Принципиальная схема расположения тормозного оборудования на грузовом вагоне приведена на рисунке 2.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

по теме «Автоматические тормоза подвижного состава

железных дорог»

Составил:

Доцент к.т.н. Желдак К.В.

Новосибирск, 2011

1. Тормоза подвижного состава

«Тормозом» называется устройство на подвижном составе, при помощи которого создается искусственное сопротивление движению, необходимое для снижения скорости или остановки поезда.

Торможение может осуществляться различными способами. Основным видом является «фрикционное» торможение (за счет сухого трения), при котором тормозные колодки прижимаются к поверхности катания колес или к специальным дискам.

В результате сухого трения тормозных колодок о колеса или диски возникает тормозная сила, направленная в сторону, противоположную движению. Действие этой силы обеспечивает остановку или снижение скорости поезда.

2. Классификация тормозного оборудования

Все тормозное оборудование, размещенное на подвижном составе по назначению делится на:

1) Приборы питания тормозной сети сжатым воздухом - компрессор с арматурой, регулятор (реле) давления, главный резервуар;

2) Приборы управления автотормозами поезда – тормозной кран машиниста, кран вспомогательного тормоза, воздушные манометры;

3) Приборы, осуществляющие торможение каждой тормозной единицы - воздухораспределитель, тормозной цилиндр, запасной резервуар, рычажно-тормозная передача и др.;

4) Воздухопроводы (магистрали) и арматура тормоза – питательная, тормозная и вспомогательного тормоза магистрали, пылеловка, концевой кран, соединительный рукав, кран экстренного торможения (стоп-кран) и др.

3. Схема расположения тормозных приборов

на локомотиве и вагоне

Принципиальная схема расположения тормозного оборудования на локомотиве приведена на рисунке 1.

Рисунок. 1. Принципиальная схема расположения тормозного

оборудования на локомотиве (одна секция)

1) Тормозной кран машиниста (ТКМ);

2,3,5) Манометр;

4) Кран вспомогательного тормоза локомотива (КВТЛ);

6) Воздухораспределитель (ВР);

7) Запасной резервуар (ЗР);

8) Реле давления (регулятор давления);

9) Тормозной цилиндр (ТЦ);

10) Главный резервуар (ГР);

11) Маслоотделители;

12) Предохранительный клапан;

13) Компрессор с арматурой;

14) Концевой кран с соединительным рукавом;

15) Питательная магистраль (ПМ);

16) Тормозная магистраль (ТМ);

17) Магистраль тормозных цилиндров;

18) Магистраль вспомогательного тормоза локомотива.

Приборы питания. Компрессор (13) расположен в отделении вспомогательных машин и служит для получения сжатого воздуха хранящегося в главных резервуарах (ГР) (10) объемом ≈1000л на секцию. Для обеспечения нормальной работы локомотива давление сжатого воздуха в ГР поддерживают на уровне (7.5÷9)Ат.

На тепловозах применяют компрессоры с приводом от вала дизеля, а на электровозах – от электродвигателя.

Включение компрессоров при давлении в ГР ниже 7.5Ат и отключение при достижении давления воздуха в них 9Ат производится реле давления (8), который отключает или включает питание электродвигателей компрессоров на обеих секциях электровоза, а на тепловозах регулятор давления переводит компрессоры на рабочий или на холостой ход.

Приборы управления. Большинство приборов управления тормозами локомотива расположено в кабине управления машиниста. Тормозной кран машиниста (1) служит для управления тормозами всего поезда или одиночно следующего локомотива. Кран вспомогательного тормоза (4) локомотива служит для управления тормозом только локомотива. На пульте управления машиниста установлены манометры (2, 3 и 5), по которым контролируют давление воздуха соответственно в главном резервуаре, тормозной магистрали и в тормозных цилиндрах соответственно.

Приборы торможения. При изменении давления в тормозной магистрали (ТМ) посредством тормозного крана машиниста или крана вспомогательного тормоза срабатывает воздухораспределитель (ВР) (6), который при уменьшении давления соединяет запасной резервуар (ЗР) (7) с тормозным цилиндром (ТЦ) (9), а при повышении – соединяет ТЦ с атмосферой и одновременно соединяет тормозную магистраль (ТМ) с запасным резервуаром (ЗР) (7) заряжая его воздухом.

Воздухопровод и арматура. На локомотиве имеются питательная магистраль (ПМ) (15) и тормозная магистраль (ТМ) (16), магистраль тормозных цилиндров (17) и магистраль вспомогательного тормоза локомотива (18). По обоим концам локомотива на тормозной и питательной магистралях ставят концевые краны с соединительными рукавами (14) для соединения нескольких локомотивов в общую систему, управляемую с ведущего локомотива, а так же для соединения тормозных магистралей состава и локомотива.

К арматуре относятся фильтры, маслоотделители, пылеуловители, воздухоохладители. Маслоотделители (11) служат для очистки воздуха от масла после его сжатия в компрессоре. На случай превышения допустимого давления в ГР установлены предохранительные клапаны (12).

Компрессор

Устройство компрессора. Цилиндры компрессора типа КТ6 (рисунок 3) прикреплены к корпусу (картеру) (1) шпильками. Цилиндры низкого сжатия (ЦНС) (2) расположены под углом, а цилиндр высокого сжатия (ЦВС) 3 меньшего диаметра - вертикально. Все цилиндры находятся в одной вертикальной плоскости. Цилиндры закрываются крышками (4), в которых имеются всасывающий клапан (5) и нагнетательный клапан (6). На крышках ЦНС установлены фильтры (7) для очистки воздуха.

Крышки и цилиндры имеют охлаждающие ребра. Каждый из поршней имеет по два чугунных уплотнительных кольца и по два маслосбрасывающих кольца. Шатуны (8) одним концом соединяются с поршнем (9), а другим - с общей для всех трех шатунов головкой, насаженной на шатунную шейку коленчатого вала (10).

На коренные шейки вала напрессованы шариковые подшипники, крепящиеся в специальные гнезда в корпусе компрессора. Компрессор имеет холодильник 11 радиаторного типа, в котором охлаждается воздух между первой и второй ступенями сжатия. Холодильник разделен на две секции, каждая из которых присоединена к одному из ЦНС. Кроме того, для охлаждения сжатого воздуха имеется вентилятор с приводом от коленчатого вала. На холодильнике установлен предохранительный клапан 12, отрегулированный на давление 4.5 Ат, для предупреждения его порчи.

Система смазывания компрессора смешанная. Шейки коленчатого вала, втулки и другие детали смазываются по внутренним каналам под давлением, которое создается масляным насосом, установленным на картере. Давление масла определяется по манометру. Валик насоса соединяется с коленчатым валом. Цилиндры, поршневые кольца и шариковые подшипники смазываются путем разбрызгивания масла вращающимися и поступательно движущимися частями компрессора.

В картере имеется фильтр-клапан (сапун), состоящий из фильтра с конским волосом и обратного клапана, который выпускает воздух при повышении давления в картере вследствие пропуска воздуха поршневыми кольцами компрессора. В картере находится запас масла.

	1 - Корпус (картер); 2 - Цилиндры низкого сжатия (ЦНС); 3 - Цилиндр высокого сжатия (ЦВС); 4 – Крышка; 5 - Всасывающий клапан; 6 - Нагнетательный клапан; 7 – Фильтр; 8 – Шатуны; 9 – Поршнем; 10 – Коленчатый вал; 11 – Холодильник; 12 - Предохранительный клапан.
Рисунок. 3. Компрессор.

Принцип действия компрессора. При ходе поршня к нижней мертвой точке через фильтр и всасывающие клапаны атмосферный воздух засасывается в ЦНС. При обратном ходе поршня воздух сжимается (первая ступень сжатия) и через нагнетательный клапан подается холодильник. Из холодильника воздух засасывается через всасывающий клапан в ЦВС. При обратном ходе поршня этого цилиндра к верхней мертвой точке воздух окончательно сжимается (вторая ступень сжатия) и через нагнетательный и обратный клапана по трубе поступает в главные резервуары. При движении поршня одного ЦНС к нижней мертвой точке поршень другого ЦНС движется к верхней мертвой точке, поэтому одновременно происходит всасывание воздуха в одном ЦНС и нагнетание в другом ЦНС.

Работа продолжается до тех пор, пока давление не достигнет 9Ат на, которое отрегулирован регулятор давление (на тепловозе) или реле давления (на электровозе), установленный на питательной магистрали. При достижении этого давления разгружающие устройства удерживают всасывающие клапаны в открытом положении и компрессор начинает работать в холостую то тех пор пока в главных резервуарах не снизится давление до 7.5Ат. Затем разгружающие устройства выключаются, и компрессор снова начнет нагнетать воздух в главные резервуары. На электровоз реле давления отключает питание электродвигателя при достижении давления в главных резервуарах 9Ат, и включает - при снижении его до 7.5Ат.

Тормозной кран машиниста

Тормозной кран машиниста (ТКМ)предназначен для управления тормозом поезда, а также для управления тормозом локомотива при его одиночном следовании. ТКМ повышают или понижают давление в тормозной магистрали, то есть соответственно наполняют тормозную магистраль сжатым воздухом из главного резервуара или разряжает ее, выпуская воздух в атмосферу.

ТКМ установлен в кабине управления и присоединен к питательной и тормозной магистралям.

	I - полный отпуск и зарядка тормоза; II - поездное; III - перекрыша без питания тормозной магистрали; IV - перекрыша с питанием тормозной магистрали; V - служебное торможение; VА(VЭ) - служебное торможение (VЭ для ЭПТ); VI - экстренное торможение.
Рисунок 4. Положения ручки тормозного крана машиниста

В I положении ТМ сообщается с ПМ и в ней повышается давление до установленного значения. При этом срабатывает ВР и сообщает ТМ, с ЗР заряжая его до установленного давления. Одновременно происходит соединение ТЦ с атмосферой, то есть отпуск тормозов.

Во II положении в ТМ давление поддерживается на заданном уровне при помощи редуктора (который подпитывает ТМ воздухом из ПМ) и стабилизатора (который сбрасывает давление выше установленного) установленных на ТКМ. Во время движения поезда ручка ТКМ находится во II положении, при этом поддерживается давление в ТМ на постоянном уровне:

для пассажирского поезда (5.0¸5.2)Ат;

для грузового поезда - (5.3¸5.5)Ат.

В III положении происходит перекрытие всех каналов, то есть ни что ни с чем не связано. Это положение используется для выдержки времени на срабатывание тормозных приборов всего поезда между ступенями торможения, то есть для ступенчатого (плавного) торможения.

В IV положении происходит тоже, что и при III положении, но при этом происходит подпитывание тормозной магистрали для компенсация утечек воздуха из-за не плотности тормозной магистрали. В длинносоставных поездах наличие утечек из тормозной магистрали из-за ее не плотности приводит к ошибочному увеличению тормозной силы.

В V положении происходит выпуск воздуха (низким темпом) из ТМ.

Из-за медленной скорости выпуска воздуха используется половина тормозного усилия и срабатывают воздухораспределители всего поезда.

В VI положение происходит выпуск воздуха (высоким темпом) из ТМ.

Из-за большой скорости выпуска воздуха используется полное тормозное усилие и срабатывают воздухораспределители всего поезда.

Подготовка автотормоза к работе.Перед отправлением поезда машинист переводит кратковременно ручку ТКМ в I положение (отпуск и зарядка) для зарядки ЗР сжатым воздухом под давлением 5.3÷5.5Ат (для грузового поезда). Затем ручка ТКМ переводится в II положение (поездное) – автотормоз готов к работе.

При торможении Ручка ТКМ кратковременно переводится в V положение (служебное торможение) при этом снижается давление в ТМ на необходимую величину. Затем ручку крана переводят в III или IV положение(перекрыша) и выдерживают в этом положении некоторое время, ожидая срабатывания тормозов по длине поезда. Этим достигается ступенчатое торможение, то есть относительно плавное торможение.

Воздухораспределитель

Воздухораспределитель (ВР) (рисунок 6) – пневматический аппарат, предназначенный для переключения потоков сжатого воздуха в зависимости от изменения давления в ТМ.

	1 – Главная часть; 2 – Двухкамерный резервуар; 3 – Магистральная часть; 4 – Отпускной клапан; 5 – Переключатель равнинного (без ступенчатый отпуск) и горного (ступенчатый отпуск) режимов; 6 – Переключатель режимов: Г - груженый, С - средний, П - порожний.
Рисунок 6. Воздухораспределитель

Тормозной цилиндр

Тормозной цилиндр (ТЦ) (рисунок 7) – компонент тормозной системы, силовой орган, преобразующий давление сжатого воздуха в механическую энергию, которая передаётся (непосредственно либо через рычажную передачу) на тормозные колодки, прижимая их к ободу колеса или к тормозным дискам.

ТЦ состоит из полого цилиндрического корпуса передней и задней крышек расположенного внутри поршня с возвратной пружиной.

	1 – Задняя крышка; 2 – Корпус; 3 – Возвращающая пружина; 4 – Шток; 5 – Передняя крышка.
Рисунок 7. Тормозной цилиндр

Тормозная рычажная передача

Тормозная рычажная передача (ТРП) – устройство для передачи давления от поршня тормозного цилиндра через шток или усилия привода ручного тормоза на тормозные колодки, которые при торможении прижимаются к поверхности катания колёс. Кроме того ТРП обеспечивает равномерное распределение усилия между колодками и их одновременное прижатие.

Тормозная рычажная передача состоит из:

· горизонтальных и вертикальных рычагов;

· триангелей с башмаками и тормозными колодками шарнирно соединёнными тягами, затяжками и распорками;

Конструкция тормозной рычажной передачи зависит от:

· числа тормозных цилиндров и места их расположения (симметричное и несимметричное относительно вагонных тележек);

· числа тормозных колодок, действующих на колесо;

· расположения колодок относительно колёс (одностороннее или двустороннее).

Рисунок 8. Тормозная рычажная передача 4-хосного грузового вагона.	1 – Башмак с тормозной колодкой; 2 – Триангель; 3 – Вертикальный рычаг; 4 – Распорка; 5 – Продольная тяга с авторегулятором; 6 – Горизонтальный рычаг; 7 – Тормозной цилиндр; 8 – Затяжка; 9 – Тяга на другую тележку.
Рисунок 9. Тормозная рычажная передача пассажирского вагона.	1 – Тормозной цилиндр; 2 – Горизонтальный рычаг; 3 – Тяга; 4 – Вертикальный рычаг; 5 – Затяжка (распорка); 6 – Тяга ручного тормоза; 7 – Подвеска; 8 – Тормозная колодка; 9 – тормозной башмак.
Рисунок 10. Тормозная рычажная передача электровозов серий ВЛ-10, ВЛ-11, ВЛ-80 всех индексов.	1 – Подвеска; 2 – Башмак; 3 – Тормозная колодка; 4 – Муфта; 5 – Балансир; 6 – Тормозной цилиндр; 7, 8 – Тяга; 9 – Подвеска.

Рычажная передача с двусторонним нажатием значительно сложнее по конструкции и тяжелее по сравнению с рычажной передачей с односторонним нажатием и применяется на пассажирских вагонах и локомотивах для увеличения безопасности движения и надежности при торможении.

Рычажная передача с односторонним нажатием проще по конструкции, меньше весит и применяется на грузовых вагонах.

Принцип действия тормозов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

по теме «Автоматические тормоза подвижного состава

железных дорог»

Составил:

Доцент к.т.н. Желдак К.В.

Новосибирск, 2011

1. Тормоза подвижного состава

«Тормозом» называется устройство на подвижном составе, при помощи которого создается искусственное сопротивление движению, необходимое для снижения скорости или остановки поезда.

Торможение может осуществляться различными способами. Основным видом является «фрикционное» торможение (за счет сухого трения), при котором тормозные колодки прижимаются к поверхности катания колес или к специальным дискам.

В результате сухого трения тормозных колодок о колеса или диски возникает тормозная сила, направленная в сторону, противоположную движению. Действие этой силы обеспечивает остановку или снижение скорости поезда.

2. Классификация тормозного оборудования

Все тормозное оборудование, размещенное на подвижном составе по назначению делится на:

1) Приборы питания тормозной сети сжатым воздухом - компрессор с арматурой, регулятор (реле) давления, главный резервуар;

2) Приборы управления автотормозами поезда – тормозной кран машиниста, кран вспомогательного тормоза, воздушные манометры;

3) Приборы, осуществляющие торможение каждой тормозной единицы - воздухораспределитель, тормозной цилиндр, запасной резервуар, рычажно-тормозная передача и др.;

4) Воздухопроводы (магистрали) и арматура тормоза – питательная, тормозная и вспомогательного тормоза магистрали, пылеловка, концевой кран, соединительный рукав, кран экстренного торможения (стоп-кран) и др.

3. Схема расположения тормозных приборов

на локомотиве и вагоне

Принципиальная схема расположения тормозного оборудования на локомотиве приведена на рисунке 1.

Рисунок. 1. Принципиальная схема расположения тормозного

оборудования на локомотиве (одна секция)

1) Тормозной кран машиниста (ТКМ);

2,3,5) Манометр;

4) Кран вспомогательного тормоза локомотива (КВТЛ);

6) Воздухораспределитель (ВР);

7) Запасной резервуар (ЗР);

8) Реле давления (регулятор давления);

9) Тормозной цилиндр (ТЦ);

10) Главный резервуар (ГР);

11) Маслоотделители;

12) Предохранительный клапан;

13) Компрессор с арматурой;

14) Концевой кран с соединительным рукавом;

15) Питательная магистраль (ПМ);

16) Тормозная магистраль (ТМ);

17) Магистраль тормозных цилиндров;

18) Магистраль вспомогательного тормоза локомотива.

Приборы питания. Компрессор (13) расположен в отделении вспомогательных машин и служит для получения сжатого воздуха хранящегося в главных резервуарах (ГР) (10) объемом ≈1000л на секцию. Для обеспечения нормальной работы локомотива давление сжатого воздуха в ГР поддерживают на уровне (7.5÷9)Ат.

На тепловозах применяют компрессоры с приводом от вала дизеля, а на электровозах – от электродвигателя.

Включение компрессоров при давлении в ГР ниже 7.5Ат и отключение при достижении давления воздуха в них 9Ат производится реле давления (8), который отключает или включает питание электродвигателей компрессоров на обеих секциях электровоза, а на тепловозах регулятор давления переводит компрессоры на рабочий или на холостой ход.

Приборы управления. Большинство приборов управления тормозами локомотива расположено в кабине управления машиниста. Тормозной кран машиниста (1) служит для управления тормозами всего поезда или одиночно следующего локомотива. Кран вспомогательного тормоза (4) локомотива служит для управления тормозом только локомотива. На пульте управления машиниста установлены манометры (2, 3 и 5), по которым контролируют давление воздуха соответственно в главном резервуаре, тормозной магистрали и в тормозных цилиндрах соответственно.

Приборы торможения. При изменении давления в тормозной магистрали (ТМ) посредством тормозного крана машиниста или крана вспомогательного тормоза срабатывает воздухораспределитель (ВР) (6), который при уменьшении давления соединяет запасной резервуар (ЗР) (7) с тормозным цилиндром (ТЦ) (9), а при повышении – соединяет ТЦ с атмосферой и одновременно соединяет тормозную магистраль (ТМ) с запасным резервуаром (ЗР) (7) заряжая его воздухом.

Воздухопровод и арматура. На локомотиве имеются питательная магистраль (ПМ) (15) и тормозная магистраль (ТМ) (16), магистраль тормозных цилиндров (17) и магистраль вспомогательного тормоза локомотива (18). По обоим концам локомотива на тормозной и питательной магистралях ставят концевые краны с соединительными рукавами (14) для соединения нескольких локомотивов в общую систему, управляемую с ведущего локомотива, а так же для соединения тормозных магистралей состава и локомотива.

К арматуре относятся фильтры, маслоотделители, пылеуловители, воздухоохладители. Маслоотделители (11) служат для очистки воздуха от масла после его сжатия в компрессоре. На случай превышения допустимого давления в ГР установлены предохранительные клапаны (12).

Принципиальная схема расположения тормозного оборудования на грузовом вагоне приведена на рисунке 2.

Рисунок. 2. Принципиальная схема расположения тормозного оборудования

на грузовом вагоне

1 – Концевой кран с соединительным рукавом;

2 – Тормозная магистраль (ТМ);

3 – Стоп-кран (на некоторых моделях);

4 – Воздухораспределитель (ВР);

5 – Запасной резервуар (ЗР);

6 – Авторежим;

7 – Тормозной цилиндр (ТЦ).

Пневматический тормоз грузовых вагонов (рисунок 2) включает в себя: тормозную магистраль 2 ограниченную по концам концевыми кранами и соединительными рукавами (1); воздухораспределитель (ВР) (4) прикреплен к раме вагона болтами, к нему подведены три трубы от тормозной магистрали (ТМ) (2); запасного резервуара (ЗР) (5), тормозного цилиндра (ТЦ) (7) и авторежим (6) (его устанавливают на всех строящихся вагонах и при модернизации ранее выпущенных), который автоматически изменяет давление в ТЦ в зависимости от загрузки вагона.

На некоторых типах грузовых вагонов и, особенно на пассажирских вагонах для экстренной остановки поезда установлен стоп-кран (3).

Пассажирские вагоны помимо пневматического тормоза (как у грузового вагона), оборудованы электропневматическим тормозом (ЭПТ), отличающимся от пневматического наличием электровоздухораспределя и двух проводов идущих вдоль всего состава. В каждом пассажирском вагоне установлено не менее 3-х стоп-кранов по одному в каждом тамбуре, а остальные внутри вагона. Электрические провода расположены в стальных трубах и имеются сборные коробки для присоединения проводов от электровоздухораспределителя и междувагонных соединений. Междувагонные соединения выполняются с помощью рукава, которым одновременно соединены воздушная магистраль и электрическая цепь. В хвостовом вагоне рукав подвешивают на изолированную подвеску для изоляции электрической цепи тормоза от земли и разделения рабочего и контрольного проводов.

Пассажирские локомотивы, также, оборудуют ЭПТ. На этих локомотивах дополнительно к приборам пневматического тормоза установлены аккумуляторная батарея (50 В) и статический преобразователь. Преобразователь обеспечивает питание цепей ЭПТ постоянным током для управления работой электровоздухораспределителей и переменно для контроля целостности электрической цепи всего поезда.

Тормозные краны машиниста оборудованы электрическим контроллером для управления ЭПТ.