
   I – локальный отпуск, в этом положении ручка крана может находиться, будучи поджатой из поездного положения II, которое обеспечивает наполнение тормозных цилиндров при действии поездного автоматического тормоза;
   III–VI, обеспечивающие фиксированные величины давления pц в тормозных цилиндрах локомотива: III – 0,1–0,13; IV – 0,17–0,20; V – 0,27–0,30; VI – 0,38–0,4 МПа.
   При поездном положении II ручки 1 между нижней тарелкой регулирующей пружины 4 и хвостовиком поршня 8 имеется гарантированный зазор, поэтому усилие предварительного сжатия пружины 4 на поршень 8 не передается.
   Когда торможение выполнено поездным краном машиниста, воздух от локомотивного воздухораспределителя поступает в полость ВР и далее в полость под переключательным поршнем 23, а также по каналу α с калиброванным отверстием диаметром 1,5 мм в полость над этим поршнем. Поршень остается в нижнем положении под действием пружины 24. Из полости над поршнем через калиброванное отверстие диаметром 0,8 мм воздух перетекает в полость между верхним 8 и двухдисковым 10 поршнями и сообщенную с ней камеру Vдоп объемом 0,3 л. Под давлением поступившего воздуха двухдисковый поршень опускается и отжимает от нижнего седла клапан 13. Воздух из главных резервуаров поступает в канал тормозных цилиндров. Поступление воздуха в цилиндры продолжается до тех пор, пока не сравняются давления в полости между поршнями, сообщенной с воздух распределителем, и полости под двухдисковым поршнем 10, которая сообщается с каналом ТЦ отверстием β. При утечке воздуха из тормозных цилиндров ТЦ двухдисковый поршень опускается, клапан 13 открывается, и порция воздуха снова поступает в цилиндры по каналу ТЦ.
   Величина давления в тормозных цилиндрах зависит от установленного положения ручки крана.
   Для замедления процесса наполнения тормозных цилиндров локомотива при торможении поездным краном (выравнивания времени наполнения с тормозными цилиндрами поезда) на трубопроводе от воздухораспределителя к крану № 254 может устанавливаться дополнительный резервуар объемом 5–7 л. Эту же функцию выполняет калиброванное отверстие ø 0,8 мм, сообщающее полость над переключательным поршнем 23 с полостью между поршнями 8 и 9.
   В случае, если необходимо произвести полный или частичный отпуск тормозов локомотива при заторможенном поезде, ручка крана переводится в I положение и удерживается до тех пор, пока в тормозных цилиндрах локомотива установится необходимое давление. При этом ручка 1 нажимает на колпачок 17, который, сжимая пружину буфера 18, давит на толкатель 19 клапана. Клапан буфера открывается, сжимая пружину 20. Через открытый клапан в атмосферу выходит воздух из дополнительной камеры Vдоп и полости над поршнем 23, связанной с полостью буфера отверстием ø5 мм.
   Уплотненный манжетой поршень 23 поднимается, перекрывая калиброванное отверстие α диаметром 1,5 мм, ведущее к воздухораспределителю ВР.
   Таким образом, давление в тормозных цилиндрах локомотива может быть понижено на необходимую величину или до нуля при заторможенном поезде.

   Торможение при отпущенных автоматических тормозах (в режиме прямодействия). При повороте ручки 1 крана против часовой стрелки она фиксируется в одном из положений III–VI. Зазор между положениями II и III ручки составляет 15–20°. Стакан 5 по ленточной резьбе ввертывается в крышку 6, и пружина 4 через нижний упор давит на хвостовик верхнего поршня 8. Усилие сжатия пружины 4 увеличивается по мере перемещения ручки 1 против часовой стрелки в тормозные положения. Хвостовик отжимает двухседельный клапан 13, и воздух из резервуаров ГР через фильтр и отверстия в винтовой шайбе 16 поступает в магистраль вспомогательного тормоза ТЦ и одновременно через калиброванное отверстие β – в полость под нижним двухдисковым поршнем 10. Таким образом, давление в тормозных цилиндрах определяется усилием сжатия пружины 4, когда клапан 13 закроет питательное отверстие, ведущее из главных резервуаров.
   Если имеются утечки сжатого воздуха из тормозных цилиндров, то клапан 13 остается приоткрытым, и воздух из главных резервуаров компенсирует утечки.
   Снижение давления в тормозных цилиндрах происходит при обратном движении ручки по часовой стрелке. При этом уменьшается усилие сжатия пружины 4 и требуется меньшее давление сжатого воздуха на нижний поршень из магистрали вспомогательного тормоза ТЦ. Под имеющимся давлением нижний двухдисковый поршень поднимается. В зазор между верхним клапаном и хвостовиком поршня воздух из магистрали ТЦ выходит в атмосферу Ат через канал между дисками нижнего поршня.
   Величина сжатия пружины 4 и соответственно давление в ТЦ при торможении прямодействующим краном может быть отрегулировано вращением болта 3.
   При установке ручки в поездное положение II усилие сжатия пружины 4 уменьшается так, что между ее нижней тарелкой и хвостовиком поршня 8 образуется гарантированный зазор. Поэтому выпускной клапан 12 постоянно открыт, и воздух из канала ТЦ через отверстия 10 между дисками поршня выходит в атмосферу. Происходит полный отпуск тормозов локомотива.
   Время наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом (не более 4 с до 0,3 МПа) и отпуска тормоза (13 с) постоянно и не зависит от числа и объема цилиндров. Это достигается благодаря большим проходным сечениям отверстий, служащих для подачи воздуха из главного резервуара и выпуска его в атмосферу; величина открытия конических клапанов этих отверстий устанавливается автоматически.

   Достоинства крана № 254:
   – прямодействие и неистощимость во всех тормозных положениях ручки;
   – нечувствительность к утечкам сжатого воздуха из тормозных цилиндров (автоматическое пополнение);
   – ступенчатый или полный отпуск тормоза локомотива при торможении поездным краном;
   – способность работать как повторитель (реле) на несколько тормозных цилиндров большого объема;
   – фиксированные перекрыши;
   – стандартность действия, то есть независимость времени наполнения тормозных цилиндров от их объема.

   Недостатком крана № 254 является его не автоматичность, так как при обрыве магистрали происходит отпуск тормоза. В случае, если произошел обрыв магистрали между тележками, то у передней тележки давление в тормозных цилиндрах сохранится, хотя и пониженное, благодаря интенсивной питающей способности крана.

   Кран 4ВК. В настоящее время применяется на некоторых локомотивах старой постройки. Кран не имеет фиксированных положений перекрыши. Величина давления в тормозной магистрали при торможении и отпуске устанавливается в зависимости от времени выдержки ручки в тормозном или отпускном положениях. Поэтому ручка крана имеет три положения (рисунок 3.20). Кран – золотниковой конструкции. Золотник 2 при вращении по зеркалу золотника 8, расположенному в верхней части корпуса 1, перекрывает или открывает сообщение между питательной магистралью ГР и тормозными цилиндрами или между цилиндрами и атмосферой.


Рисунок 3.20 – Кран 4ВК вспомогательного тормоза локомотива

   Давление сжатого воздуха, поступающего из питательной магистрали, ограничено клапаном максимально- го давления.
   В верхней части золотника 2 имеется паз, в который входит направляющая 4 (стержень с поперечным зубом). Механизм крана сверху закрыт крышкой 3, через отверстие в верхней части которой проходит направляющая. Ручка крана 6 закреплена на направляющей гайкой 5. Пружина 7 прижимает золотник 2 к зеркалу 8. Кроме усилия пружины 7 на золотник 2 действует давление сжатого воздуха, проходящего из магистрали ГР в полость А над золотником.
   При постановке ручки 6 в положение «Торможение» тормозной цилиндр сообщен с главными резервуарами. В положении «Перекрыша» фиксируется полученное давление в тормозных цилиндрах. Время наполнения ТЦ до давления 0,3 МПа составляет 6–10 с, а время полного отпуска – 10–16 с.

   Кран управления № 215 (рисунок 3.21) применяется на пассажирских локомотивах и путевых машинах. Может работать независимо от действия автоматического тормоза. Ручка крана имеет 5 положений – поездное и четыре тормозных с фиксированными перекрышами. Величина давления, которое устанавливается в тормозных цилиндрах, такая же, как и у крана № 254. В поездном положении кран № 215 обеспечивает работу тормозов локо- мотива при управлении краном № 394 (395). Исполнительный орган крана – резиновая диафрагма, прогибающаяся под действием пружин при повороте ручки управления.


Рисунок 3.21 – Кран управления № 215

   Кран № 224 вспомогательного тормоза локомотива. Предназначен для управления прямодействующими тормозами локомотива или нескольких локомотивов, работающих в составе соединенного поезда или по системе многих единиц (рисунки 3.22, 3.23).


Рисунок 3.22 – Пневматическая схема крана № 224 вспомогательного тормоза

   Работает независимо от действия автоматического тормоза. Состоит из крана управления № 215 и исполнительного блока 224.10. Кран управления размещается в кабине машиниста рядом с пультом управления. Исполнительная часть размещена в машинном отделении.
   Дистанционное управление наполнением и разрядкой тормозных цилиндров осуществляется поворотом ручки крана. При этом система автоматического управления тормозами (САВП) воздействует на электропневматические вентили 4 и 5, которые расположены на исполнительном блоке совместно с редуктором 6, переключательным клапаном 2 и реле давления 1. К тормозным цилиндрам и в резервуар 3 воздух поступает через устройство блокировки тормозов 367М из питательной магистрали ПМ.


3.4 Краны машиниста с дистанционным управлением

   Краны с дистанционным управлением выпускались и испытывались уже в 70-х годах XX века. Например, кран № 408 или приставка № 046 для дистанционного управления тормозами к крану машиниста № 394.
   В последние годы усилия конструкторов тормозной техники направлены на разработку приборов, позволяющих производить управление тормозами не только вручную, но и на расстоянии, в системах безопасности и автоведения с непрерывной диагностикой тормозной системы поезда.

   Кран машиниста № 130 предназначен для управления пневматическими и электропневматическими тормозами грузовых и пассажирских поездов. Предусмотрена возможность управления тормозами вручную и дистанционно в системах безопасности и автоведения поездов, таких как САУТ, САВП, КЛУБ* и других с непрерывной диагностикой тормозного оборудования.
   Кран машиниста № 130 состоит из следующих основных узлов (рисунок 3.24): контроллера 1, крана резервного управления 2, клапана 4 аварийного экстренного торможения (КАЭТ), блока электропневматических при- боров 6, выключателя цепей управления 3 и уравнительного резервуара 5. Контроллер 1 крана машиниста, клапан 4, кран резервного управления 2 и выключатель 3 встроены в пульт управления локомотивом.


   Рисунок 3.24 – Кран машиниста № 130 с дистанционным управлением:
   В1 – В9 – вентили: В1 – включения устройства блокировки тормозов; В2 – выключения устройства блокировки тормозов; В3 – наполнения (I положение); В4 – отпуска; В5 – тормозной; В6 – перекрыши; В7 – экстренного торможения; В8 – замедленного торможения; В9 – выключения блокировки тормозов

   Контроллер предназначен для управления тормозами. Каждой его позиции соответствует определенное состояние электрических цепей. При повороте ручки контроллера, имеющей семь положений, замыкаются контакты в цепи управления тормозами и электрические сигналы подаются на блок 6

   * САУТ – система автоматического управления тормозами;
      САВП – система автоматического ведения поезда;
      КЛУБ – комплекс локомотивных устройств безопасности.

   Пульт управления электропневматических приборов, расположенный отдельно на исполнительной части. Каждому положению рукоятки контроллера соответствует определенное состояние электропневматических вентилей (ЭПВ) на исполнительной части и определенное давление воздуха в тормозной магистрали поезда.

   Рукоятка контроллера перемещается в горизонтальной плоскости и имеет семь положений:
   I – отпуск тормоза и сверхзарядка при сообщении тормозной магистрали широким каналом с питательной магистралью;
   II – поездное, при котором обеспечивается нормальное зарядное давление в тормозной магистрали с восполнением допускаемых утечек сжатого воздуха;
   III – перекрыша без питания;
   IV – перекрыша с питанием тормозной магистрали;
   VА – разрядка тормозной магистрали замедленным темпом;
   VВ – служебное торможение;
   VI – экстренное торможение.

   Работа крана 130 аналогична работе крана № 394 (395) в соответствующих положениях ручки. Первое положение – отпуск и сверхзарядка – производится с самовозвратом ручки в поездное положение II, остальные – фиксированные.

   Кран резервного управления предназначен для управления пневматическими тормозами в случае отказа контроллера или при отсутствии электрического питания тормозной цепи. Рукоятка крана расположена в вертикальной плоскости и имеет три положения: отпуск, перекрыша с питанием и торможение.
   Временные характеристики по наполнению и снижению давления в тормозной магистрали такие же, как и при управлении контроллером.
   В положении «Торможение» производится разрядка тормозной магистрали поезда. Глубина разрядки зависит от времени выдержки ручки крана в этом положении. При управлении контроллером ручка крана резервного управления должна находиться в положении «Торможение».

   Клапан аварийного экстренного торможения (КАЭТ) предназначен для выполнения экстренного торможения при возникновении аварийной ситуации или при отказе контроллера. Он дублирует VI положение контроллера.
   Кнопка клапана имеет два фиксированных положения. При нажатии на кнопку происходит прямое сообщение тормозной магистрали с атмосферой через отверстие ø 25 мм, с одновременным отключением тяги и включением песочницы. При возврате кнопки очередным нажатием восстанавливается предыдущее действие крана машиниста. Кнопка КАЭТ может устанавливаться на пульте у помощника машиниста вместо стоп-крана.

   Блок электропневматических приборов (БЭПП) является исполнительной частью крана машиниста (рисунок 3.25) и расположен в машинном отделении локомотива. В двухкабинных локомотивах устанавливается один блок. Он представляет собой плату с расположенными на ней пневматическими и электропневматическими клапанами. В состав БЭПП входит электронный блок, к которому подключены сигнализаторы давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах и система автоматического управления тормозами (САУТ). Сигнал о неисправности и соответственно неправильном функционировании крана машиниста отображается на пульте управления транспарантом «Неисправность крана машиниста».


   Рисунок 3.25 – Блок электропневматических приборов крана машиниста:
   1 – питательный клапан; 2 – переключатель режимов; 3 – панель блока; 4–7, 10– электропнев- мовентили; 8 – редуктор крана; 9 – стабилизатор давления; 11 – устройство блокировки тормозов; 12 – датчик давления; 13 – клапан срывной; 14 – реле давления

   В кране имеется возможность менять сечение питающего трубопровода поворотом ручки питательного клапана. Все приборы связаны между собой каналами, расположенными внутри плиты.
   Основное управление краном машиниста осуществляется от контроллера.
   Для перехода на резервное управление тормозами необходимо повернуть рукоятку переключателя 2 на 90° в вертикальную плоскость. При этом отключается управление контроллером и подключается резервный кран управления.
   На плате блока расположено также устройство блокировки тормозов, которое управляется выключателем цепей управления и осуществляет связь между реле давления и тормозной магистралью, питательной магистралью, краном вспомогательного тормоза и импульсной магистралью. Имеются также два сигнализатора давления и датчик давления.
   Кран машиниста с дистанционным управлением имеет довольно сложную конструктивную схему, собранную на магнитоуправляемых микропроцессорных схемах с бесконтактным переключением основных триггеров по количеству позиций.
   Кран может быть использован на всех типах локомотивов и мотор-вагонных поездов.


3.5 Блокировочные устройства в системе управления тормозами

   Рассматривая схемы расположения и присоединения приборов управления тормозами, видим, что кроме кранов машиниста и крана вспомогательного тормоза в кабине локомотива имеется еще ряд кранов, предназначенных для включения или отключения тормозных приборов.
   В настоящее время в поездных локомотивах при смене кабины для правильного включения тормозной системы двухкабинного или многосекционного локомотива применяется блокировочное устройство № 367М (рисунок 3.26). Оно предназначено для соединения крана машиниста и крана вспомогательного тормоза с питательной и тормозной магистралями, с тормозными цилиндрами, а также блокирует электрическую цепь управления и принудительно затормаживает локомотив при смене кабин управления.


Рисунок 3.26 – Устройство № 367М блокировки тормоза локомотива

   Устройство состоит из кронштейна 1, корпуса 2 с размещенным в нем переключателем клапанов 3, выполненным в виде эксцентрикового вала 4. В состав блокировочного устройства входит также комбинированный кран 7, кулачковый переключатель 6 электрического контакта и неиспользуемый в настоящее время сигнализатор 8 обрыва тормозной магистрали. Его функцию выполняет датчик № 418, устанавливаемый между главной частью и двухкамерным резервуаром воздухораспределителя.
   В действующей кабине локомотива ручка комбинированного крана 7, включенного на входе в тормозную магистраль, расположена вертикально вверх, а съемная ручка 5 эксцентрикового вала 4 надета на квадратный конец вала и повернута вниз до упора.
   Эксцентриковый вал 4 принудительно открывает четыре клапана 3, имеющие резиновое уплотнение, и запирается хвостовиком стопорного поршня 9 за счет давления воздуха в тормозной магистрали.
   Пятый эксцентрик (рисунок 3.27) в этом положении на стержень 10 электрического контакта не нажимает, и контакт остается замкнутым. Воздух из главного резервуара проходит к крану машиниста № 394 (395) и крану вспомогательного тормоза № 254 через канал ГР, ведущий к главному резервуару, клапан, управляемый стержнем 5, и канал 1. От поездного крана № 394 (395) воздух поступает в тормозную магистраль ТМ через канал 2, клапан, управляемый стержнем 8, и далее через открытый комбинированный кран. После прохождения крана воздух поступает под стопорный поршень с хвостовиком 6, блокируя эксцентриковый вал 7 от возможности поворота.
   При торможении от крана вспомогательного тормоза воздух в тормозные цилиндры поступает через клапан, управляе- мый стержнем 9, по каналу 3.


Рисунок 3.27 – Схема монтажа блокировки тормоза локомотива № 367 М

   Для перехода в другую кабину необходимо снять ручку 4. Это возможно в случае, если произведено экстренное торможение локомотива поездным краном машиниста с полной разрядкой тормозной магистрали. Ручка крана вспомогательного тормоза переводится в тормозное положение.
   Когда давление на стопорный поршень уменьшится до 0,03 МПа (0,3 кгс/см2), хвостовик 6 разблокирует эксцентриковый вал 7. Теперь можно  повернуть ручку 4 с эксцентриковым валом на 180º и снять ее с фасонной головки вала 7. При этом закрываются клапаны, управляемые стержнями 5, 8 и 9, которые сообщали главные резервуары (питательную магистраль) с краном машиниста (клапан 5), тормозную магистраль с краном машиниста (клапан 8) и магистраль вспомогательного тормоза с тормозными цилиндрами (клапан 9). Одновременно пятый эксцентрик через стержень 10 размыкает контакты в цепи управления тягой локомотива.
   В противоположной кабине локомотива ручку 4 надевают на эксцентриковый вал 7 и поворачивают на 180º вниз до упора, что приводит к открытию клапанов, управляемых стержнями 5, 8 и 9, и замыканию контакта, управляемого стержнем 10. После этого ручка поездного крана машиниста переводится из положения VI в положение II, производится зарядка и отпуск тормозов локомотива.
   Электроблокировочный клапан ЭК-44 (рисунок 3.28) используется в цепях управления электровозом для исключения одновременной работы рекуперативного или реостатного тормозов и пневматического тормоза.


Рисунок 3.28 – Элекроблокировочный клапан ЭК-44 (Э-104Б)

   На электровозах клапаны устанавливают на трубопроводе от крана вспомогательного тормоза к тормозным цилиндрам за переключательным клапаном или от воздухораспределителя к тормозным цилиндрам до переключательного клапана.
   Клапаны ЭК-44 (ранее обозначавшиеся Э-104Б) не выпускаются, однако еще находятся в эксплуатации. В клапане совмещены пневматическая и электрическая части.
   Электрическая часть – электромагнитный вентиль – состоит из катушки 8, намотанной на сердечнике 7, в канале которого свободно перемещается медный стержень 9, нижний конец которого представляет собой клапаны 10 (9) и 11. Клапан 10 может прижиматься к нижнему седлу втулки усилием пружины 12. При включении электрического тока (+50 В) якорь 6 притягивается к сердечнику 7, перемещая вниз стержень 9, который закрывает клапан 10 и открывает клапан 11. Изолировочные стержни регулируют зазор между якорем 6 и сердечником 7 от 1 до 0,5 мм.
   При обесточенной катушке 8, когда якорь 6 не притягивается к сердечнику 7, клапан 10 будет открыт, а клапан 11 – закрыт усилием пружины 12.
   Механическая часть электроблокировочного клапана ЭК-44 золотниково-поршневой конструкции расположена в корпусе, в расточке которого размещается стержень 2 с закрепленными на нем поршнями 1 и 5, причем площадь поршня 5 примерно в два раза больше площади поршня 1. Во втулке 4 имеется зеркало, по которому перемещается золотник 3. Выемка а золотника может сообщать отверстия Ат диаметром 6 мм и ТЦ диаметром 9 мм в зеркале золотника. Отверстие Ат соединено с атмосферой, а отверстие ТЦ – с тормозными цилиндрами.
   При действии электрического тормоза катушка 8 получает питание, и якорь 6, перемещаясь вниз, закрывает клапан 10 и открывает клапан 11. Сжатый воздух из тормозной магистрали по каналу М1 поступает в камеру М перед большим поршнем 5, и система поршней 5 и 1 вместе с золотником 3 перемещается влево до упора поршня 5 в резиновую прокладку. При этом камера ЗК разобщается с каналом ТЦ, а канал ТЦ сообщается с атмосферой АТ через выемку а. В этом случае торможение воздухораспределителем и краном ручного тормоза невозможно.
   При экстренном торможении, когда давление в тормозной магистрали М1 резко снижается до атмосферного и стержень 2 с поршнями 1 и 5 перемещается вправо, воздух от источника сжатого воздуха через отверстие В поступает в канал ТЦ, ведущий к тормозным цилиндрам. В этом случае будет происходить совместная работа пневматического и электрического тормозов.

   Электроблокировочный клапан КПЭ-99 (рисунок 3.29). Клапан состоит из электромагнитного вентиля 10, по конструкции и принципу действия аналогичного вентилю клапана ЭК-44, и клапанно-поршневой пневматической части, которая содержит корпус 6, закрепляемый на локомотиве с помощью привалочного фланца, и крышку 1 с закрепленным на ней вентилем 10. Переключательный клапан 7 с двумя уплотнительными кольцами, закрывающими седло 5 или 8, может перемещаться вверх под действием поршня 3, уплотненного манжетой 2. Пружина 4 постоянно давит на седло 5 и поршень 3. Сверху на переключательный клапан 7 действует пружина, фиксируемая заглушкой 9, ввернутой в корпус 6. Полость, в которой размещена пружина 16, сообщается с атмосферой через канал в винте 18. В таком случае при обесточенном вентиле 10 возможно питание тормозных цилиндров из канала В в канал ТЦ, поскольку переключательный клапан 7 находится в нижнем положении под действием пружины, опирающейся на заглушку 9.
      Если вентиль 10 обесточен, то воздух из тормозной магистрали М не может поступить в полость между седлом 11 и клапаном 12, которая в этом случае сообщается с атмосферой через вентиль 10.
   В полость над переключательным клапаном 7 через канал В поступает сжатый воздух от воздухораспределителя ВР или от вспомогательного тормоза локомотива при торможении. Полость между седлами 5 и 8 сообщается с тормозным цилиндром ТЦ, а полость над поршнем 3 – с атмосферой. В нижней крышке 1 расположен переключательный клапан 12, который запирает седло 11 усилием пружины 16, действующей через толкатель 15. Усилие пружины 16 может регулироваться винтом 18, заворачиваемым в обойму 17, которая в крышке 1 уплотнена резиновым кольцом 14 и имеет резиновое уплотнение 13 переключательного клапана 12.


Рисунок 3.29 – Электроблокировочный клапан КПЭ-99

   При электрическом торможении необходимо перекрыть доступ сжатого воздуха в тормозные цилиндры от воздухораспределителя или крана вспомогательного тормоза, чтобы исключить совместное действие пневматического и электрического тормозов. В этом случае вентиль 10 находится под напряжением и пропускает сжатый воздух из тормозной магистрали М через седло 11 к переключательному клапану 12, который перемещается влево до упора в резиновое уплотнение 13. В результате происходит отключение полости под поршнем 3 от атмосферы Ат через канал в регулировочном винте 18 и повышение давления в ней. Поршень 3 перемещается вверх под действием воздуха из магистрали М. Клапан 7 поднимается вверх и садится на седло 8, перекрывая доступ сжатого воздуха в тормозные цилиндры ТЦ, и одновременно сообщает их с атмосферой АТ1. С атмосферой сообщается и вся полость, где расположена пружина 4. Переключательный клапан 12 остается прижатым к уплотнению 13, поэтому воздух из магистрали М продолжает удерживать поршень 3 в верхнем положении.
   При экстренном торможении, производимом в процессе работы электрического тормоза, или при его отказе, когда вентиль 10 окажется обесточенным и давление в полости под поршнем 3, а следовательно, в магистрали М, понизится до величины, определяемой усилием пружины 16 (0,25 МПа), пружина 16 переместит толкатель 15 и переключательный клапан 12 вправо, закрывая выход из седла 11. Давление под поршнем 3 понизится до атмосферного благодаря сообщению с атмосферой. Под действием пружины 4 поршень 3 опускается вниз и клапан 7 садится на нижнее седло 5, открывая доступ воздуху от воздухораспределителя ВР через канал В в тормозные цилиндры ТЦ.
   На электровозах применяют еще ряд приборов управления, предназначенных для автоматического выключения воздушного тормоза в момент перехода на электрическое торможение. В частности, это автоматические выключатели управления Э119Б, Э119В, размыкающие цепь электрического тормоза и выключающие тяговые двигатели локомотива в момент экс- тренного торможения в случае резкого понижения давления в тормозной магистрали.
   Аналогично назначение пневматических выключателей управления ПВУ различных наименований.


3.6 Обеспечение безопасности движения при работе пневматических тормозов

   Автоматичность действия тормозов и питающая способность крана машиниста. При увеличении длины поездов возрастает величина допускаемых утечек сжатого воздуха из тормозной магистрали. Например, утечки из тормозной сети вагона при заряженном тормозе могут достигать 1,0 – 1,5 л/мин на 1 м длины тормозной магистрали. Соответственно, должна увеличиваться питающая способность крана машиниста, чтобы обеспечить поддержание зарядного давления в магистрали в поездном положении ручки, а при торможении – соответствующее давление в положении перекрыши с питанием. Для этого питающий канал крана машиниста в длинносоставных поездах должен соответствовать отверстию с диаметром 12–13 мм. В то же время автоматичность действия тормозов при разрыве поезда может быть достигнута при такой питающей способности крана машиниста, чтобы происходило заметное снижение давления в тормозной магистрали поезда. поэтому диаметр питающего отверстия, подводящего воздух из питающей магистрали к полости впускного клапана, не должен превышать 7,0–7,5 мм.
   Следует отметить, что при разрыве тормозной магистрали поезда давление на выходе крана машиниста не изменяется, поскольку его величина задана редуктором. В то же время общий расход воздуха, как правило, оказывается гораздо больше, чем при нормальной работе. Расход зависит от вели- чины и размещения утечек по длине тормозной магистрали. Если утечки (неплотности) сосредоточены в оторвавшейся хвостовой части, а разрыв магистрали произошел в головной части поезда, то общий расход может измениться незначительно или не измениться совсем, если транзитный расход воздуха будет оставаться прежним или близким к нему. Если же транзитный расход возрастает, то уменьшаются утечки через оставшиеся неплотности в магистрали поезда, соединенной с локомотивом. Это происходит ввиду того, что при большом расходе и большой скорости воздуха в трубопроводе будет меньшее давление и соответственно снизится расход на утечки через оставшиеся неплотности.
   На рисунке 3.30 приведен ориентировочный расход воздуха в различных положениях ручки крана машиниста при управлении тормозами грузового поезда.
   Линия 1 показывает расход во II (поездном) положении при равномерном распределении утечек по длине магистрали, линия 2 – расход воздуха в положении перекрыши с питанием (положение IV) (расход возрастает из- за утечек из тормозных цилиндров при подпитке запасных резервуаров из тормозной магистрали), линия 3 – при разрыве тормозной магистрали в различных сечениях
поезда. Снижение расхода к хвосту поезда происходит из-за сопротивления движению воздуха в магистрали и уменьшения скорости истечения.


Рисунок 3.30 – Расход воздуха Q через кран машиниста при различной длине поезда

   Автоматичность действия тормозов обеспечивается лишь в том случае, если расход воздуха при обрыве тормозной магистрали значительно превышает питающую способность крана машиниста. Поэтому при увеличении питающей способности автоматичность действия тормозов должна обеспечиваться дополнительными техническими средствами, к которым относятся датчики № 418 обрыва тормозной магистрали или ускорители экстренного торможения, которыми могут быть оснащены воздухораспределители.

   Датчик разрыва тормозной магистрали № 418. Грузовые локомотивы оборудуются пневмоэлектрическими датчиками № 418 (рисунок 3.31), которые устанавливаются на воздухораспределителях № 483 и 270 между главной частью и двухкамерным резервуаром. Этот прибор предназначен для контроля за состоянием тормозной магистрали поезда.


Рисунок 3.31 – Пневмоэлектрический датчик № 418

   При обрыве тормозной магистрали, разъединении междувагонных рукавов или открытии концевого крана на хвостовом вагоне давление в тормозной магистрали локомотива снижается не менее чем на 0,02 МПа достаточно быстрым темпом, происходит срабатывание воздухораспределителей на дополнительную разрядку и воздух появляется в канале дополнительной разрядки. Поскольку компрессор на локомотиве продолжает работать, а кран машиниста успевает компенсировать утечку сжатого воздуха, то воздухораспределители производят отпуск тормоза и давление в тормозных цилиндрах не превышает 0,02 МПа. Это объясняется тем, что сечение дросселя в канале дополнительной разрядки (КДР) выбрано таким образом, чтобы при снижении давления в тормозной магистрали давление в тормозных цилиндрах локомотива не превышало указанной величины и пружина датчика, воздействующая на диафрагму 3, препятствовала размыканию контактов датчика тормозной камеры (ДТК). В то же время контакт датчика дополнительной разрядки (ДДР) замыкается из-за прогиба диафрагмы 1, когда давление в канале КДР достигнет величины 0,12 МПа в результате выхода избытка воздуха из золотниковой камеры воздухораспределителя через канал КДР в атмосферу. Таким образом собирается цепь питания катушки Р, замыкается контакт Р1 и размыкается контакт Р2 в цепи управления тягой локомотива. При замыкании контакта Р1 загорается сигнальная лампа Л (ТМ), расположенная на пульте машиниста. После выравнивания давлений в магистральной и золотниковой камерах воздухораспределителя закрывается клапан дополнительной разрядки, давление в канале КДР падает и размыкается контакт ДДР. Катушка реле Р продолжает получать питание через замкнутые контакты ДТК и Р1.
   Отключить цепь питания лампы Л (ТМ) можно в том случае, если про- изведено торможение поезда, либо вручную отжатием кнопки «Управление» или кратковременной постановкой реверсивной рукоятки в нейтральное положение.
   При торможении поезда сигнальная лампа Л загорается и гаснет, что свидетельствует о нормальной работе тормозной системы. Если лампа горит без разрядки тормозной магистрали краном машиниста, это свидетельствует о ненормальной работе.

   Расходомеры воздуха через кран машиниста. Для конструкторов тормозных систем и работников тормозного хозяйства представляет интерес определение количества сжатого воздуха, расходуемого тормозной системой, поскольку высокая плотность тормозной сети является одним из условий нормального действия пневматических тормозов. Расход воздуха зависит не только от конструкции и принципа действия тормозных приборов, но и от плотности тормозной сети. Нормы плотности установлены Инструкциями по эксплуатации тормозов. Оценка расхода воздуха, как правило, производится при неработающих тормозах, находящихся в состоянии готовности к торможению, когда автоматически обеспечивается постоянство давления в тормозной магистрали.
   Устройства по измерению расхода воздуха позволяют выявить опасные нарушения целостности тормозной магистрали, в частности, закупорку воздухопровода или его обрыв. Оценка расхода воздуха из тормозной сети поезда может производиться измерением перепада давления между питательной и тормозной магистралями. Однако такой метод имеет недостатки, связанные с нестабильностью величины давления сжатого воздуха в главных резервуарах.
   Более объективным является метод измерения расхода прибором, выполненным по схеме, изображенной на рисунке 3.32. Массивный поршень 1 помещен в цилиндрический стакан 2. Поршневым кольцом 3 поршень перекрывает щель 4, образуя проход 5, через который воздух поступает в тормозную магистраль после крана машиниста.


Рисунок 3.32 – Принципиальная схема расходомера

   Воздух проходит от питательной магистрали в кольцевую полость 6, расположенную между стаканом 2 и корпусом 7 расходомера. Поршень 1 имеет шток 8, конец которого через уплотнение 9 выведен к системе измерения 10. В верхней части цилиндрического стакана 2 выполнены дополнительные щели 11 для пропуска большого количества воздуха при зарядке тормозной системы и отпуске тормоза.
   Основные параметры расходомера – вес поршня со штоком, диаметр штока и площадь поршня, а также длина и ширина щелей в стакане расходомера – рассчитываются при проектировании прибора для подвижного состава различного назначения.


3.7 Краны машиниста западноевропейских железных дорог

   В Западной Европе в большинстве случаев конструирование и усовершенствование приборов управления тормозами сосредоточивается на заводах, производящих воздухораспределители. Так, были созданы различные типы кранов машиниста Knorr, Oerlikon и др.
   Требования к тормозным системам изложены в памятках UIC (МСЖД).
   Допущенные к применению тормозные системы западноевропейских компаний не в полной мере соответствуют требованиям железных дорог бывшего СССР. Они хуже работают в суровых климатических условиях, не имеют возможности бесступенчатого отпуска, отличаются по методам испытаний и нормативам зарядных давлений.
   В отличие от кранов машиниста № 394 (395), позволяющих производить разрядку тормозной магистрали на различную величину, в зависимости от времени выдержки ручки в положении V, у рассматриваемых кранов машиниста решающее значение в процессе управления тормозами поезда имеют положения II и III ручки, а также установка ее в секторе IV между III и V положениями. Здесь имеется девять фиксированных позиций, которые автоматически обеспечивают различную величину разрядки тормозной магистрали в зависимости от угла поворота ручки. Одновременно фиксируется положение перекрыши с питанием. Положение I служит для отключения тормозной магистрали от питающей системы, а в положении V происходит её экстренная разрядка. Фиксированные тормозные позиции позволяют упростить обслуживание крана машиниста при ведении поезда.
   В настоящее время вновь строящиеся вагоны грузового типа в Западной Европе предназначены для движения со скоростью 100 км/ч в режиме S и 120 км/ч – в режиме SS, поэтому к тормозному оборудованию предъявляются повышенные требования.

   Кран машиниста Knorr D2 (рисунок 3.33) устанавливается на поездных локомотивах грузовых, пассажирских и скорых поездов.


Рисунок 3.33 – Кран машиниста Knorr D2

   В каждом выбранном положении ручки 4 крана величина давления в тормозной магистрали устанавливается автоматически и зависит от усилия пружин и диаметра диафрагменных элементов, то есть кран относится к типу самоперекрывающихся. Нормальная величина зарядного давления в магистрали западноевропейских поездов составляет 0,5 МПа (5,0 кгс/см2).
   Кран машиниста Knorr D2 может создавать толчки высоким давлением, то есть осуществлять перезарядку для более быстрого отпуска тормозов. Ручной привод 3 предназначен для открытия клапана сверхзарядки.
   Корпус 2 крана закреплен на кронштейне 1, к которому подведены трубопроводы от питательной ПМ и тормозной ТМ магистралей, а также труба 8 от уравнительного резервуара, имеющего объем 5 л, труба 10 от резервуара задатчика времени объемом 25 л и атмосферный канал 11. Манометр резервуара задатчика времени присоединяется к штуцеру 9. Положения ручки 4 крана указаны на специальном сегменте 7 с помощью светящейся краски.
   Они фиксируются защелкой 6 с блокировочным ключом 5.
   Схема устройства и действия крана машиниста Knorr D2 современной конструкции, основанной на диафрагменных элементах и грибковых клапанах, представлена на рисунке 3.34.


Рисунок 3.34 – Схема устройства и действия крана машиниста Knorr D2

   В кране машиниста выделяются два главных устройства: управляющее (задающее) и исполнительное.

   В управляющем устройстве находится ручка управления 7, жестко связанная с втулкой 6, на которой размещены внутренние кулачки, взаимодействующие с толкателями клапанов 3, 9 и 10. Клапаны предназначены:
   – для инициирования ударной волны сжатого воздуха в тормозной магистрали в процессе срабатывания тормозов в длинносоставных поездах;
   – соединения и разъединения каналов и камер исполнительного устройства;
   – экстренного включения тормозов в случае аварии.

   Во втулке 6 установлена пружина 5, которая одним концом опирается на опорную плиту 8, а другим – на плоскую шайбу диафрагмы 2. Толкатель опорной плиты пружины взаимодействует с подкладкой во втулке 6, имеющей такой профиль, что во время поворота рукоятки изменяется сила сжатия пружины. По оси диафрагмы 2 расположен канал, заканчивающийся подвижным гнездом клапана 11, а также клапан 12. Внутри втулки 6 размещен блок элементов, которые вместе с режимной пружиной 5 частично выполняют роль стабилизатора давления в магистрали. При повороте ручки 7 крана по часовой стрелке нажатие режимной пружины 5 возрастает.

   Исполнительный комплекс состоит из двух клапанно-диафрагменных устройств – повторителя сигналов и питателя. Десять камер А–К комплекса связаны с главным резервуаром, тормозной магистралью, атмосферой, а также с уравнительным резервуаром 14 и резервуаром времени 16 (управляющий резервуар).
   В кране машиниста D2 не выделен особо стабилизатор давления, как это имеет место в кранах МТЗ 222 и № 394(395). Задание стабилизатора выполняют отдельные узлы в управляющем устройстве и исполнительном комплексе. Зарядное давление в тормозной магистрали устанавливается с помощью установочного винта, регулирующего усилие предварительного сжатия пружины в блоке 13. При повороте ручки крана в диапазоне IV служебного торможения против часовой стрелки происходит уменьшение силы сжатия пружины 5 регулятора и соответственно уменьшается давление под диафрагмой 2 и в тормозной магистрали.
   Между камерой К повторителя, связанной с главным резервуаром, и камерой D, связанной с тормозной магистралью, находится клапан 1.

   Ручка крана машиниста имеет 13 положений, определяющих функциональное состояние тормоза поезда.
   В положении I главный резервуар соединяется с тормозной магистралью, и тормозная система питается сжатым воздухом, происходит нарастание давления в магистрали и отпуск тормозов поезда. При этом с помощью кулачков, расположенных на втулке управления 6, открываются клапаны 3 и 9. Усилием пружины 5 прогибается диафрагма 2 и закрывается клапан 11. Сжатый воздух из главных резервуаров через камеру Е и открывшийся клапан 15 поступает в камеру D и далее в тормозную магистраль. Одновременно идет зарядка управляющего резервуара 16 и уравнительного резервуара 14, который заряжается до давления 0,5 МПа. Пока ручка крана находится в положении I, тормозная магистраль будет наполняться сжатым воздухом из главных резервуаров, в результате может произойти перезарядка. Для определения длительности повышения давления в I положении действует правило t = 0,1n секунд, где t – время, а n – число осей в поезде. При отпуске ручки она под воздействием пружины переходит в положение II.
   В положении II (поездном) происходит подпитка тормозной магистрали из главных резервуаров через регулятор давления. Благодаря этому поддерживается постоянное рабочее давление в тормозной системе, несмотря на имеющиеся в ней утечки, и тормоз готов к действию.
   Поскольку клапан 9 закрывается, то прекращается питание резервуара задатчика времени 16, и давление в нем снижается темпом мягкости благодаря утечке воздуха в атмосферу через камеру А. Ликвидация сверхзарядного давления происходит темпом 0,05 МПа за 10 мин.
   Давление в уравнительном резервуаре 14 определяется усилием пружины 5 в управляющем (задающем) устройстве, а в тормозной магистрали – работой клапанов 1 и 13.
   Поддержание необходимого постоянного рабочего давления в тормозной магистрали на уровне pм = ±0,005 МПа в положении II ручки крана машиниста обеспечивает повторитель. Ввиду утечек воздуха из тормозной системы давление в магистрали и связанных с ней камерах питателя и повторителя снижается. Диафрагма 1 в повторителе перемещается под давлением со стороны камеры G, связанной с уравнительным резервуаром 14. Клапан 1 открывается, и воздух из главного резервуара пополняет утечки в тормозной магистрали. В момент, когда давление в камере Е сравняется с давлением в уравнительном резервуаре 14, клапан 1 в повторителе закрывается. Таким образом, повторитель выполняет функцию стабилизатора рабочего давления, если наступит понижение давления в магистрали, вызванное неплотностью тормозной системы.
   Наполнение тормозной магистрали сжатым воздухом может быть ускорено с помощью ручного прижима 13, размещенного на канале, ведущем от клапана 10 в камеру А питателя. Открытие этого канала вручную позволяет полностью или частично наполнить сжатым воздухом управляющий резервуар 16 и полость В, благодаря чему откроется клапан 15.
   Снижение чрезмерного давления до нормального зарядного происходит автоматически.

   В положении III происходит прекращение всех соединений между пневматическими объемами, то есть обеспечивается перекрыша без питания.
   Дальнейшие положения ручки крана предназначены для скачкового изменения уменьшающегося (ручка против часовой стрелки) давления в тормозной магистрали и соответственно возрастающего давления в тормозных цилиндрах и увеличивающейся тормозной силы поезда.

   Ступенчатое торможение. При повороте ручки против часовой стрелки в диапазоне IV–XII положений усилие пружины 5 уменьшается.
   Под давлением из уравнительного резервуара 14 диафрагма 2 поднимается и сжатый воздух из полости под диафрагмой и уравнительного резервуара 14 и полости G через открывшийся клапан 11 и осевой канал в толкателе по- ступает в камеру 4, а оттуда через пневматическое сопротивление – в атмосферу. Снижение давления в уравнительном резервуаре 14 и связанной с ним камере G повторителя происходит до тех пор, пока нажатие режимной пружины 5 на диафрагму 2 сверху и давление воздуха из резервуара 14 снизу не выравняются, что приведет к закрытию осевого канала клапаном 11.
   Вследствие снижения давления в полости G диафрагма 17 со штоком 18 прогибается вправо. Через осевой канал, выполненный в штоке, полость G сообщается с атмосферой через полость F. Одновременно с атмосферой сообщаются полость H через клапан 3 и тормозная магистраль через полость D, открытый клапан 3, осевой канал в штоке 18 и полость F. Когда в тормозной магистрали и полости H установится такое же давление, как и в резервуаре 14, диафрагма 17 прогнется влево, и осевой канал в штоке 18 закроется клапаном 1. Величина давления в уравнительном резервуаре 14 определяется усилием режимной пружины 5 и положением ручки 7 крана машиниста. Фиксированная позиция в положении IV обозначена широким пазом, и давление в тормозной магистрали при этом составляет 0,46 МПа (4,6 кгс/см2), а в V и каждом последующем – на 0,015 меньше предыдущего. Соответственно возрастает давление в тормозных цилиндрах.
   Последняя порция служебного торможения дает давление в тормозной магистрали pXII = 0,34−0,02 МПа.
   Перемещение ручки крана против часовой стрелки между положениями IV и XII уменьшает силу нажатия пружины 5 во втулке 6. Под влиянием давления в уравнительном резервуаре 14 диафрагма 2 оказывается приподнятой, а клапан 11 – открытым. Сжатый воздух из полости 4 медленным темпом поступает через пневматическое сопротивление в полость над диафрагмой, а из нее – в атмосферу.

   Ступенчатый отпуск. При обратном повороте ручки по часовой стрелке происходит увеличение силы нажатия режимной пружины, диафрагма 2 прогибается вниз, открывается клапан 12 и воздух из главных резервуаров через полость Е поступает в уравнительный резервуар 14 и в камеру G. Диафрагма 17 повторителя, отклоняясь влево, открывает клапан 1, который сообщает через открытый клапан 3 и полость D главный резервуар с тормозной магистралью. В полости H установится такое же давление, как и в магистрали, создавая противодавление на диафрагму 17, что приведет к закрытию клапана 1, когда давление в резервуаре 14 и полости H сравняется. Давление в тормозной магистрали поддерживается постоянным, пока ручка крана машиниста находится в одном из положений ступенчатого торможения или отпуска.
   Полный отпуск тормоза и интенсивная зарядка тормозной магистрали производятся I положением ручки крана. Воздух из питательной магистрали поступает через клапан сверхзарядки 15. Перевод ручки приводит к соответствующему повороту кулачковой втулки 6. В результате происходят следующие перемещения элементов крана:
   – кулачки через толкатели открывают клапаны 3 и 9;
   – режимная пружина 5 сжимается и через шток диафрагмы 2 открывает клапан 12 в канале, ведущем через камеру Е питателя в главные резервуары.

   В результате сжатый воздух поступает через клапан 12 в уравнительный резервуар 14 и камеру G повторителя. Повышение давления в этой камере приводит к прогибу диафрагмы 17 и открытию клапана 1, через него и открытый клапан 3 воздух перетекает в камеру D и тормозную магистраль, а также в камеру Н.
   Пополнение уравнительного резервуара происходит из камеры Е через открытый клапан 12. Когда усилие режимной пружины, давление в резервуаре 14 и под диафрагмой 2 выравняются, наступает перекрыша, поскольку одновременно выравнивается и давление в камерах Н и G, и диафрагма 17, перемещаясь вправо, приведет к закрытию клапана 1.

   Экстренное торможение происходит при перемещении ручки 7 крана машиниста в положение XIII. При этом воздух через клапан 10 широкими каналами выходит из тормозной магистрали в атмосферу.

   Кран машиниста Oerlicon. Схема крана машиниста Oerlicon FV 4a представлена на рисунке 3.35. В состав крана входят управляющее и исполнительное устройства, а также устройство для создания в тормозной магистрали сверхзарядного давления или ее экстренной разрядки. Кроме того, имеются дополнительные клапаны, предназначенные для питания: тормоз- ной магистрали (клапан 6), резервуара задержки (9), резервуара повышенного давления (7). При экстренном торможении разрядка магистрали осуществляется клапаном 5. Все клапаны приводятся в действие с помощью втулки 3, связанной с рукояткой управления 4. Пружина 2, размещенная внутри втулки, нажимает на шайбу диафрагмы 1, находящейся в состоянии равновесия благодаря действию пружины сверху и сжатого воздуха снизу из управляющего резервуара 20. Камера под диафрагмой 1 сообщается с камерой 15 исполнительного устройства, состоящего из шести пневматических камер.
   Комплект из двух диафрагм устройства управляет питательным клапаном 11, находящимся в канале, ведущем от главных резервуаров ГР к тормозной магистрали ТМ, а также выпускным клапаном 12 из тормозной магистрали в атмосферу. Клапан 12 имеет подвижное гнездо, связанное с просверленным каналом в штоке. На штоке закреплены неподвижно две диафрагмы: одна, разделяющая камеры 14 и 15, и другая, разделяющая камеры 16 и 17. Выход из тормозной магистрали в атмосферу ведет через камеру 16, полый шток, камеру 13 и клапан 6 питания тормозной магистрали. Камеру 17 исполни- тельного устройства воздушный канал соединяет с устройством, предназначенным для инициирования ударного давления сжатого воздуха в тормозной магистрали поезда при ее разрядке.


Рисунок 3.35 – Схема устройства и действия крана машиниста Oerlicon FV 4a

   Ручка крана машиниста имеет тринадцать положений, которые выполняют в тормозной системе следующие функции:
   I – управление тормозами в случае следования локомотива двойной тягой;
   II – наполнение тормозной системы сжатым воздухом и выключение тормозов поезда (зарядка и отпуск);
   III – рабочая готовность тормозов поезда (поездное);
   IV – включение тормозов поезда с получением максимальной величины давления в тормозном цилиндре;
   V – экстренное торможение.

   В промежутке между положениями III и IV расположено восемь фиксированных положений и происходит управление ступенчатым изменением давления в тормозной магистрали и, соответственно, в тормозных цилиндрах поезда.
   Во время оборота ручки крана машиниста нижний обрез втулки 3 перемещается по винтовой поверхности корпуса. Движение по часовой стрелке вызывает осевое перемещение втулки с одновременным сжатием пружины 2 и увеличением силы, действующей на диафрагму 1.
   В положении III ручки крана сила пружины уравновешивается действием диафрагмы, подпираемой сжатым воздухом. В камере 15 исполнительно- го устройства такое же давление, как и под диафрагмой 1 и в камере управляющего устройства.
   Падение давления в камере 14, вызванное утечками воздуха из тормозной магистрали, ведет к нарушению равновесия комплекта диафрагм, появлению осевой силы и, после преодоления сопротивления пружины, открытию клапана питания 11. Связь камеры 14 с тормозной магистралью осуществляется благодаря дроссельному отверстию, размещенному в жесткой стенке, отделяющей камеру 14 от камеры 13. Перетекание воздуха из главного резервуара в тормозную магистраль прекращается в момент создания прежней величины давления в камере 13 и связанной с ней камере 14.
   В этот период исполнительное устройство действует как повторитель, создавая на выходе, то есть в камере 13, давление сжатого воздуха, равное давлению, полученному на входе в камере 15. Для стабилизации рабочего давления в тормозной магистрали в III положении ручки исполнительное устройство крана обеспечивает величину давления, равную давлению, полученному управляющим устройством, и зависящую от величины сжатия пружины 2. Величина давления в магистрали будет пропорциональна стреле прогиба f и жесткости С пружины и обратно пропорциональна площади Sт поверхности диафрагмы 1:

  
где k = C/Sт = const для данного конструктивного решения.

   Перемещение ручки крана из положения III в направлении положения IV вызывает осевое перемещение втулки 3 с одновременной разгрузкой пружины 2 и диафрагмы 1. Диафрагма оказывается поднятой под давлением сжатого воздуха, открывая выпускной канал из камеры под диафрагмой 1 в атмосферу через отверстие в стакане 3 и пневматическое сопротивление – дроссель Д1. Это способствует понижению давления в камере 15 исполнительного устройства и перемещению комплекта диафрагм вниз с открытием выпускного клапана 12 из тормозной магистрали в атмосферу через высверленный шток и камеру 16. Вытекание воздуха продолжается до момента достижения равенства давления в магистрали с давлением, установленным в камере 15 исполнительного устройства. Устанавливая ручку крана машиниста в положениях, более близких к положению IV, можно получить скачкообразное понижение величины давления в тормозной магистрали до наименьшей величины 0,34 МПа и соответствующее возрастание давления в тормозных цилиндрах поезда.
   Во время вращения ручки крана в противоположном направлении по часовой стрелке из положения IV в положение III пружина 2 будет сжиматься.
   Под действием растущей силы пружины диафрагма с помощью штока открывает клапан 21 в канале, проходящем от главного резервуара в камеру под диафрагмой, уравнительный резервуар 20 и камеру 15 исполнительного устройства. Увеличение давления в камере 15 вызывает перемещение комплекта диафрагм, открытие впускного клапана 11 и канала для перетекания воздуха из главного резервуара в тормозную магистраль через клапан 6.
   От угла поворота ручки крана машиниста зависят глубина разрядки тормозной магистрали и реакция воздухораспределителей на разрядку, а также соответствующая величина снижения давления в тормозных цилиндрах. Во время всех этих действий открытым является клапан 6 питания тормозной магистрали и клапан 9 питания управляющего резервуара 19. Благодаря этому в диафрагменной камере устройства сверхзарядного давления, связанной с управляющим резервуаром 19, поддерживается давление тормоз- ной магистрали, которое держит в запертом состоянии оба клапана 10 (верх– низ) этого устройства.
   Завышенное сверхзарядное давление во II положении ручки, превышающее зарядное примерно на 0,2 МПа, имеет целью усиление сигнала на отпуск тормозов поезда благодаря быстрому питанию тормозной магистра- ли большим количеством сжатого воздуха. После этого в положении II ручки крана машиниста происходит питание тормозной магистрали завышенным давлением 0,54 МПа. После перестановки ручки в положение III рабочей готовности тормоза происходит постепенная ликвидация сверхзарядки в тормозной магистрали.
   На рисунке 3.36 представлен характер изменения давления на входе в тормозную магистраль, который реализован описанным способом с помощью    устройств сверхзарядки и поддержания завышенного давления. Устройство сверхзарядки давления состоит из следующих элементов:
   – комплекта клапанов 10, действующего от пневматического сигнала, инициированного клапаном 8, который открывается механически при повороте ручки крана машиниста;
   – резервуара управляющего (задержки) 19.

      В состав устройства завышенного давления входит клапан 7, приводимый в действие кулачком задающего устройства, резервуар сверхдавления 18 и пневматическое сопротивление Д3.
   При установке ручки в положение III кулачковый вал уменьшает нажатие на шток клапанов 6, 7, и они закрываются. Связь с тормозной магистралью оказывается прерванной, но струя сжатого воздуха продолжает перетекать из главного резервуара в пространство над диафрагмой 1 задающего устройства, а оттуда, через пневмосопротивление Д1 – в атмосферу. Величина давленияния над диафрагмой постепенно понижается, а реакцией на это является открытие выпускного клапана и соответствующее снижение давления в камере под диафрагмой 1, в уравнительном резервуаре 20 и в камере 15. Исполнительное устройство повторяет процесс медленного снижения сверх- давления в тормозной магистрали до величины рабочего давления. Ход это- го процесса запрограммирован таким образом, чтобы не наступило превышение чувствительности воздухораспределителя.
   Приборы управления тормозами автономных единиц подвижного состава. Для приведения в действие тормозов только локомотива, различных путевых машин или коротких поездов применяются более простые краны машиниста. Они, как правило, устанавливаются на мотовозах, маневровых тяговых единицах, машинах, предназначенных для ремонта железнодорожных путей, и др.


Рисунок 3.36 – Характер изменения давления на входе в тормозную магистраль

   Распространение получили краны Fb-11 фирмы Knorr-Bremse для самостоятельных экипажей подвижного состава и коротких поездов, которые управление тормозами осуществляют понижением и повышением давления в тормозной магистрали, и краны Zb-01, Zb-03, … Zb-05, непосредственно изменяющие давление в тормозных цилиндрах. Они отличаются простотой конструкции и небольшой собственной массой.

   Кран машиниста Fb-11 имеет три фиксированных положения (II – поездное, III – перекрыша и V – полное торможение). Служебное торможение осуществляется переводом ручки на 8° от положения перекрыши в сторону положения V – полного торможения. Глубина разрядки тормозной магистрали темпом служебного торможения зависит от времени выдержки ручки в этом положении. При отпуске ручки она автоматически возвращается в положение III – перекрыши.
   Полное торможение осуществляется разрядкой тормозной магистрали при постановке ручки крана в фиксированное положение V. Снижение давления в тормозной магистрали от 0,5 до 0,05 МПа, в зависимости от ее объема, происходит за 9,5–15 с.
   Ступенчатый отпуск тормоза происходит при перемещении ручки крана на 8° в сторону поездного положения II. При этом заряжается тормозная магистраль, и воздухораспределитель понижает давление в тормозном цилиндре. Глубина отпуска зависит от времени выдержки ручки в данном положении, то есть величины повышения давления в тормозной магистрали.
   При отпускании ручки она автоматически возвращается в положение перекрыши – III. При постановке ручки во II фиксированное положение автоматически осуществляется полный отпуск тормоза и повышение давления в тормозной магистрали до давления 0,45 МПа за 5,5–9,5 с. Максимальная величина давления, подводимого к крану, регулируется на 0,5 МПа.

   Краны серии Zb прямодействующего типа состоят из золотниковой системы, ручки управления и отпускного клапана. Кран Zb-01 имеет три положения ручки: А – поездное и перекрыша, В – торможение, L – отпуск тормоза. У крана Zb-03 дополнительно предусмотрено положение VB, в котором ручка фиксируется в положении полного служебного торможения, у крана Zb-04 имеется фиксированное положение VL, в котором производится полный отпуск тормоза. Кран Zb-05 имеет фиксированные положения VB и VL.


Рисунок 3.37 – Принципиальная схема крана Zb-03
 

   На рисунке 3.37 показана принципиальная схема крана Zb-03. Ручка крана находится в положении перекрыши – А. При торможении (положение VВ и В) воздух из питательной магистрали через кран поступает в тормозной цилиндр. Чтобы давление в цилиндрах не превысило установленной вели- чины 0,38 МПа, перед краном устанавливается редуктор. При достижении необходимой величины давления в тормозных цилиндрах ручка 1 крана отпускается и автоматически переходит в положение перекрыши – А. В этом положении шток золотника 3 силой пружины 2 прижат к диску клапана 4, в результате чего происходит отсоединение тормозного цилиндра ТЦ от атмосферы Ат. Силой пружины 5 диск клапана 4 прижимается к седлу большего диаметра, так что воздух по каналу резервуара ГР не поступает к тормозному цилиндру ТЦ.
   При торможении, в положении В ручки крана, открывается клапан 4 и сжатый воздух поступает в тормозной цилиндр из главного резервуара по каналу ГР. Одновременно отпускной канал перекрывается клапаном 6.
   По достижении необходимой величины давления в тормозном цилиндре ручка отпускается и автоматически,  усилием пружины 5, переводится в положение перекрыши А.
   При переводе ручки в положение отпуска L шток золотника 3 отходит от диска клапана 4, и тормозной цилиндр через канал ТЦ и полость в штоке 3 сообщается с атмосферой.
   В случае неплотного прилегания диска клапана 4 к торцу штока и пропуска воздуха в тормозной цилиндр лишний воздух будет выходить в атмосферу через отверстие в диске 7 перепускного клапана.
   Краны Zb-04 и Zb-05 не имеют перепускного клапана, так как его роль оказалась несущественной в связи с тем, что на пути воздуха из главного резервуара стоит редуктор, понижающий давление до 0,38 МПа.

   Кран FD1 тормоза локомотива. Современные краны машиниста системы Oerlikon, применяемые для управления тормозами локомотивов подобно кранам № 254, обладают частичной автоматичностью действия. Величина давления в тормозных цилиндрах зависит от угла отклонения ручки крана от нулевого положения, а не от времени выдержки ее в положении наполнения или опоражнивания тормозных цилиндров.
   Схема устройства крана FD1 представлена на рисунке 3.38. В кране применяются два нагруженных пружинами клапана – входной и выходной. Входной клапан, ведущий в тормозной цилиндр, имеет неподвижное гнездо 1, а выходной – подвижное гнездо 2, связанное с каналом, ведущим в атмосферу. Канал выполнен в штоке диафрагмы 3. Диафрагма может отклоняться вверх под давлением сжатого воздуха в камере 4. Препятствует ее перемещению усилие пружины 5, которое регулируется положением ручки 6 крана.
   Поворот ручки против часовой стрелки приводит к сжатию пружины и увеличению силы, действующей на диск диафрагмы. Диафрагма, прогибаясь вниз, штоком 2 открывает входной клапан, и воздух из главных резервуаров поступает в тормозные цилиндры. Одновременно через калиброванное отверстие воздух поступает под диафрагму. Когда давление воздуха снизу на диафрагму преодолевает усилие пружины 3, клапан закроет гнездо 1.


Рисунок 3.38 – Схема устройства крана машиниста FD1 системы Oerlikon

   Поворот ручки по часовой стрелке приводит к уменьшению силы нажатия пружины, действующей на диафрагму, которая прогибается вверх под давлением сжатого воздуха. В результате открывается осевой канал в подвижном гнезде 2, связанном с атмосферой, и давление в тормозных цилиндрах уменьшается.
   В настоящее время все большее распространение на современных локомотивах получают краны машиниста с дистанционным управлением Knorr- Bremse или Faivelly, которые планируется применять на электровозах HXD2 проиводства КНР для Белорусской железной дороги.


4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ТОРМОЗОВ – ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

4.1 Общие сведения и технические требования

   К исполнительным приборам тормозов относятся воздухораспределители, управляющие давлением сжатого воздуха в тормозных цилиндрах. Более точно можно дать определение воздухораспределителю как прибору в автоматическом тормозе, предназначенному для зарядки запасных резервуаров и других рабочих объемов сжатым воздухом при подготовке тормоза к действию, наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом при торможении и опоражнивания их при отпуске, в соответствии с повышением или понижением давления в тормозной магистрали.
   Для этой цели в воздухораспределителе служит система клапанов, объемов для накопления воздуха и отверстий, размещенных в одном или нескольких корпусах. В воздухораспределителе имеется также чувствительный орган, реагирующий на изменение давления в тормозной магистрали определенным темпом и управляющий открытием и закрытием соответствующих клапанов. Эту функцию могут выполнять резиновые или металлические мембраны (диафрагмы) или поршни.
   Одним из первых типов воздухораспределителей, срабатывавших при понижении давления в тормозной магистрали поезда, был прибор Д. Вестингауза, который появился в 1868 г. В 1872 г. его заменил более совершенный воздухораспределитель типа W (рисунок 4.1), который послужил образцом для ряда конструкций пассажирских воздухораспределителей, применяемых и в настоящее время. Несмотря на различные изменения внешней формы и внутренней структуры устройств, входящих в состав первого воздухораспределителя, общий принцип его работы не изменился и продолжает широко использоваться в современных тормозных приборах.
   Для получения в разных фазах действия (торможение, перекрыша, отпуск) соответствующих соединений между тормозными объемами в приборе типа W используются четыре клапана: впускной и выпускной тормозного цилиндра; фиксации давления в тормозном цилиндре и питания запасного резервуара.
   В корпусе 5 вмонтирована золотниковая втулка 6 и втулка 8 магистрального поршня 9. Корпус замкнут с одной стороны крышкой 4, а с другой – конденсационной камерой 10 с очистной пробкой 11 и имеет три прилива с каналами, связывающими воздухораспределитель с тормозной магистралью, запасным резервуаром и тормозным цилиндром. К основным элементам прибора принадлежат поршень 9 с хвостовиком 3 и золотник 2 с лепестковой фигурной нажимной пружиной 7. Золотник перемещается по зеркалу 1 золотника.


 Рисунок 4.1 – Воздухораспределитель
а – готовность к работе (положение отпуска); б – наполнение тормозного цилиндра; в – перекрыша

   На рисунках кольцевыми обводками обозначены четыре клапана распределителя: впускной, выпускной, питательный и ограничителя давления. Клапан ограничителя давления – грибкового типа, остальные – золотниковые.
   Гнездом впускного и выпускного клапанов является зеркало золотника, а роль клапана выполняет поверхность золотника. Гнездо грибкового клапана ограничителя давления размещено в золотнике. Клапан связан толкателем с хвостовиком 3 поршня 9, выполненным в виде рамки, передвигающей золотник.
   Функцию гнезда клапана питания запасного резервуара выполняет втулка поршня, в которой выфрезерован канал для подачи сжатого воздуха из тормозной магистрали в запасный резервуар.

   В 1889 г. был разработан воздухораспределитель типа тель типа W с ускорителем тормозной волны. С небольшими изменениями этот прибор под названием скородействующий тройной клапан № 218 и 219 устанавливался на пассажирских вагонах и локомотивах в СССР до 1959 г. После прекращения производства воздухораспределителей системы Вестингауза выпускались приборы № 292-001, а позднее – № 292М системы Матросова, по принципу действия и конструкции во многом подобные воздухораспределителям типа W. Система подключения и крепления приборов № 292-001, 292М и W (рисунок 4.2) одинакова и позволяет без проблем производить замену их на подвижном составе.


 Рисунок 4.2 – Схема тормозного пневматического оборудования пассажирского вагона со скородействующим тройным клапаном:
1 – воздухораспределитель; 2 – тормозной цилиндр; 3 – кран разрядки тормоза; 4 – запасный резервуар;
5 – подводящая труба от тормозной магистрали; 6 – разобщительный кран;
I – ускоритель включен; II – тройной клапан выключен; III – ускоритель выключен

   Приборы серии 292 до настоящего времени являются основным типом воздухораспределителей, работающих на пассажирских вагонах и локомотивах в комплекте с электровоздухораспределителем № 305.
   Перевод грузовых поездов в СССР на автоматическое торможение в основном был завершен в 1934 г. В то время применялись тормозные приборы Д. Вестингауза (К2), Ф. П. Казанцева (АП-1, К). На вагонах американской постройки применялись воздухораспределители Д. Вестингауза типа АВ. Все эти приборы однорежимные, то есть давление в тормозном цилиндре одинаково при любой загрузке вагона. Воздухораспределители Ф. П. Казанцева – клапанно-диафрагменной конструкции, остальные – золотниковопоршневые.
   С 1930 г. начали применяться воздухораспределители М-320, который устанавливался на грузовых вагонах постройки до 1953 г., и МТЗ-135, который был снят с производства в 1960 г. Одним из достоинств этих приборов И. К. Матросова была возможность переключения грузовых режимов в зависимости от загрузки вагона, изменения величины давления в тормозных цилиндрах при переключениях на порожний и груженый режимы торможения.
   Впервые система с двумя режимами отпуска – «равнинным» (бесступенчатым) и «горным» (ступенчатым) – была реализована с воздухораспределителем МТЗ-135 в 1953 г. Горный режим используется, главным образом, на дорогах с профилем пути 18 ‰ и больше.
   Тормозная система грузовых поездов в США, Канаде, Мексике по единым требованиям Американских железных дорог (ААR) имеет один режим отпуска – бесступенчатый полный, который происходит при повышении давления в тормозной магистрали на 0,02–0,03 МПа после торможения и перекрыши.
   В странах Западной Европы применяются тормоза, имеющие режим многоступенчатого отпуска. Полный отпуск и готовность тормоза к следующему торможению достигается в том случае, когда давление в тормозной магистрали повышается до величины 0,485 МПа при зарядном давлении в ней 0,5 МПа.
   В 1959 г. начат выпуск воздухораспределителей И. К. Матросова № 270-002, открывших серию приборов, применяемых и в настоящее время и отличающихся друг от друга конструкцией магистральной части: 1968 г. – 270-005, 1976 г. – 483, затем 483А, 483М, 483М-01, 483Л и ряд других. Кро- ме того, выпускались воздухораспределители жесткого типа № 388, 498.
   Все эти приборы можно переключить на порожний, средний и груженый режимы. Ряд воздухораспределителей (№ 483А-010, 483М-010, 483Л-010) имеют магистральную часть, выполненную в алюминиевом корпусе. Приборы 483Л и 483Л-010 предназначены для оснащения грузопассажирских локомотивов.

   В настоящее время в концепции воздухораспределителя должны быть предусмотрены:
   1 Автоматичность действия, то есть срабатывание тормозов при понижении давления в тормозной магистрали.
   2 Повышение скорости распространения тормозной волны. При пневматическом управлении тормозами должна быть реализована скорость тормозной волны, практически равная скорости звука в воздухе.
   3 Одновременность наполнения тормозных цилиндров и одинаковый темп повышения давления в них по длине поезда для уменьшения продольно-динамических усилий в поезде. Это достигается за счет различного темпа разрядки тормозной магистрали по длине поезда, выдержки определенного времени наполнения тормозных цилиндров (замедление наполнения цилиндров в голове поезда и ускорение в хвостовой части) и дополнительной разрядки тормозной магистрали при всех ступенях и полном служебном торможении.
   4 Одновременный отпуск тормозов в поезде за счет задержки наполнения золотниковой камеры воздухораспределителей головных вагонов на время распространения отпускной волны к хвосту поезда.
   5 Неистощимость воздухораспределителей, обеспечивающая поддержание давления в тормозных цилиндрах при утечках воздуха из них и рабочей камеры.
   6 Свойства мягкости воздухораспределителя, заключающегося в невозможности ступенчатого отпуска и несрабатывании при медленной разрядке.
   7 Обеспечение ускоренной разрядки тормозной магистрали каждым воздухораспределителем при экстренном торможении (по крайней мере на величину разрядки при полном служебном торможении) и начального наполнения тормозных цилиндров непосредственно из тормозной магистрали.
   8 Четкое срабатывание воздухораспределителей на торможение при снижении давления в тормозной магистрали темпом 0,36 МПа/мин (0,006 МПа/с) и быстрее и несрабатывание при темпе разрядки 0,03 МПа/мин (0,0005 МПа/с) и менее.
   9 Обеспечение устойчивой ступени торможения при снижении давления в грузовом поезде на 0,06 МПа соответствующим темпом.
   10 Сохранение работоспособности при зарядных давлениях от 0,3 до 0,8 МПа. В настоящее время грузовые приборы имеют рабочий диапазон давлений от 0,45 до 0,6 МПа.

   На рисунке 4.3 приведены схемы, представляющие концепцию воздухораспределителя, применяемого в настоящее время, как прибора, предназначенного для приведения в действие тормоза в зависимости от величины давления в тормозной магистрали поезда.
   В состав тормоза вагона входит тормозная магистраль 1, соединенная с компрессорной установкой на локомотиве, запасный резервуар ЗР, тормозной цилиндр ТЦ и воздухораспределитель, представляющий собой блок управляющих элементов 2 и клапанов: тормозного 3, выпускного 4 и клапана 5 питания запасного резервуара ЗР, а при прямодействующем тормозе – осуществляющего питание тормозного цилиндра ТЦ и подпитку резервуара ЗР (рисунок 4.3, г). Клапан 5 играет роль обратного клапана, препятствующего перетеканию сжатого воздуха из резервуара ЗР обратно в магистраль ТМ при снижении в ней давления. Блок управляющих элементов 2 может быть поршневого или диафрагменного типа, а клапанное устройство – золотникового, грибкового или поршневого типа.
   При поездном положении происходит отпуск тормоза соединением ТЦ с атмосферой и зарядка запасного резервуара из тормозной магистрали.
   При торможении происходит снижение давления в магистрали ТМ, которое вызывает переключение клапанов: в тормозном цилиндре давление повышается за счет воздуха, поступающего из резервуара ЗР.
   Величиной давления в ТЦ можно управлять, переключая воздухорас- пределитель в положение перекрыши. При этом в прямодействующем тор- мозе происходит подпитка запасного резервуара (см. рисунок 4.3, г).
   Основные отличия в действии и характеристиках грузовых и пассажирских воздухораспределителей определяются разницей в длине и массе поездов, а также условиями технического обслуживания тормозов в поездах. Время срабатывания пассажирских воздухораспределителей, как правило, меньше, чем грузовых.


Рисунок 4.3 – Схема действия воздухораспределителя:
1 – тормозная магистраль; 2 – исполнительное устройство; 3 – тормозной клапан;
4 – выпускной клапан; 5 – клапан питания запасного резервуара (обратный)


 4.2 Воздухораспределители пассажирских вагонов и локомотивов

   Характерной особенностью пассажирского вагона является сравнительно небольшая разница между тарой и весом с пассажирами. Исключение составляют вагоны пригородных поездов, предназначенные для перевозок большого числа пассажиров. Локомотивы в рабочем состоянии имеют практически постоянный вес. Поэтому пассажирские воздухораспределители имеют один режим торможения, и давление в тормозных цилиндрах зависит только от ступени торможения. При полном служебном и экстренном торможениях максимальная величина давления в цилиндре составляет 0,38–0,4 МПа. Для этого ТМ разряжают на 0,13–0,15 МПа при ПСТ или больше при ЭТ.
   Воздухораспределители работают при изменении давления сжатого воздуха в двух рабочих объемах – тормозной магистрали и запасном резервуаре, поэтому их относят к приборам двух давлений.
   С 1959 г. применяются воздухораспределители № 292, взаимозаменяемые по привалочному фланцу с тройными клапанами. В этих приборах реализован процесс дополнительной разрядки ТМ в камеру объемом 1 л, что позволяет ускорить процесс срабатывания тормозов в поезде и сделать его более надежным. В настоящее время выпускаются воздухораспределители № 292М, отличающиеся конструкцией некоторых узлов.

   Устройство воздухораспределителя. Прибор состоит из магистральной части, ускорителя экстренного торможения и крышки с камерой дополнительной разрядки (рисунок 4.4). Общая масса прибора около 21,0 кг.
   В магистральной части имеются две соосные расточки разных диаметров и одна расточка, расположенная под углом 90° к оси прибора и предназначенная для размещения переключателя режимов 16. В расточке большого диаметра запрессована поршневая втулка 7, а в расточке меньшего диаметра – золотниковая втулка 4. Обе втулки и втулка переключателя режимов выполнены из бронзы, а магистральный поршень 6 с хвостовиком – из латуни. Уплотнительное кольцо поршня – бронзовое. В последних сериях воздухораспределителя устанавливают резиновое кольцо, обеспечивающее плотность с обеих сторон.

   Золотниковая втулка имеет нижнюю плоскую поверхность, по которой может перемещаться магистральный золотник 2. Трущиеся поверхности втулки и золотника притерты друг к другу. Для обеспечения плотности прилегания притертых поверхностей на них наносят тонкий слой смазки ЖТ. К верхней поверхности золотника 2 притерт отсекательный золотник 5. В золотниках и в золотниковой втулке имеются каналы, которые при перемещениях могут совмещаться, соединяя различные объемы. Хвостовик магистрального поршня охватывает оба золотника, перемещая их относительно друг друга и относительно поверхности золотниковой втулки. Между хвостовиком магистрального поршня и отсекательным золотником имеется зазор около 1 мм, а между хвостовиком и большим золотником – 7,5 мм. Зазоры обеспечивают свободный ход поршня с хвостовиком относительно золотников. Этот ход необходим для частичного снижения чувствительности воздухораспределителя к колебаниям давления и обеспечения устойчивой работы в положении перекрыши. Каждый из золотников прижат к своему зеркалу пружиной: отсекательный – малый золотник – витой, а большой магистральный – лепестковой.


Рисунок 4.4 – Воздухораспределитель № 292М

   Крышка 8 прикреплена к корпусу 3 магистральной части через резиновую прокладку с помощью костыльковых болтов М12. В ней размещена камера дополнительной разрядки КДР объемом 1 л, сеточно-фетровый фильтр 9, выполненный в виде втулки из латунной сетки и тонкого слоя фетра, и буферный стержень с пружиной. С противоположной стороны хвостовик магистрального поршня упирается через подпружиненный буфер 1 в заглушку с центральным отверстием 9–9,5 мм, ведущим в запасный резервуар через сеточный фильтр.
   От золотниковой втулки через сеточный фильтр 17 к тормозному цилиндру ведет канал, через который происходит наполнение цилиндра при служебном и экстренном торможениях и выход воздуха к зеркалу золотника и в атмосферу при отпуске.
   Очистка воздуха, поступающего из тормозной магистрали ТМ, осуществляется фильтром 10 на отводе от магистрального воздухопровода и многослойным фильтром 9, расположенным в полости камеры дополнительной разрядки КДР.
   Пробка 16 переключателя режимов имеет несколько отверстий разного диаметра для пропуска воздуха в тормозной цилиндр при экстренном торможении и отпуска тормоза в поездах различной длины. Обозначение положений пробки отлитыми буквами на корпусе воздухораспределителя: Д – ручка вправо – длинносоставный поезд (более 20 вагонов); К – ручка вертикально вниз – для поездов нормальной длины; УВ – ручка влево – ускоритель выключен при длинносоставном поезде.

   Воздухораспределители № 292-001 имеют конструкцию режимного переключателя, коническая пробка которого изготовлена из латуни и притерта к поверхности втулки (рисунок 4.5).


 Рисунок 4.5 – Режимный переключатель

   В нижней части воздухораспределителя через резиновую прокладку (см. рисунок 4.4) прикреплен корпус 11 ускорителя экстренного торможения с подводящей трубой от тормозной магистрали. В состав ускорителя входит поршень 15, нагруженный сверху пружиной. Поршень снизу имеет зацеп, которым он может подхватывать атмосферный клапан 12 для экстренной разрядки тормозной магистрали, когда воздух выходит из полости над поршнем 15 в тормозной цилиндр через переключательную пробку 16 и выемку в главном золотнике 2.

   В поршне 15 имеется отверстие 13 диаметром 0,8 мм для наполнения воздухом полости над ним при зарядке тормоза. Разрядка тормозной магистрали при этом не происходит, так как между зацепом и клапаном 12 имеется зазор 3,5 мм. Ускорительный поршень 15 приподнимается, пропуская воздух в полость над поршнем, и сразу садится на уплотнение 14.
   Отключение воздухораспределителя от тормозной магистрали производится разобщительным краном, устанавливаемым на трубопроводе, присоединяемом к отводу от корпуса 11 ускорителя экстренного торможения.

   Зарядка тормоза (рисунок 4.6 (одинаковая нумерация позиций на рисунках 4.4, 4.6–4.8)). При повышении давления в тормозной магистрали поезда более быстрым темпом растет давление в тормозной системе головных вагонов, ближе расположенных к локомотиву. Сжатый воздух поступает через патрубок 11 и фильтры 10 и 9 в магистральную камеру, передвигая поршень с хвостовиком влево. Одновременно перемещаются малый 5 и большой 2 золотники.


Рисунок 4.6 – Схема воздухораспределителя № 292 (зарядка и отпуск)

   Магистральный поршень притирочным пояском прижимается к торцу золотниковой втулки 4. Из магистральной камеры через три отверстия ∅ 1,25 мм площадью 3,68 мм2 в поршневой втулке и отверстие ∅ 2 мм площадью 3,14 мм2 в притирочном пояске сжатый воздух проходит в золотниковую камеру ЗК и далее через буфер 1 и отверстие ∅ 9 мм – в запасный резервуар. Три отверстия ∅ 1,25 мм вместо одного выполнены для более надежной работы уплотнения и с целью уменьшения хода поршня 6, необходимого для сообщения магистральной и золотниковой камер, так как равновеликое отверстие будет иметь диаметр 2,165 мм, и ход поршня увеличится примерно на 1 мм.

   В хвостовых вагонах, где давление в ТМ повышается медленнее, у магистрального поршня 6 не хватает силы сжать пружину левого (по чертежу) буфера. Между притирочным пояском поршня и торцом золотниковой втулки остается зазор, площадь которого больше площади отверстия ∅ 2 мм. Поэтому в хвостовых вагонах время наполнения ЗР лимитируют три отверстия ∅ 1,25 мм. По мере наполнения ЗР и повышения давления в нем процесс перетекания воздуха в головных вагонах становится таким же, как и в хвостовых. Время наполнения запасных резервуаров по длине поезда выравнивается и составляет 130–180 с. В составе поезда зарядка запасных резервуаров может проходить несколько медленнее.
   Одновременно через патрубок воздух из тормозной магистрали поступает под поршень 15, и, поскольку давление повышается, поршень, сжимая пружину, поднимается на высоту менее 3,5 мм, не поднимая атмосферный клапан 12. Через некоторое время совместным усилием пружины и от давления сжатого воздуха, поступившего через отверстие13 диаметром 0,8 мм, поршень 15 садится на резиновое кольцо 14. Таким образом, происходит зарядка срывной камеры над поршнем.
   Если воздухораспределитель включается в поезде с заряженной тормозной системой, то давлением воздуха поршень 15 поднимается на высоту более 3,5 мм и поднимает атмосферный клапан 12, с резким шумом выпуская порцию воздуха в атмосферу. Затем поршень 15 садится на резиновое кольцо 14 под совместным действием пружины и давления сжатого воздуха, поступившего в полость над поршнем.
   Поскольку зарядка камеры над поршнем происходит с поступлением воздуха через переключатель режимов, то при нахождении пробки 16 в положении УВ воздух под главный золотник 2 не поступает.
  При зарядке тормоз будет отпущен, так как тормозной цилиндр каналом 17 сообщен с атмосферой через переключательную пробку 16 и большой золотник. Камера дополнительной разрядки КДР также сообщена с атмосферой через магистральный 2 и отсекательный 5 золотники. После окончания зарядки в запасном резервуаре устанавливается такое же давление, как и в тормозной магистрали – 0,5–0,52 МПа.

   Медленная разрядка. Этот процесс необходим, если зарядка тормоза происходила повышенным давлением, а затем в тормозной магистрали установилось нормальное зарядное давление.
   Способность воздухораспределителя при медленной разрядке темпом до 0,05 МПа/мин не приходить в действие называется мягкостью тормоза. Это свойство реализуется при переходе на пониженное зарядное давление или позволяет приводить систему к нормальному давлению при возможной перезарядке запасного резервуара. Воздух из ЗР перетекает обратно в ТМ че4.2 Воздухораспределители пассажирских вагонов и локомотивов 165 рез отверстие ∅ 9 мм, золотниковую камеру, три отверстия ∅ 1,25 мм и многослойный фильтр.
   Полость над поршнем 15 (см. рисунок 4.6) ускорителя экстренного торможения остается заряженной, но никакого влияния на работу воздухораспределителя это не оказывает. Постепенно через имеющиеся неплотности в золотниковой системе и пробке воздух вытекает из полости над поршнем в атмосферу и давление выравнивается.

   Служебное торможение (рисунок 4.7). Когда давление в тормозной магистрали понижается темпом 0,010–0,015 МПа/c на величину 0,13–0,15 МПа, происходит полное служебное торможение.


Рисунок 4.7 – Схема воздухораспределителя № 292 (служебное торможение)

   Воздухораспределитель рассчитан на пределы снижения давления в тормозной магистрали темпом 0,006–0,060 МПа в секунду, поэтому при нормальной работе тормозной системы поезда происходит уверенное срабатывание его на торможение, так как воздух из камеры ЗК и запасного резервуара не успевает перетекать в камеру МК. Магистральный поршень пере- мещается вправо на величину холостого хода 7,5 мм, не передвигая главный золотник. Три отверстия ∅ 1,25 мм остаются за поршнем, и сообщение магистральной МК и золотниковой ЗК камер прекращается. Одновременно открывается сообщение тормозной магистрали с камерой дополнительной разрядки КДР через отверстие в главном 2 и отсекательном 5 золотниках. Происходит дополнительная разрядка тормозной магистрали на величину 0,025–0,030 МПа в камеру КДР, что вызывает дальнейшее перемещение поршня вместе с золотниками 2 и 5 вправо, до касания его с хвостовиком буфера, поджатого пружиной с усилием 100 Н (10 кгс) к бурту крышки камеры КДР. При служебных торможениях у магистрального поршня не хватает силы, чтобы сжать пружину, и он останавливается. Кроме того, дополнительная разрядка магистрали обеспечивает уверенное срабатывание на торможение воздухораспределителя на следующем вагоне и достижение тормозной волной конечного вагона в поезде любой длины.
   Воздух из запасного резервуара через отверстие ∅ 9 мм и открытый Z-образный канал а в главном золотнике поступает в тормозной цилиндр. Перетекание воздуха продолжается до тех пор, пока давление в ЗР и золотниковой камере не станет ниже (меньше), чем в камере М и в связанной с ней тормозной магистрали, примерно на 0,01 МПа. Тогда поршень МП сдвинется назад, перекрывая отсекательным золотником Z-образный канал и поступление воздуха в тормозной цилиндр. Давление в ТЦ при полном служебном торможении – 0,38–0,4 МПа. Оно зависит от объема тормозного цилиндра и величины выхода штока.
   Снижение давления в тормозной магистрали на меньшую величину, чем при полном служебном торможении, но не менее 0,03 МПа, приведет к частичной разрядке резервуара ЗР и, соответственно, меньшему давлению в ТЦ. Произойдет ступень торможения. Величина давления в ТЦ при ступени торможения зависит от глубины разрядки и объемов резервуара ЗР и тормозного цилиндра. При меньшей величине разрядки торможение не произойдет, так как перемещению золотников препятствует сила трения, а также утечки воздуха через зазоры в золотниковой системе. После ступени торможения или полного служебного торможения устойчивость перекрыши обеспечивается наличием холостого хода отсекательного золотника.
   При дальнейшем ступенчатом снижении давления в магистрали ТМ (следующей ступени торможения) можно получить нарастающую величину давления в тормозном цилиндре, пока она не достигнет величины давления в ТЦ при полном служебном торможении. Скорость распространения тор- мозной волны при служебном торможении – не менее 120 м/с. 
   Следует обратить внимание, что подпитки запасного резервуара из тормозной магистрали в процессе торможения нет, поскольку тормоз непрямо- действующий.

   Экстренное торможение (рисунок 4.8) происходит при интенсивной разрядке тормозной магистрали темпом 0,08 МПа/с и более на глубину не менее 0,04 МПа. Необходимо, чтобы произошло быстрое наполнение тормозного цилиндра сжатым воздухом до максимального давления. Это достигается тем, что магистральный поршень, перемещаясь вправо до упора в прокладку на величину примерно 24 мм, сжимает пружину правого буфера и торцовым выступом прижимается к прокладке, расположенной между камерой КДР и магистральной МК. Система золотников при этом располагается таким образом, что камера над ускорительным поршнем 15 через переключательную пробку 16 и выемку b в главном золотнике 2 сообщается с тормозным цилиндром и быстро разряжается, поскольку в полости перед поршнем тормозного цилиндра пока что атмосферное давление. В тормозной магистрали давление еще около 0,45 МПа, то есть не успело понизиться на значительную величину, поэтому ускорительный поршень 15 резко поднимается, преодолевая зазор 3,5 мм, сжимая пружину и увлекая за собой срывной (атмосферный) клапан 12. Происходит быстрая разрядка тормозной магистрали с выбросом в атмосферу нескольких литров сжатого воздуха, и поршень 15 снова садится на свое седло под действием пружины. Клапан 12 закрывает выход в атмосферу. Экстренная разрядка тормозной магистрали в пределах одного вагона приводит к срабатыванию ускорителей в следующем вагоне, и так до хвоста поезда.
   Поскольку золотники переместились вправо вместе с магистральным поршнем, открывается канал, ведущий в тормозной цилиндр через переключательную пробку 16 и фильтр 17. Таким образом, происходит разрядка запасного резервуара в тормозной цилиндр, пока давление в ЗР и ТЦ не выравняется.
   Отверстие в переключательной пробке 16 имеет диаметр 5,5 мм, поэтому наполнение тормозного цилиндра в поезде нормальной длины до 20 вагонов при экстренном торможении происходит за 5–7 с. При переключении переключательной пробки на режим Д длинносоставного поезда или на режим УВ с выключенным ускорителем наполнение тормозного цилиндра идет через отверстия ∅ 2,5 мм за 12–16 с. Давление в тормозном цилиндре за это время составляет 0,35 МПа.
   Такая конструкция ускорительной части воздухораспределителя позволяет достигнуть скорости тормозной волны до 200 м/с.
   Кольцевой бурт на торце магистрального поршня 6 (см. рисунок 4.6) обеспечивает плотный контакт с резиновой прокладкой, размещенной между крышкой 8 и магистральной частью 3. Поэтому при экстренной полной разрядке тормозной магистрали прегражден выход воздуху из резервуара ЗР и камеры ЗК в тормозную магистраль и отпуск тормоза.


Рисунок 4.8 – Схема воздухораспределителя № 292 (экстренное торможение)

   Величина давления в тормозном цилиндре зависит от его объема и объема запасного резервуара, поэтому при изменении хода поршня тормозного цилиндра будет меняться и давление pтц . В частности, при установке композиционных тормозных колодок с уменьшением передаточного числа рычажной передачи уменьшается выход штока и соответственно уменьшится объем рабочей полости тормозного цилиндра. Давление в тормозном цилиндре окажется выше. Для того, чтобы уменьшить зависимость pтц от выхода штока, устанавливается хомут, позволяющий искусственно увеличить объем рабочей полости тормозного цилиндра и несколько уменьшить дав- ление в нем при торможении.

   Отпуск тормоза (см. рисунок 4.6). После служебного торможения достаточно повысить давление в тормозной магистрали на 0,010–0,015 МПа и магистральный поршень 6 вместе с золотниками 5 и 2 переместится влево до упора хвостовиком в подпружиненный буфер 1. Воздух из тормозного цилиндра вытекает в атмосферу через втулку переключательного клапана 16, затем к золотниковой втулке и по выемке в ней. Время полного отпуска до давления 0,04 МПа (выпуска воздуха из тормозного цилиндра в атмосферу) определяется диаметром дроссельных отверстий в переключательном клапане в зависимости от установленного режима. На режиме К выпуск воздуха из тормозного цилиндра через канал ∅ 5,5 мм происходит за 9–12 с, на режиме Д и УВ через отверстие ∅ 3 мм – за 19–24 с.

   Воздухораспределители № 292-001 (292М) имеют определенные достоинства, благодаря которым они длительное время находятся в эксплуатации:
   1 Дополнительная разрядка тормозной магистрали при служебном торможении (в камеру дополнительной разрядки) и эффективная разрядка в атмосферу через клапан 12 (при ЭТ) обеспечивают скорость тормозной волны 120 м/с при служебном торможении и до 200 м/с – при экстренном торможении.
   2 Благодаря наличию коротко- и длинносоставного режимов обеспечивается плавность торможения в поездах различной длины.
   3 Выравнивание зарядки запасных резервуаров по длине поезда. Время зарядки – 160–180 с.
   4 Возможность выдержки ручки крана машиниста в I положении без перегрузки запасных резервуаров в голове поезда.
   5 Хорошая очистка воздуха, поступающего в воздухораспределитель, тремя сетками и фильтром.

   Недостатки, выявившиеся в процессе эксплуатации:
   1 Непрямодействие – отсутствие подзарядки запасных резервуаров в процессе торможения, что может привести к истощению тормозов. На рисунке 4.9 приведена схема подключения воздухораспределителя № 292, обеспечивающая неистощимость тормоза при исправной системе обеспечения сжатым воздухом.
   2 Невозможность ступенчатого отпуска.
   3 Зависимость давления в тормозном цилиндре от величины выхода штока тормозного цилиндра. Схема, показанная на рисунке 4.8, позволяет избавиться от этого недостатка.
   4 Большое количество притираемых деталей из цветного металла в золотниково-поршневой конструкции. Современные воздухораспределители имеют управляющие системы из клапанно-диафрагменных конструкций.


 Рисунок 4.9 – Обеспечение неистощимости тормоза пассажирского вагона с воздухораспределителем № 292:
 ДР – дополнительный резервуар; РР – рабочий резервуар; РД – реле давления;
КР – кран разобщительный; ОК – обратный клапан

 Для улучшения характеристик воздухораспределителей пассажирского типа № 292 они подвергались частичной модернизации:
   – на лепестковой пружине магистрального золотника устанавливались ролики, уменьшающие сопротивление переме- щению золотника;
   – магистральный поршень уплотнялся резиновым кольцом с разжимной пружиной вместо латунного кольца;
   – переключатель режимов выполнен в виде стержня с резиновыми уплотнительными кольцами вместо конической бронзовой пробки.

   Для пассажирского подвиж- ного состава Московский тормозной завод (МТЗ «Трансмаш») разработал воздухораспределитель № 242 клапанно-диафрагменной конструкции, который показал хорошие результа- ты после испытаний в различных климатических условиях.


 4.3 Воздухораспределители грузового типа

   Необходимость создания тормозных приборов, предназначенных для грузовых вагонов, определяется условиями вождения грузовых поездов. Наличие автосцепных устройств позволяет значительно увеличить длину и массу поездов, которые при управлении с головы поезда достигают 100 вагонов и более массой до 9000 т. Электропневматическое управление тормозами в грузовых поездах распространения не получило, хотя такие системы разработаны и применяются. Поэтому воздухораспределители грузовых вагонов должны обладать особыми свойствами, обеспечивающими допустимую по прочности автосцепных устройств скорость распространения тормозной волны, а также соответствующую длину тормозных путей.

   Воздухораспределитель № 270-006 применяется в короткосоставных поездах до 20 четырехосных грузовых вагонов и на единицах моторельсового транспорта, в частности, на путевых машинах Калужского завода. Имеет однокамерный резервуар объемом 4,5 л.
   В настоящее время на железных дорогах бывшего СССР используются главным образом воздухораспределители серии 483 различных модификаций – 483М, 483М-1, 483А. Заводом «Трансмаш» разработаны воздухораспределители 483П и 483Пэл, предназначенные для вагонов, курсирующих в скоростных грузовых поездах (при скорости 140 км/ч и выше). Прибор 483Пэл может работать в системе электропневматического тормоза.
   Для вагонов нового поколения лучшим воздухораспределителем считается № 483А. Он принят к серийному производству для грузовых вагонов.


 Рисунок 4.10 – Воздухораспределитель № 270-005-1

   Воздухораспределитель № 483 входит в состав типажного ряда, то есть имеет одинаковые или различные, но взаимозаменяемые узлы, с другими приборами, что дает возможность создавать более совершенные устройства, не меняя схему присоединения их в тормозной системе. Все конструктивные изменения воздухораспределителя производились без существенных изменений главной части № 270-023 и двухкамерного резервуара № 295-001.
   Воздухораспределители грузового типа имеют блочную конструкцию и состоят из трех основных частей (рис. 4.10):
   – двухкамерного резервуара 3 с переключателем 6 грузовых режимов торможения;
   – магистральной части 4 с переключателем 5 равнинного и горного режимов для изменения режима отпуска тормозов и клапаном мягкости (имеется в приборе № 483);
   – главной части 1 с отпускным клапаном 7 и клапаном 2 зарядки запасного резервуара.
   Установка горного режима позволяет получить ступенчатый отпуск тормозов вагона. В фазе рабочей готовности воздухораспределителя сжатый воздух из тормозной магистрали ТМ наполняет магистральную МК, а также золотниковую ЗК и рабочую РК камеры. Одновременно происходит наполнение сжатым воздухом запасного резервуара через обратный клапан 2.
   – магистральной части 4 с переключателем 5 равнинного и горного режимов для изменения режима отпуска тормозов и клапаном мягкости (имеется в приборе № 483);
   – главной части 1 с отпускным клапаном 7 и клапаном 2 зарядки запасного резервуара.
   Установка горного режима позволяет получить ступенчатый отпуск тормозов вагона.
   В фазе рабочей готовности воздухораспределителя сжатый воздух из тормозной магистрали ТМ наполняет магистральную МК, а также золотниковую ЗК и рабочую РК камеры. Одновременно происходит наполнение сжатым воздухом запасного резервуара через обратный клапан 2.

   В настоящее время МТЗ «Трансмаш» выпустил образцы воздухораспределителей № 483А с монтажом магистральной и главной частей на специальной панели, на которой закрепляется рабочая и золотниковая камеры (рисунок 4.11). Магистральная часть № 483Б.010 нового воздухораспределителя, главная часть № 483.400 и камера-кронштейн № 180 устанавливаются в разрез тормозной магистрали без тройника и отводной трубы с помощью безрезьбовых трубных соединений. Вертикальное расположение магистральной части позволяет уменьшить влияние продольных динамических усилий, действующих на вагон. Разобщительный кран размещен на камере-кронштейне.


 Рисунок 4.11 – Компоновка воздухораспределителя с раздельным расположением основных узлов:
 1 – разобщительный кран; 2 – камера- кронштейн № 180; 3 – тормозная магистраль;
4 – главная часть № 483.400; 5 – магистральная часть 5 № 483.010

   Двухкамерный резервуар (рисунок 4.12). В его корпусе размещены: сверху – рабочая камера РК объемом 6 л и снизу – золотниковая ЗК (4,5 л).


 Рисунок 4.12 – Двухкамерный резервуар № 295

   В атмосферной полости расположен режимный переключатель 5 в виде валика с эксцентриком. Валик предназначен для переключения режимов воздухораспределителя – груженый (Г), средний (С) и порожний (П), которое производится подпружиненной ручкой 6. В резервуар заделаны штуцеры 2 диаметром 3 4′′ для подсоединения тормозной магистрали М, тормозного цилиндра ТЦ и запасного резервуара ЗР. Очистка воздуха, поступающего в магистральную камеру через штуцер М, осуществляется сеточнофетровым фильтром 3. Двухкамерный резервуар закреплен на раме вагона четырьмя болтами М20 (7) и демонтируется только при наличии неисправностей или при капитальном ремонте вагона. В резервуаре имеются технологические отверстия 1, 4, 8, закрытые заглушками (5 отверстий).

   Главная часть воздухораспределителя (рисунок 4.13) крепится к двухкамерному резервуару через резиновую прокладку с отверстиями для прохода воздуха. В конструкции главной части характерным является отсутствие притертых деталей.


Рисунок 4.13 – Главная часть № 270-023 воздухораспределителей № 270-002, 270-005 и 483

   В корпусе 6 запрессованы две латунные втулки – втулка полого штока 17 и седло 9 обратного клапана 8, постоянно закрытого заглушкой 7. Обратный клапан служит для зарядки запасного резервуара ЗР на всех режимах работы и обеспечивает прямодействие и неистощимость воздухораспределителя. Регулирование времени зарядки резервуара ЗР осуществляется калиброванным отверстием диаметром 1,1–1,3 мм в ниппеле, запрессованном в магистральный канал. При включении воздухораспределителя в заряженную тормозную систему поезда, которое осуществляют открытием разобщительного крана № 372 на магистральном отростке, время зарядки ЗР объемом 78 л составляет около 5 мин.
   В крышке 5 главной части смонтирован выпускной клапан 3, который служит для отпуска заторможенного воздухораспределителя вручную, путем сообщения рабочей камеры с атмосферой через втулку 2 при нажатии на ручку 1 в любую сторону. Главный поршень 4 диаметром 109,5 мм уплотнен манжетой, имеет два фетровых кольца для смазки трущихся поверхностей. Между главным поршнем и корпусом установлена пружина 18, имеющая предварительное сжатие 200 Н (20 кгс). Шток 19 главного поршня выполняет роль золотника. Каналы, ведущие из внутренней расточки штока, разделяются шестью уплотнительными манжетами. Четыре отверстия в штоке диаметром по 3 мм и одно диаметром 1,7 мм служат для подачи сжатого воздуха в тормозную камеру ТК и затем в тормозной цилиндр в процессе его наполнения.
   В расточке полого штока расположен клапан 16, прижимаемый пружиной и давлением сжатого воздуха к седлу, размещенному на конце штока. Клапан служит для подачи воздуха в камеру ТК. Уравнительный поршень 10 расположен в корпусе 6 главной части, в который ввернута режимная упорка 14. Внутрь ее вставлена упорка 15 с фиксатором 13 режимного переключателя давления в ТЦ.
   Направляющими уравнительного поршня 10 служат втулка 17 полого штока 19 и расточка в правой части корпуса. Поршень 10 поджат режимными пружинами 11 и 12. Большая пружина 11 включена постоянно, а малая 12 включается частью своего усилия на режиме С и полностью на режиме Г. Включение пружины происходит при вращении режимного валика с эксцентриком.
   В штоке уравнительного поршня имеется сквозной канал ∅ 2,8 мм, связывающий тормозную камеру ТК и атмосферную полость Ат внутри двухкамерного резервуара.
   Золотниковая ЗК и рабочая РК камеры могут сообщаться через отверстие 20 ∅ 0,5 мм в стенке цилиндра главного поршня 4.
   В процессе эксплуатации прибора производилась модернизация главной части. В частности, разработана диафрагменная конструкция вместо главного поршня и, соответственно, клапан вместо отверстия ∅ 0,5 мм в камеру РК. 
   Обратный клапан в резервуар ЗР выполнен без возвратной пружинки, благодаря чему повышается давление в ЗР на 0,01 МПа (0,1 кгс/см2). Ряд деталей главной части выполнен из алюминиевых сплавов. Такая главная часть выпускалась с 1980 г. под № 466 (рисунок 4.14). Ее масса – 5,6 кг против 12,5 кг главной части 270-023.


Рисунок 4.14 – Главная часть № 466-110:
1 – упор; 2 – обратный клапан; 3 – левый диск; 4 – крышка; 5 – главная диафрагма; 6 – большая пружина; 7 – малая пружина; 8 – манжеты;
9 – седло тормозного клапана; 10 – клапан тормоз- ной; 11 – корпус; 12 – уравнительный поршень; 13 – малая режимная пружина;
14 – малая упорка; 15 – большая упорка; 16 – большая режимная пружина; 17 – полый шток; 18 – толкатель; 19 – правый диск

   Особенность главной части № 466 – применение главной диафрагмы 5, которая с направляющими алюминиевыми дисками закреплена между крышкой и корпусом вместо поршня. Пружина 6, действующая на диафрагму, дополнена пружиной 7, включающейся через буфер после небольшого прогиба диафрагмы. Этот прогиб приводит к перемещению полого штока, прекращающего дополнительную разрядку тормозной магистрали.
   Полый шток 17 выполнен составным (на резьбовых соединениях) для удобства постановки и снятия шести манжет. Хвостовик штока не имеет жесткой связи с диском диафрагмы.
   Для зарядки рабочей камеры РК имеются отверстие ∅ 0,5 мм в правом диске 19 и обратный клапан 2.
   Действие главной части № 466 аналогично действию главной части № 270-023, однако она имеет повышенную чувствительность к отпуску, на зарядку и торможение из-за отсутствия главного поршня и силы трения его по стенкам корпуса.
   Новая главная часть № 483-400 обеспечивает полную взаимозаменяемость с главной частью № 270.023. Она отличается применением латунных втулок для внутренних поверхностей, допускаемым уменьшением на 2 единицы количества манжет на штоке и уменьшением их диаметра до 10,5 мм вместо 23 мм.

   Магистральная часть № 483-010 (рисунок 4.15) реагирует на измене- ние давления в магистрали ТМ и управляет работой главной части воздухораспределителя, которая производит наполнение или разрядку тормозного цилиндра. Она состоит из следующих основных узлов: корпуса 1, крышки 6, разделенных резиновой диафрагмой 7, и клапана мягкости, смонтированного на корпусе. На рисунках 4.15–4.17 принята одна нумерация деталей. В крышке размещен переключатель режимов: равнинный Р – горный Г.
   Резиновая диафрагма 7 зажата между двумя алюминиевыми шайбами 5 и 8, которые соединяются на резьбе. Правая шайба 8 нагружена пружиной 9 с усилием 15–20 Н (1,5–2,0 кгс). Внутри шайб расположен подпружиненный плунжер 10, в торец которого упирается толкатель 24. Другим (левым) концом толкатель может контактировать с подпружиненным клапаном 29 дополнительной разрядки. Отверстие 13 диаметром 0,3 мм сверлилось в плунжере до 1981 г.


Рисунок 4.15 – Магистральная часть № 483-010

   В торцовом отростке крышки смонтировано устройство равнинного и горного режимов, аналогичное применявшемуся ранее в воздухораспределителях № 270-002 и 270-005. Оно состоит из резиновой диафрагмы 20, пластмассового колпачка 19, в который упираются большая и малая пружины 17 и 18, упорки 16 с винтовой прорезью и ручки для переключения режимов. При установке горного режима ручка поворачивается вверх, шип, входящий в винтовую прорезь (на чертеже не показан), перемещает упорку 16 влево, при этом сжимаются пружины, воздействуя на пластмассовый колпачок 19 и резиновую диафрагму 20.
   Сверху в корпусе (рисунок 4.16, а) запрессована втулка 38 с клапаном мягкости, который состоит из подпружиненного корпуса 36 с резиновой манжетой 37 и закрепленной на корпусе резиновой диафрагмы 35. Клапан мягкости поджат пружиной 34 и закрыт винтовым колпачком 33.


Рисунок 4.16 – Клапаны мягкости магистральных частей:
а – 483М.010; б – 483А и 483А-01

   В настоящее время выпускаются магистральные части к воздухораспределителям № 483А и 483А-01 с клапаном мягкости (см. рисунок 4.16), обеспечивающие повышенную стабильность работы тормоза при малых ступенях торможения и открытие клапана мягкости при перепаде давлений между камерами РК и ЗК менее 0,015 МПа, благодаря чему улучшаются характеристики мягкости при медленном снижении магистрального давления. Полость над диафрагмой клапана соединена с каналом дополнительной разрядки (ДР). Открытый клапан сообщает магистральную камеру МК и золотниковую ЗК. Открывается клапан под избыточным давлением со стороны магистрали МК и камеры ЗК через отверстие 40 ∅ 0,9 мм (ранее было 0,65 мм) и канал 39.
   Слева от магистральной (главной) диафрагмы 7 (см. рисунок 4.15) в корпусе расположен узел, состоящий из трех седел 2, 3, 4 с двумя подгруженными клапанами 29 и 30. Один клапан 29 ведет в канал дополнительной разрядки, а другой (30) – в атмосферу. В большом седле имеется манжета 14 с подпружиненным кольцом, выполняющая две функции – уплотнение хвостовика левой шайбы 5 магистральной (главной) диафрагмы и обратный клапан. Полость клапана 30 закрыта колпачком 31 с атмосферным отверстием 32 диаметром 0,9 мм.
   В крышку 6 магистральной части изнутри ввинчено седло 22, в котором имеется отверстие 21 ∅ 0,6 мм, соединяющее полость РК с рабочей камерой двухкамерного резервуара. В седле 22 установлена манжета 23 плунжера 10, которая закреплена шайбой и пружинным кольцом. Плунжер 10 имеет центральное отверстие 11 диаметром 2 мм, сообщенное с ним отверстие 13 и два отверстия 14 и 15 диаметром по 0,8 мм. В торцевой части плунжера заделано уплотнительное резиновое кольцо 12.
   В большом седле 4, ввинченном в корпус магистральной части, имеется манжета 26 с подпружиненным кольцом 28, выполняющая две функции – уплотнение хвостовика левой шайбы 5 магистральной диафрагмы и функцию обратного клапана – ускорителя торможения.
   Два отверстия 27 диаметром по 1 мм в трубчатом (плунжерном) хвостовике левого диска 5 диафрагмы и отверстия 11 и 13 в плунжере предназначены для поступления воздуха в полость К, а из нее – в золотниковую камеру ЗК через отверстия 15 и 14 при зарядке ЗК.
   Характерной особенностью магистральных частей воздухораспределителей 270-005 и 483 является отсутствие ускорителей экстренного торможения, которыми оборудованы приборы 270-002. Они были выключены на этих приборах и больше не применяются, поскольку наблюдались случаи самопроизвольного срабатывания ускорителей в пунктах формирования поездов и в пути следования.

   Зарядка тормоза. Зарядка заключается в наполнении сжатым воздухом запасного резервуара ЗР, магистральной, золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя (см. рисунки 4.15, 4.17 и 4.18).
   При зарядке резервуара ЗР воздух из тормозной магистрали поступает через фильтр, калиброванное отверстие 41 ø 1,3 мм, обратный клапан 45 и подводящую трубку 3 4′′ в ЗР. Время зарядки резервуара объемом 78 л при полностью заряженной тормозной магистрали составляет примерно 5 мин. 


Рисунок 4.17– Схема воздухораспределителя № 483 при зарядке

   Давление воздуха в магистрали ТМ и резервуаре ЗР в конце зарядки практически одинаково.
   В магистральную камеру МК воздух поступает через фильтр. Давление в камере быстро повышается, и главная диафрагма 7, преодолевая усилие пружины 9, отклоняется вправо до упора торца диска 8 в сальниковое седло 22, перемещая одновременно плунжер 10. Через два отверстия 25 в большом седле 4 левого диска 5 диафрагмы и отверстия 27 в хвостовике воздух проходит к торцу плунжера 10, а затем через осевое отверстие 11 ∅ 2 мм и дроссельное отверстие 13 ∅ 0,8 мм в плунжере попадает в полости К и РК перед режимной диафрагмой 20 и далее через отверстия 15 и 14 – в золотниковую камеру ЗК. Отверстие 14 постоянно остается соединенным с полостью ЗК (см. рисунок 4.15). Таким образом, создается путь для повышения давления в полости ЗК магистральной части, откуда воздух поступает в золотниковую камеру ЗК двухкамерного резервуара объемом 4,5 л и в полость ЗК главной части объемом 0,9 л. Суммарный объем камеры и полостей ЗК составляет около 6 л.
   Зарядка рабочей камеры осуществляется из камеры ЗК в главной части через отверстие 44 диаметром 0,5 мм. На горном режиме это единственный путь зарядки камеры РК.
   На равнинном режиме, после повышения давления в РК до 0,2–0,32 МПа, когда диафрагма 20 магистральной части, сжимая пружины 18 и 17, отодвинет пластмассовый колпачок 19, открывается второй путь зарядки камеры РК через отверстие 21 ∅ 0,6 мм в седле 22 из полости К.
   При давлении в камере ЗК 0,35–0,4 МПа открывается второй путь для ее зарядки из магистральной камеры МК через клапан мягкости с отверстием 40 диаметром 0,65 мм. По мере выравнивания давлений в тормозной магистрали (камера МК) и камере ЗК главная диафрагма 7 смещается влево, перекрывая манжетой 23 и манжетой двух функций 26 сообщение МК и ЗК, которое теперь осуществляется только через клапан мягкости.
   После окончания зарядки давления в МК, ЗР и РК выравниваются, и магистральная диафрагма 7 под действием пружины 9 смещается влево до упора в большое седло, а толкатель 24 при этом упирается в клапан дополнительной разрядки 29.
   В конструкции воздухораспределителя № 483А изменен орган мягкости (см. рисунок 4.16), и зарядное отверстие золотниковой камеры перекрывается в результате разницы давлений в золотниковой и рабочей камерах, действующей на диафрагму узла мягкости. У приборов № 483 и 483М действует давление из канала дополнительной разрядки.

   Медленная разрядка (мягкость воздухораспределителя – нечувствительность к медленной разрядке) осуществляется в случае возможной перезарядки тормозной магистрали при отпуске положением I ручки крана машиниста и последующего перехода на нормальное зарядное давление, когда в положении II кран машиниста ликвидирует сверхзарядку темпом 0,02 МПа/мин. Вместе с магистралью ТМ медленно разряжается воздухораспределитель, не срабатывая на торможение, то есть проявляется свойство мягкости тормоза. При этом к нормальному зарядному давлению должны перейти камеры МК, ЗК и РК.
   Запасный резервуар сохраняет повышенное зарядное давление, которое может понижаться в нем до нормы из-за возможных утечек воздуха через возможные неплотности в тормозной системе при снижении давления в магистрали ТМ. В дальнейшем, в случае понижения давления в резервуаре ЗР через обратный клапан 45 будет происходить его пополнение из магистрали ТМ.
   Из рабочей камеры РК в камеру ЗК воздух перетекает через отверстие 44 диаметром 0,5 мм в главной части воздухораспределителя, а из камеры ЗК – в камеру МК и далее в магистраль ТМ через открытый клапан мягкости и отверстие 40 диаметром 0,65 мм. Это происходит при разрядке магистрали ТМ темпом до 0,024 МПа/мин. Таким образом поддерживается ступень мягкости.
   Если давление в камере ЗК уменьшается до величины около 0,35 МПа, клапан мягкости 36 закроет канал 39 под действием своей пружины 34 (см. рисунок 4.16). Однако ликвидация сверхзарядки в тормозной магистрали происходит только через клапан мягкости, поскольку нормальное зарядное давление – не менее 0,5 МПа.
   При более быстром снижении давления в тормозной магистрали темпом до 0,12 МПа/мин воздух не успевает перетекать в магистраль через клапан мягкости и отверстие 40. Магистральная диафрагма 7 отклоняется влево и толкателем 24 приоткрывает клапан 29 дополнительной разрядки. Воздух из камеры ЗК перетекает в главную часть воздухораспределителя через каналы ДР и 46 и попадает в тормозную камеру ТК, которая сообщена с атмосферой через канал 47 в уравнительном поршне. В полости между клапанам 29 и манжетой 26 может установиться давление на 0,15–0,20 МПа ниже, чем в тормозной магистрали, благодаря чему ускоряется разрядка камер РК и ЗК и повышается мягкость действия. Кроме того, это способствует более быстрому снижению давления в тормозной магистрали без срабатывания воздухораспределителей на торможение.

   Поездное положение. После зарядки золотниковой камеры ЗК воздухораспределителя происходит перемещение магистральной диафрагмы 7 (см. рисунки 4.15 и 4.17) до соприкосновения торца левой алюминиевой шайбы 5 с седлом 4 манжеты клапана-ускорителя 26. Это осуществляется за счет усилия пружины 9 до упора плунжера 10 через толкатель 24 в клапан дополнительной разрядки 29, который, в свою очередь, упирается в клапан 30 разрядки золотниковой камеры (его называют, иначе, атмосферным клапаном). В результате закрывается доступ воздуху из тормозной магистрали ТМ в золотниковую ЗК и рабочую РК камеры через отверстия плунжера 10 и поддерживается готовность к дополнительной разрядке тормозной магистрали.
   Клапан мягкости 36 закрывает своим резиновым уплотнением выход из магистрали ТМ при уменьшении давления в золотниковой камере ЗК примерно до 0,35 МПа. Поскольку нормальное давление в магистрали ТМ не ниже 0,50 МПа, то клапан в поездном положении не закрывается и ликвидация сверхзарядки в поезде происходит через этот клапан.

   Торможение. Надежное срабатывание воздухораспределителей в поезде на торможение происходит при темпе разрядки тормозной магистрали 0,002 МПа за 1 с и более. Нормальный темп разрядки при служебном торможении – 0,006–0,040 МПа/с. Фактически в составе движущегося поезда оно может произойти и при темпе разрядки 0,0015 МПа/с.
   При снижении краном машиниста давления в ТМ темпом служебного торможения воздух не успевает выходить из камер ЗК и РК через клапан мягкости и калиброванное отверстие 40 диаметром 0,65 мм в дросселе канала 39 (см. рисунок 4.16). Давление в камере ЗК оказывается выше, чем в камере МК, и магистральная диафрагма 7 перемещается влево примерно на 1,5 мм. В результате толкатель 24 отжимает от седла клапан 29 и полость между манжетой двух функций 26 и этим клапаном оказывается сообщенной с каналом ДР, ведущим в главную часть воздухораспределителя, а оттуда по каналу 46 – в атмосферу и тормозной цилиндр через тормозную камеру ТК (см. рисунки 4.17 и 4.18). Происходит резкое падение давления в этой полости, поэтому манжета 26 отходит от седла, сообщая камеру МК через 6 отверстий диаметром по 1,8 мм с каналом ДР по поверхности плунжерной части левого диска 5 диафрагмы 7. Одновременно воздух из канала ДР поступает в полость над диафрагмой 35 клапана мягкости и клапан 36 перекрывает канал 39. Таким образом, прекращается сообщение камер МК и ЗК. Поскольку давление в тормозной магистрали и связанной с ней камере МК продолжает падать, то при дальнейшем движении магистральной диафрагмы 7 влево открывается сообщение канала ДР с атмосферой через клапан 30 и отверстие 32 диаметром 0,9 мм.
   Пока диафрагма 7 находится в крайнем левом положении, продолжается разрядка камеры ЗК в атмосферу темпом, в соответствии с которым происходит наполнение сжатым воздухом тормозного цилиндра, так как главный поршень 4 вместе с полым штоком 19 (см. рисунок 4.13) перемещается вправо и сначала закрывает атмосферное отверстие в ниппеле уравнительного поршня 47 (см. рисунок 4.17), а затем открывает тормозной клапан 43, пропуская воздух из запасного резервуара ЗР через каналы в полом штоке в тормозной цилиндр ТЦ.


Рисунок 4.18 – Положения клапанов:
а – при отпуске и зарядке; б – перекрыше; в – торможении

   У одиночного вагона наполнение ТЦ сжатым воздухом происходит независимо от его диаметра и выхода штока (чем меньше давление в ТЦ, тем больше сдвинут режимными пружинами 11 и 12 на рисунке 4.13 уравнительный поршень влево). Время наполнения тормозного цилиндра ТЦ составит 7–14 с при экстренном и полном служебном торможениях. Это время зависит от величины отверстия ∅ 1,7 мм в штоке (ниппеле) 47 уравнительного поршня. Кроме того, на его величину влияет отверстие 32 (см. рисунки 4.15 и 4.18) в магистральной части, через которое происходит разрядка золотниковой камеры ЗК в атмосферу. Ранее отверстие 32 выполняли диаметром 0,55 мм, в этом случае наполнение тормозных цилиндров в головной части поезда происходило независимо от их объемов и включенного режима.
   Наполнение ТЦ на груженом режиме до pц = 0,35 МПа происходит за 14–20 с при экстренном торможении и за 16–22 с – при полном служебном.
   В хвосте длинносоставного поезда давление в магистрали снижается медленнее, а в камере ЗК быстрее, поэтому манжета двух функций 26 периодически открывает сообщение ТМ с атмосферой через отверстие 32. Этим ускоряется разрядка магистрали ТМ и наполнение цилиндров. Диаметр отверстия 32 выбран с таким расчетом, чтобы снижение давления в магистрали не опережало ее разрядку через кран машиниста. Иначе воздухораспределитель повысит давление в ТМ в положении перекрыши и произойдет отпуск тормоза.
   Разрядка камеры ЗК в канал ДР в начальный момент обеспечивает надежное срабатывание главной части на торможение и образование в ТЦ скачка давления.
   Величина давления в ТЦ регулируется работой главной части и зависит от глубины разрядки тормозной магистрали ТМ и камеры ЗК и установленного режима Г, С, П, то есть от усилия пружин 11 и 12, действующих на уравнительный поршень (см. рисунок 4.13).
   На каждом вагоне в начале торможения воздухораспределитель обеспечивает дополнительную разрядку магистрали ТМ. Разрядка происходит в тормозной цилиндр, сообщенный через дроссельное отверстие в ниппеле 47 (см. рисунок 4.17) уравнительного поршня с атмосферой. Величина разрядки для получения первой ступени торможения должна быть больше дополнительной разрядки, то есть больше 0,04-0,05 МПа. В противном случае снижение давления в магистрали ТМ, создаваемое воздухораспределителем, окажется больше, чем установленное краном машиниста в уравнительном резервуаре. После перевода ручки КМ в положение перекрыши с питанием давление в ТМ повысится и произойдет отпуск тормозов.
   Повторная ступень торможения должна производиться по истечении не менее 5 с после прекращения выпуска воздуха краном машиниста.

   Перекрыша (фиксирование достигнутой величины давления). После прекращения разрядки тормозной магистрали краном машиниста, постепенно давление в камерах МК и ЗК выравнивается, поскольку разрядка в атмосферу через клапан 30 и отверстие 32 диаметром 0,9 мм прекращается. В этом положении канал КДР продолжает оставаться сообщенным с камерой ЗК через открытый клапан 29 и отверстия 11 и 13 в плунжере 10 (см. рисунок 4.15).
   При незначительном повышении давления в магистрали ТМ на 0,01– 0,025 МПа диафрагма 7 с плунжером 10 переместится вправо, что вызовет сообщение камер ЗК и РК через полость К перед переключателем равнинного и горного режимов.
   Повышение давления может быть вызвано на первых 8–10 вагонах неправильной работой поездного крана машиниста. При этом, поскольку диафрагма 7 перемещается вправо, также происходит сообщение камеры РК с камерой МК через отверстие 13 в плунжере 10 и отверстия 28 в трубчатом хвостовике левого диска 5 диафрагмы 7. Это соединение трех объемов РК, ЗК и МК происходит на равнинном режиме и приводит к отпуску тормоза. Поэтому правое нижнее отверстие 15 плунжера смещено на 0,5 мм в сторону полости К, ограниченной справа диафрагмой 20 переключателя равнинного и горного режимов. Благодаря этому полость К и камера РК сообщаются с камерой ЗК до сообщения их с магистральной камерой МК. Таким образом, создается воздушный буфер в камере ЗК и диафрагма 7 возвращается в положение перекрыши.
   Некоторое увеличение давления в камере ЗК главной части воздухораспределителя приведет к незначительному перемещению главного поршня с хвостовиком влево и частичному выпуску воздуха из тормозного цилиндра через центральное отверстие в уравнительном поршне. То есть произойдет ступень отпуска в этом вагоне.

   Экстренное торможение происходит при разрядке тормозной магистрали темпом 0,08 МПа в 1 с и выше. При этом тормозная магистраль ТМ и золотниковая камера ЗК полностью разряжаются за короткое время. Разрядка камеры ЗК происходит через полностью открытый клапан плунжера 10 и клапан 29 дополнительной разрядки, не опережая разрядку тормозной магистрали. При быстром снижении давления в камере ЗК главный поршень 4 перемещается в тормозное положение, поэтому канал ДР перекрывается четвертой и пятой манжетами (от поршня) хвостовика 18 поршня (см. рисунок 4.13). Дальнейшая разрядка золотниковой камеры ЗК продолжается через атмосферное отверстие 32 диаметром 0,9 мм в магистральной части (см. рисунок 4.15). Диаметр отверстия 32 выбран из того расчета, чтобы разрядка воздухораспределителем тормозной магистрали в любой части поезда не  опережала разрядку через кран машиниста и чтобы не произошел отпуск тормоза.
   Таким образом, при экстренном торможении магистральная часть действует так же, как и при служебном, однако в этом случае быстрее происходит полная разрядка МК и ЗК, воздухораспределитель быстрее срабатывает на торможение. Клапан плунжера 10 остается постоянно открытым, а при полном служебном торможении клапан дросселирует, несколько замедляя разрядку золотниковой камеры ЗК. Наполнение тормозных цилиндров в хвосте 100-вагонного поезда на режиме «Груженый» до давления 0,35 МПа при экстренном торможении происходит за 30 с.
   При экстренном торможении давление в тормозном цилиндре может оказаться меньше, чем при полном служебном, поскольку нет подпитки запасного резервуара из тормозной магистрали.

   Отпуск тормоза происходит при интенсивном повышении давления в тормозной магистрали, когда ручка крана машиниста установлена в зарядное (отпускное) I или II положение. Давление в магистральной камере темпом 0,08–0,12 МПа в 1 минуту повышается до 0,60–0,63 МПа. В хвостовых вагонах темп повышения давления медленнее, примерно 0,035 МПа в 1 минуту.
   В головной части поезда диафрагма 7 (см. рисунок 4.15) магистральной части сразу уходит вправо до упора торца диска 8 в торец сальника 22. Плунжер 10 перемещается таким образом, что его отверстие 15 выходит изпод манжеты 23 в полость К, примыкающую к полости, связанной с рабочей камерой РК. В результате воздух из камеры МК через каналы в плунжере и направляющей левой шайбы поступает в золотниковую камеру ЗК, сначала в магистральную часть, а из нее – в главную часть. На равнинном режиме одновременно из рабочей камеры РК воздух проходит в открывшуюся полость К перед режимной диафрагмой и также в камеру ЗК.
   Размеры отверстий (диаметр 0,8 мм) в плунжере 10 подобраны таким образом, что в головной части поезда давление в камере РК не снижается, поскольку диафрагма 7 сразу оказывается в крайнем правом положении. Отпуск происходит за счет быстрого повышения давления в камерах МК и ЗК.
   В средней части поезда давление в магистрали ТМ повышается медленнее (темпом около 0,002 МПа в секунду), поэтому диафрагма 7 занимает промежуточное положение и только отверстие 15 заходит за манжету 23. Таким образом, магистральная камера МК вначале сообщается с полостью К и через отверстия 15 и 14 – с камерой ЗК.
   Поскольку в хвосте поезда давление в камере РК выше, чем в магистрали ТМ и камере МК, то вначале из нее происходит перетекание воздуха в камеру ЗК и, соответственно, ускоряется отпуск тормоза, ввиду того, что глав4.3 Воздухораспределители грузового типа 187 ный поршень начинает перемещаться в отпускное положение. Причем это движение ускоренное, так как давление в камере РК уменьшается.
   При дальнейшем повышении давления в магистрали ТМ и камере МК отверстие 13 выходит из-под манжеты 23, полость К дополнительно сообщается с камерой МК через отверстие 11 в плунжере и отверстия 25 в седле 4. Если повышение давления в ТМ происходит еще медленнее (в хвостовых вагонах), главный поршень переместится в отпускное положение за счет выравнивания давлений в камерах РК и ЗК через отверстия 15 и 14 и полость К в магистральные части.

   На равнинном режиме отпуск тормоза (полный) происходит при повышении давления в магистрали ТМ после торможения на 0,015–0,03 МПа в зависимости от величины ступени торможения. Время отпуска на головных вагонах с максимального давления 0,4 МПа составляет 35–40 с, а на хвостовых – 20–27 с. Так как начало отпуска в хвостовых вагонах отстает от головных вагонов (на время распространения тормозной волны) и начинается позже, то в составе длиной 200–240 осей полный отпуск происходит практически одновременно во всех вагонах, даже с некоторым опережением в хвосте поезда.

   На горном режиме ручка переключателя равнинного и горного режимов повернута вверх и упорка 16 перемещается влево, сжимая пружины 17 и 18 (см. рисунок 4.15), благодаря чему пластмассовый колпачок 19 прижимает режимную диафрагму 20 к седлу 22 сальника, перекрывая сообщение полостей К и РК. Таким образом, сообщение рабочей камеры РК в главной части воздухораспределителя и полости К на горном режиме отсутствует во всем диапазоне величин давления в магистрали ТМ и в камерах РК и ЗК. Отпуск происходит только за счет повышения давления в камере ЗК из тормозной магистрали ТМ. Благодаря этому возможен ступенчатый отпуск регулированием давления в магистрали ТМ.
   После полного служебного торможения для получения первой ступени отпуска на горном режиме надо повысить давление в тормозной магистрали на 0,04–0,05 МПа. Последующие ступени отпуска происходят при повышении давления в магистрали ТМ на 0,03 МПа или больше. Полный отпуск осуществляется при давлении в магистрали ТМ и камере ЗК на 0,015–0,020 МПа ниже предтормозного.

   Отпуск после экстренного торможения, когда тормозная магистраль поезда разряжена полностью. Соответственно разряжены магистральная МК и золотниковая ЗК камеры. После постановки ручки крана машиниста в положение отпуска (I) давление в тормозной магистрали головных вагонов увеличивается быстро. В хвостовых вагонах это происходит медленнее. Время повышения давления зависит от компрессорной установки на локомотиве, состояния и длины тормозной магистрали поезда.
   На горном режиме диафрагма 20 плотно прижата к седлу 22 пружинами 17 и 18 (см. рисунок 4.15).
   На головных вагонах происходит дополнительная разрядка рабочей камеры в золотниковую и магистральную через отверстия 14 и 15 диаметром 0,8 мм в плунжере 10, которые оказались в полости К при перемещении магистральной диафрагмы 7 вправо до отказа. Отпуск начинается после повышения давления в камере ЗК до 0,33–0,35 МПа, когда в результате разрядки камеры РК и повышения давления в ЗК главный поршень движется влево.
   В хвосте поезда давление в магистрали ТМ поднимается медленнее и магистральная диафрагма медленнее перемещается вправо.
   Воздухораспределитель становится на отпуск, когда перепад давлений между камерами РК и ЗК (на главном поршне) снижается до величины 0,08– 0,10 МПа, благодаря чему усилие сжатой пружины 18 (см. рисунок 4.13) или пружин 6 и 7 (см. рисунок 4.14) преодолевает давление на поршень или главную диафрагму. Темп снижения давления в тормозном цилиндре зависит от темпа повышения давления в тормозной магистрали и скорости перемещения главного поршня в отпускное положение. Поскольку давление в ТЦ и камере перед уравнительным поршнем 10 снижается, поршень движется влево.

   Воздухораспределитель № 483 является наиболее широко применяемым на железных дорогах стран СНГ. Учитывая сложность оснащения сотен тысяч грузовых вагонов новыми тормозными приборами, можно ожидать, что тормозное оборудование грузовых вагонов с воздухораспределителями этого типа еще долгие годы будет применяться на железных дорогах. Очевидно, будут некоторые усовершенствования приборов, работа над которыми продолжается. Следует отметить достоинства воздухораспределителей и недостатки, которые постепенно устраняются:
   – Воздухораспределитель № 483 обеспечивает практически максимальную для существующей системы управления воздушными тормозами скорость распространения тормозной волны до 270 м/с при служебном торможении и до 300 м/с – при экстренном. Как известно, скорость распространения звука в воздухе при нормальных условиях 330 м/с.
   – Высокая скорость срабатывания воздухораспределителей на торможение (повышенная чувствительность) достигается благодаря отсутствию выпуска воздуха из золотниковых камер ЗК в магистраль ТМ, что уменьшает разряжаемый объем, а также благодаря отсутствию холостого хода магистральной диафрагмы в начале торможения.
   – Характерной является разрядка тормозной магистрали воздухораспределителями в процессе повышения давления в тормозных цилиндрах, которая осуществляется в хвостовой части поезда, благодаря чему уменьшается сжатие поезда при торможении. Это позволяет водить составы массой 8000 т и более при управлении с головы поезда.
   – Клапан мягкости КМ отрегулирован на открытие при давлении в золотниковой камере не выше 0,35 МПа, благодаря чему магистральная часть воздухораспределителя обладает повышенной мягкостью, исключающей самоторможение при ликвидации сверхзарядки. Однако производить разрядку магистрали ТМ темпом более 0,5 МПа в минуту при проверке тормозов поезда нельзя, так как в главной части воздух из камеры РК не успевает перетекать в камеру ЗК через отверстие 20 диаметром 0,5 мм (см. рисунок 4.13) и главный поршень 4 переместится в тормозное положение.
   – Конструкция воздухораспределителя № 483 исключает дутье, то есть разрядку магистрали ТМ в случае неисправности главной части № 270-023, поэтому неисправный воздухораспределитель не нарушает работу тормозов в поезде.
   В то же время можно утверждать, что универсальности прибора в работе на грузовых и пассажирских вагонах достичь очень трудно. Это касается приспособленности к длине поездов и скорости их движения.

   Воздухораспределитель № 270-005-01 (см. рисунок 4.10). Главная часть и двухкамерный резервуар, входящие в состав прибора, такие же, как у воздухораспределителя № 483.

   Магистральная часть № 270-1000 (рисунок 4.19) диафрагменноклапанной конструкции с ручным переключением на равнинный и горный режимы. Устройство для переключения имеет такую же конструкцию, как и у магистральной части № 483-010, одинаковые привалочные фланцы по месту монтажа к двухкамерному резервуару. Ручка 14 переключателя горного и равнинного режимов и направляющий болт 13 устроены так, что при повороте ручки вверх упорка 16 поворачивается и пружина 15 сжимается.
   Магистральная часть устанавливается через резиновую прокладку 30. Для точной установки имеются шипы 29.
   Внешнее отличие – отсутствие втулки с клапаном мягкости, расположенной на верхней части корпуса, и прилива к магистральной части внизу корпуса.
   Диафрагма 3 расположена между корпусом 1 и крышкой 2 и одновременно является прокладкой между ними. Она закреплена между двумя шайбами 4 и 5, изготовленными из алюминиевого сплава. Диафрагма разделяет магистральную МК и золотниковую ЗК камеры. Шайба 4, расположенная в камере МК, имеет полый трубчатый отросток, который может перемещаться в седле 25, поставленном на резьбе и уплотненном резиновым кольцом 32 в корпусе 1. Трубчатый отросток уплотнен фрикционным кольцом 24, создающим сопротивление 10–15 Н при отклонении диафрагмы. Внутри трубчатого отростка расположен толкатель 23, левым концом опирающийся на металлический стержень 27, запрессованный вместе с резиновой втулкой в корпус клапана 31, на который воздействует пружина 28, расположенная в полости дополнительной разрядки ДР. Полость, внутри которой перемещается клапан 31, имеет выход в атмосферу через отверстие 26 диаметром 0,3 мм. Магистральная камера МК сообщается с полостью внутри трубчатого отростка через два отверстия 6 диаметром по 3 мм (или четыре по 2 мм).


Рисунок 4.19 – Магистральная часть № 270-1000 воздухораспределителя № 270-005-1

   Правым концом толкатель 23 взаимодействует с ниппелем 22, запрессованным в плунжере 20, расположенном внутри шайбы 4, на которую на резьбе смонтирована шайба 5. Плунжер 20 подпирается пружиной 21 с усилием около 55 Н. Отверстие 7 в ниппеле 22 лобовой части плунжера имеет диаметр 0,75 мм.
   Золотниковая камера ЗК связана с полостью внутри шайб 4 и 5 тремя отверстиями 9 диаметром по 1,2 мм или одним отверстием диаметром 2 мм.
   В плунжере 20 имеются внутренние выточки и выходящие наружу дроссельные отверстия: 8 – диаметром 0,3 мм и 10, 11, 12 – диаметром по 0,8 мм. Хвостовик плунжера 20 перемещается в уплотнении из двух манжет 18, закрепленных металлической шайбой и пружинным кольцом 19 в стакане 17. Корпус 1 и крышка 2 соединяются четырьмя барашковыми болтами.
   Ручка 14 переключателя горного и равнинного режимов и направляющий болт 13 устроены так, что при повороте ручки вверх упорка 16 поворачивается и пружина 15 сжимается.

   Зарядка тормоза происходит после включения воздухораспределителя в заряженную тормозную магистраль или при медленной зарядке тормозной системы всего поезда. Сжатым воздухом наполняются запасный резервуар, золотниковая ЗК и рабочая РК камеры. Предварительно воздух проходит в магистральную камеру МК.
   Зарядка запасного резервуара ЗР (рисунок 4.20) происходит через сеточно-фетровый фильтр, затем по каналу 22, калиброванное отверстие 23 диаметром 1,3 мм, обратный клапан и канал к резервуару ЗР. Одновременно воздух попадает внутрь полого штока. При включении в заряженную тормозную магистраль время зарядки резервуара ЗР объемом 78 л составляет 4,5–5 минут до давления 0,48 МПа на всех режимах. При зарядке камеры ЗК воздух из магистральной камеры МК через отверстия 3 в трубчатом отростке левого диска диафрагмы и дроссельное отверстие 4 диаметром 0,75 мм поступает внутрь плунжера 5 и далее через отверстия 6 и 7 в золотниковую камеру. Одновременно из плунжера 5 через отверстие 9 воздух проходит в полость К, на равнинном режиме связанную с рабочей камерой РК, и из нее – через отверстия 10 и 8 диаметром 0,8 мм в плунжере 5 попадает в золотниковую камеру ЗК.
   Рабочая камера РК на равнинном режиме заряжается двумя путями: через отверстие 29 диаметром 0,5 мм из камеры ЗК в главной части и из полости К в магистральной части через канал 1. Прогиб режимной диафрагмы 12 происходит после повышения давления в камере РК до 0,25–0,35 МПа, а в камере ЗК – до 0,4–0,45 МПа.
   Время зарядки камеры ЗК на равнинном режиме – около 3 мин, а на горном режиме – примерно 2,5 мин. Время зарядки меньше на горном режиме, поскольку прижата диафрагма 12, перекрывая доступ воздуху в канал 1. Зарядка камеры РК на равнинном режиме – 3 мин, а на горном – 4 мин до давления 0,46 МПа. Полная зарядка камер ЗК и РК до давления 0,53–0,55 МПа происходит примерно за 5 мин.

   Разрядка медленным темпом (мягкость). Такой процесс необходим при переходе на нормальное зарядное давление после отпуска тормозов повышенным давлением или при ликвидации сверхзарядки тормозной магистрали, чтобы тормоза не пришли в действие. Темп разрядки тормозной магистрали около 0,025 МПа/мин. Воздух выходит из камеры МК в тормозную магистраль (см. рисунок 4.19), а через осевое отверстие 7 в плунжере 20 – из камеры ЗК, поэтому магистральная диафрагма 3 остается в равновесии. 


Рисунок 4.20 – Схема воздухораспределителя № 270-005-1

   Этому способствует сила трения резинового кольца 24, уплотняющего трубчатый отросток левого диска 4 магистральной диафрагмы. Одновременно воздух из рабочей камеры РК выходит в золотниковую камеру ЗК через отверстие 29 диаметром 0,5 мм (см. рисунок 4.20). На равнинном режиме имеется и второй путь разрядки камеры РК через полость К и отверстия 9 и 6 в плунжере 5.

   Торможение. Если кран машиниста производит разрядку тормозной магистрали темпом служебного торможения, то давление в магистральной камере снижается гораздо быстрее, чем в камерах ЗК и РК. В результате на диафрагме 3 возникает перепад давлений, и она отклоняется влево до упора толкателя 23 в клапан дополнительной разрядки 31, который открывается, поскольку пружина 8 слабее пружины 21. Вначале происходит дополнительная разрядка тормозной магистрали в атмосферу через отверстие а и по каналу 21 – через отверстие 30 в тормозную камеру ТК и в тормозной цилиндр, а также через ниппель 24 уравнительного поршня – в атмосферную полость внутри двухкамерного резервуара. Отверстия 8, 9 и 10 плунжера уходят за манжеты, изолируя, таким образом, полость К и рабочую камеру от золотниковой камеры, которая продолжает разряжаться.
   При дальнейшем передвижении диафрагмы 16 влево плунжер 5 отходит от своего седла, сжимая пружину 15 и открывая выход из камеры ЗК через отверстие 7, далее седло плунжера 5 и отверстия 3, в магистральную камеру МК и тормозную магистраль М. Ввиду разрядки камеры ЗК происходит перемещение главного поршня вправо, так что манжета перекрывает отверстие 29. Это происходит после понижения давления в камере ЗК на 0,04– 0,05 МПа. При этом прекращается сообщение рабочей РК и золотниковой ЗК камер между собой, клапан 26 закрывает осевой канал в ниппеле 24, и камера ТК и тормозной цилиндр разобщаются с атмосферой, поскольку канал в ниппеле 24 закрыт. Клапан 26 отжимается от седла, открывая доступ воздуху из полого штока в тормозной цилиндр. Цилиндр наполняется сжатым воздухом из запасного резервуара ЗР. Когда давление в последнем станет меньше давления в магистрали ТМ, происходит его подзарядка через обратный клапан.
   Повышение давления в тормозном цилиндре и одновременно в камере ТК ведет к перемещению вправо уравнительного поршня. Величины разрядки золотниковой камеры и перемещения главного поршня определяют величину давления в тормозном цилиндре, величину перемещения уравнительного поршня. Таким образом, давление в тормозном цилиндре зависит от глубины разрядки тормозной магистрали и камеры ЗК и усилия пружин, подпирающих уравнительный поршень, то есть от установившегося режима П, Ср, Гр.
   При разрядке тормозной магистрали и камеры ЗК на 0,14–0,15 МПа произойдет полное служебное торможение, поскольку главный поршень переместится на 23–24 мм до упора в торец втулки.
   Величина давления при полном служебном торможении на порожнем режиме П – 0,14–0,18 МПа, среднем Ср – 0,28–0,32 МПа, груженом Гр – 0,38–0,43 МПа. Следует отметить, что наполнение тормозного цилиндра происходит в два этапа – ускоренно через четыре отверстия диаметром по 3 мм до 0,18 МПа на груженом режиме и до 0,10–0,12 МПа на порожнем и среднем режимах, а затем темп наполнения ТЦ уменьшается, так как наполнение идет через отверстие 27 диаметром 1,7 мм.
   Время наполнения ТЦ до конечного давления составляет на груженом режиме примерно 20, среднем – 12, порожнем – 6 с. Оно зависит от объема тормозного цилиндра, определяемого выходом штока.

   При экстренном торможении происходит ускоренная и полная разрядка тормозной магистрали головных вагонов. Камера и полости ЗК быстро разряжаются через отверстие 3 в трубчатом отростке левого диска диафрагмы 16, поэтому главный поршень перемещается вправо до упора во втулку. Наполнение тормозного цилиндра на груженом режиме в головной части поезда идет замедленным темпом через отверстие 27. Кроме того, перед началом наполнения происходит задержка подачи воздуха на 4–5 с, пока давление в камере ЗК понизится на 0,04–0,05 МПа и главный поршень переместится в тормозное положение.
   В средней части поезда темп разрядки магистрали ТМ меньше, примерно такой, как и при служебном торможении, поэтому наполнение цилиндров ТЦ идет через четыре отверстия диаметром по 3 мм примерно 3–4 с при полном открытии тормозного клапана 26. За это время давление в тормозных цилиндрах повышается до 0,25–0,27 МПа на груженом режиме.
  В хвостовой части поезда темп разрядки магистрали ТМ значительно меньше (в 50–60 раз по сравнению с головными вагонами в зависимости от длины поезда), поэтому здесь происходит дросселирование тормозных клапанов из-за медленной разрядки золотниковой камеры ЗК, хотя наполнение цилиндров также идет через четыре отверстия. Таким образом, по составу поезда время повышения давления в тормозных цилиндрах до давления 0,35 МПа составляет: на головных вагонах – примерно 20 с, в середине состава – 10–15 с, а в хвостовой части снова замедляется до 45–48 с на 90–100-м вагонах. Причем время наполнения зависит от выхода штока, то есть объема рабочей полости тормозного цилиндра, поскольку окончательное наполнение цилиндров идет через отверстие диаметром 1,7 мм.
   Так как время распространения тормозной волны также играет некоторую роль в развитии тормозной силы, то замедленное наполнение тормозных цилиндров в хвостовой части поезда приводит к большим продольно-динамическим усилиям в поезде.

   Перекрыша. По мере выравнивания давлений в камерах МК и ЗК диафрагма 16 перемещается в среднее положение. Закрывается клапан 19, ведущий в канал 21 дополнительной разрядки ДР, и затем тормозной клапан 26, поскольку уравнительный поршень по мере нарастания давления отодвигается, сжимая режимные пружины. В полости ТК и в тормозном цилиндре установится давление, величина которого зависит от глубины разрядки тормозной магистрали, золотниковой камеры и усилия режимных пружин.
   При неплотности тормозного цилиндра происходит снижение давления в нем и в камере ТК, поэтому уравнительный поршень движется влево, и ниппель приоткрывает тормозной клапан 26, происходит подпитка тормозного цилиндра из запасного резервуара. Если давление в нем окажется ниже, чем в магистрали ТМ, то откроется обратный клапан, и будет происходить подпитка тормозного цилиндра и запасного резервуара из магистрали.

   Отпуск на равнинном режиме. Для отпуска необходимо, чтобы главный поршень двинулся влево, преодолевая давление в камере РК совместным усилием пружины и давления в камере ЗК, или чтобы давление в камерах ЗК и РК выровнялись. Это происходит при отклонении магистральной диафрагмы 16 вправо, когда давление в камере МК повышается темпом не менее 0,08–0,09 МПа/с. При этом плунжер 5 перемещается вправо и отверстия 9 и 10 выходят из-под манжеты, открывая соединение всех трех объемов воздухораспределителя через полость К. По мере выравнивания давлений в камерах ЗК и РК главный поршень перемещается влево, клапан 26 отходит от ниппеля 24, благодаря чему тормозной цилиндр сообщается с атмосферой. При снижении давления в цилиндре и камере ТК уравнительный поршень движется под действием режимных пружин вслед за главным поршнем и полым штоком. Таким образом, темп разрядки тормозного цилиндра зависит от скорости повышения давления в камерах МК и ЗК.
   В хвостовой части поезда воздух из камеры РК перетекает в золотниковую камеру и частично в магистраль ТМ. Благодаря этому увеличивается давление в магистрали, выравниваются давления в камерах ЗК и РК и ускоряется процесс отпуска по длине поезда. Время отпуска II положением ручки крана машиниста на груженом режиме составляет 18–25 с.

   Отпуск на горном режиме. Поскольку диафрагма 12 прижата режимной пружиной к своему седлу, то перекрыто сообщение полости К с рабочей камерой. Давление в рабочей камере не уменьшается и несколько возрастает при перемещении главного поршня влево в отпускное положение по мере повышения давления в камере ЗК. Полный отпуск происходит при повышении давления в тормозной магистрали почти до зарядного (ниже на 0,015– 0,025 МПа).

   Основные свойства грузовых воздухораспределителей. В целом грузовые воздухораспределители обладают рядом свойств, обеспечивающих их надежную работу в поездах:
   – неистощимость (прямодействие) обеспечивается постоянной подпиткой запасного резервуара из тормозной магистрали. Это качество воздухораспределители сохраняют во всем диапазоне служебных торможений. Только при экстренном торможении, когда производится быстрая и полная разрядка тормозной магистрали, это свойство пропадает;
   – наличие трех грузовых режимов, которые могут включаться в зависимости от величины загрузки вагона и типа тормозных колодок:

Режим Давление в тормозных цилиндрах, МПа (кгс/см2) Нагрузка вагона, т/ось Время наполнения тормозного цилиндра при ПСТ, с
Порожний 0,14–0,18 (1,4–1,8) < 3 4–6
Средний 0,28–0,32 (2,8–3,2) 3–6 8–11
Груженый 0,38–0,43 (3,8–4,3)  > 6* 13–18

  * Для вагонов с чугунными колодками.
Для вагонов с композиционными колодками режим устанавливается на порядок ниже.

   – давление в тормозном цилиндре не зависит от выхода штока;
   – наполнение тормозного цилиндра происходит в два этапа: а – скачок давления; б – замедленное наполнение до максимального давления (рисунок 4.21);


 Рисунок 4.21 – Наполнение тормозного цилиндра при полном служебном торможенииениии

– воздухораспределители имеют два режима отпуска – равнинный и горный. На равнинном режиме отпуск тормоза легкий, бесступенчатый, при повышении давления после торможения на 0,015–0,030 МПа; на горном – ступенчатый, полный отпуск происходит при повышении давления в тормозной магистрали почти до зарядного, на 0,02 МПа ниже предтормозного;
 – воздухораспределители работают без ускорителей экстренного торможения. Воздухораспределитель № 270-002 имел ускоритель, однако он был выключен, поскольку усложнял маневровую работу – при каждой прицепке вагона с незаряженной тормозной магистралью происходит срабатывание ускорителей в поезде. Кроме того, при неисправностях воздухораспределителей возможно их срабатывание при служебном торможении; – стандартность действия при торможении – независимость времени наполнения тормозных цилиндров от их объема. Воздухораспределители должны четко срабатывать на торможение при снижении давления в ТМ темпом быстрее 0,006 МПа/с, или 0,36 МПа/мин.


 4.4 Пути совершенствования грузовых воздухораспределителей

   Оснащение подвижного состава новыми типами воздухораспределителей представляет собой длительный процесс, который связан с необходимостью переоборудования на новые приборы сотен тысяч грузовых вагонов. При этом требуется соблюдать взаимозаменяемость нового тормозного оборудования с действующими приборами.
   В настоящее время прослеживаются два направления в развитии конструкций воздухораспределителей: европейское, основанное на приборах с клапанно-диафрагменными конструкциями (по этому направлению развиваются и российские воздухораспределители), и североамериканское, использующее приборы, разработанные в США по стандартам AAR, в которых сохранены металлические золотники в сочетании с резиновыми диафрагмами, клапанами и манжетами. При наличии надлежащей системы смазки золотниковые конструкции надежно работают по 8–10 лет. Перспективным направлением развития таких конструкций является создание специальных покрытий для золотниковых поверхностей, обеспечивающих нормальную работу в течение многих лет без смазки и минимальный коэффициент трения до 0,03.
   Главной проблемой в создании приборов, работающих в суровых климатических условиях (до минус 60 °С), является применение морозостойких резин. Учитывая, что подвижной состав Беларуси работает без ограничений на дорогах России, достижение для тормозного оборудования межремонтных сроков более 6–8 лет проблематично, так как резиновые детали утрачивают свои качества при таких сроках службы в условиях низких температур в районах Севера и Востока России.
   В связи с намечающимся повышением осевых нагрузок отдельных видов подвижного состава до 25–30 т/ось и ростом скоростей движения некоторых грузовых поездов до 140–160 км/ч планируется проведение работ по созданию воздухораспределителей, предназначенных для вагонов в таких поездах. Для ускоренных грузовых поездов необходимо применение воздухораспределителей с особым режимом, обеспечивающим быстрое наполнение тормозных цилиндров, как у пассажирских приборов, однако с замедленным отпуском. Наиболее отвечают этому требованию электропневматические тормоза.
   Очевидно, следует отказаться от применения одинаковой системы тормозов на всех грузовых вагонах, предусмотрев возможность следования скоростного подвижного состава в случае необходимости в обычных грузовых поездах.
   В связи с различной шириной колеи в Западной Европе – 1435 мм и странах СНГ – 1520 мм большая работа проводится по созданию колесных пар с устройствами для изменения ширины колеи. Одновременно на таких вагонах должны применяться тормозные устройства, отвечающие требованиям Международного союза железных дорог (МСЖД, по западноевропейской классификации – UIC).
   Под руководством В. Г. Иноземцева разработан комбинированный воздухораспределитель, сочетающий в себе свойства испытанных компонентов тормозных систем с приборами № 483 и КЕ и приспособленный для работы в суровых климатических условиях.


   Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальностям «Подвижной состав железнодорожного транспорта» и «Тяговый состав железнодорожного транспорта».

    Описаны конструкции и действие автоматических тормозов железнодорожного подвижного состава, в частности, компрессорных установок, приборов управления и воздухораспределителей подвижного состава, применяемых на Белорусской железной дороге и железных дорогах стран СНГ.
   Предназначено для студентов специальностей «Подвижной состав железнодорожного транспорта» и «Тяговый состав железнодорожного транспорта», слушателей факультета повышения квалификации специалистов железнодорожного транспорта и может быть использовано научными и инженерно-техническими работниками, связанными с проектированием, исследованиями и техническим обслуживанием тормозного оборудования.


ГАЛАЙ Эдуард Иванович, ГАЛАЙ Елена Эдуардовна, Учебное пособие
Тормозные системы железнодорожного транспорта. Конструкция тормозного оборудования