Действие воздухораспределителя
Зарядка на равнинном режиме. Сжатый воздух из ТМ поступает в двухкамерный резервуар. Часть воздуха через фильтр 34, отверстие 1,3мм и обратный клапан 7 проходит в ЗР. Время зарядки ЗР с 0 до 5 кгс/см2 составляет 4-4.5 мин.
Часть воздуха поступает в МК, вызывая прогиб магистральной диафрагмы 18 вправо до упора торцовой частью диска 19 в седло 20 диафрагмы переключателя режимов отпуска. При этом два отверстия диаметром по 1 мм в хвостовике левого диска 27 совпадут по сечению с шестью отверстиями диаметром по 2 мм в седле 29 манжеты дополнительной разрядки. Через эти отверстия воздух из МК поступает в полость «П1» (слева от манжеты 17 дополнительной разрядки) и далее через осевой и верхний радиальный каналы плунжера - в полость «П» (справа от диафрагмы 24 переключателя режимов отпуска), откуда через нижние радиальные каналы плунжера - в ЗК. (см. рис. 5.5).
Воздух из ЗК подходит под манжету, жестко закрепленную на стержне клапана 16 мягкости, а воздух из МК через калиброванное отверстие диаметром 0,9мм в канале клапана мягкости - под торцовую часть клапана. При давлении воздуха в ЗК около 3,0 – 3,5 кгс/см2 клапан мягкости поднимается, преодолевая усилие своей пружины, и открывает проход воздуха из МК в ЗК вторым путем, ускоряя зарядку последней.
Под действием воздуха из ЗК и усилия отпускной пружины 4 главный поршень 2 занимает крайнее левое (отпускное) положение, при котором воздух из ЗК начнет перетекать в РК через отверстие диаметром 0,5мм в корпусе 37 главной части. По каналу РК воздух проходит в магистральную часть и через отверстие диаметром 0,6мм в седле 20 подходит к диафрагме 24 переключателя режимов отпуска, воздействуя на нее по кольцевой площади, большей, чем площадь, на которую воздействует воздух из полости «П». При давлении со стороны РК на диафрагму 24 больше 2,5 – 3,5 кгс/см2, последняя отжимается от седла 20 вправо, открывая тем самым второй путь зарядки РК из полости «П» (из МК) через отверстие диаметром 0,6мм.
Зарядка РК с 0 до 5 кгс/см2 на равнинном режиме происходит за время 3 – 3,5 мин.
Зарядки на горном режиме. На горном режиме воздух РК не может отжать диафрагму 24, так как усилие режимных пружин на нее составляет 7,5 кгс/см2. Поэтому зарядка РК на горном режиме осуществляется только одним путем - через отверстие диаметром 0,5мм в корпусе главной части.
Время зарядки РК с 0 до 5 кгс/см2 на горном режиме составляет 4 – 4,5 мин.
При выравнивании давлений в МК, ЗК и РК магистральная диафрагма 18 под действием возвратной пружины выпрямляется в среднее положение, при котором толкатель 30 упирается в плунжер 21 и клапан дополнительной разрядки 32, два отверстия в хвостовике левого диска заходят за манжету дополнительной разрядки 17, крайние правые радиальные каналы плунжера выходят из полости «П».(см. рис. 5.5).
Среднее (поездное) положение магистральной диафрагмы является положением готовности к торможению. При этом МК и ЗК сообщены между собой через калиброванное отверстие диаметром 0,9мм в канале клапана мягкости. РК и ЗК - через отверстие диаметром 0,5мм в главной части, полость «П» и РК - через отверстие диаметром 0,6мм в седле диафрагмы переключателя режимов отпуска. (На горном режиме сообщения полости «П» и РК нет).
Одновременно с зарядкой происходит и отпуск тормоза, то есть сообщение ТЦ через уравнительный поршень 9 с атмосферой. Для большей ясности процесс отпуска на различных режимах работы ВР рассмотрим ниже.
Мягкость. При медленном снижении давления в ТМ темпом до 0,3 – 0,4 кгс/см2в минуту воздух из РК перетекает в ЗК, а оттуда в МК через отверстие диаметром 0,9мм в канале клапана мягкости. При этом давления в МК и ЗК выравниваются и прогиба магистральной диафрагмы в тормозное положение (влево) не происходит. Клапан дополнительной разрядки 32 остается закрытым.
При падении давления в ТМ темпом до 1,0 кгс/см2 в минуту к указанному выше пути добавляется второй путь мягкости. Воздух из ЗК не успевает перетекать в МК через отверстие диаметром 0,9мм, что вызывает прогиб магистральной диафрагмы влево. Одновременно начинают перемещаться влево толкатель 30 и плунжер 21. Толкатель приоткрывает клапан дополнительной разрядки 32 и воздух из ЗК через каналы плунжера и приоткрытый клапан дополнительной разрядки перетекает в канал дополнительной разрядки (КДР) и далее в атмосферу через осевой канал уравнительного поршня 9. Сечение для проходя воздуха через клапан дополнительной разрядки автоматически дросселируется так, что темп разрядки ЗК соответствует темпу разрядки ТМ. Давления в МК и ЗК быстро выравниваются и магистральная диафрагма занимает поездное положение.
Максимальный темп разрядки ТМ, не вызывающий срабатывайте ВР на торможение, зависит от перепада давлений по обе стороны манжеты 17 дополнительной разрядки и определяется усилием ее пружины.
Торможение. При снижении давления в ТМ (и, следовательно, в МК) темпом служебного или экстренного торможения (при служебном торможении на величину не менее 0,5 кгс/см2) магистральная диафрагма прогибается влево и толкатель полностью открывает клапан дополнительной разрядки, (см. рис.5.6). При этом воздушная полость «П1» за манжетой дополнительной разрядки резко разряжается в КДР и далее в атмосферу и ТЦ через уравнительный поршень 9. Давлением МК манжета дополнительной разрядки отжимается от седла 29 влево, и воздух из МК резко устремляется в КДР, в ТЦ и в атмосферу через уравнительный поршень. (Дополнительная разрядка ТМ). Давлением воздуха из КДР опускается на седло клапан мягкости, разобщая МК и ЗК.
Резкое падение давления в МК вызывает дальнейший прогиб магистральной диафрагмы влево, в результате чего хвостовиком клапана дополнительной разрядки отжимается от седла 33 атмосферный клапан 14, который открывает дополнительный выход воздуха из МК в атмосферу через отверстие диаметром 0,9мм в заглушке 13. Темп падения давления в МК увеличивается, и магистральная диафрагма вновь прогибается влево до упора диском 27 в седло манжеты дополнительной разрядки. Так как к этому моменту все свободные зазоры манжеты 17 и клапанов 32 и 14 уже выбраны, то толкатель и плунжер перемещаться не будут и. следовательно, между плунжером и левым диском 27 (седлом плунжера) возникает кольцевой зазор. Это обеспечивает начало интенсивной разрядки ЗК в атмосферу (и частично в ТЦ): через торцовые отверстия диска 19, кольцевой зазор плунжера, клапан 32 дополнительной разрядки, КДР и уравнительный поршень, и торцовые отверстия диска 19, кольцевой зазор плунжера, клапан 32 дополнительной разрядки. КДР и уравнительный поршень, и параллельным путем – через атмосферный клапан 14. (При дополнительной разрядке ТМ и первоначальной разрядке ЗК давление в ТЦ будет не более 0,3 – 0,4 кгс/см2, а общая величина дополнительной разрядки ТМ составляет 0,4 – 0,45 кгс/см2).
Одновременно с падением давления в ЗК начинает понижаться давление в РК за счет перетекания воздуха из РК в ЗК через отверстие диаметром 0,5мм в корпусе главной части. При падении давления в ЗК на 0,4 – 0,5 кгс/см2 (в РК в этот момент давление понизится на 0,2 - 0,3 кгс/см2) главный поршень под действием давления РК начинает перемещаться вправо, преодолевая усилие пружины 4. Когда главный поршень пройдет приблизительно 7мм, он своим диском разобщит ЗК и РК, тормозной клапан 8 сядет на хвостовик уравнительного поршня, перекрывая его атмосферный канал, восемь отверстий по 1,6мм в полом штоке 3 главного поршня совпадут с каналом ЗР, а манжета 6 полого штока перекроет КДР. При этом воздушные давления на манжету дополнительной разрядки выравниваются (за счет интенсивного роста давления в КДР) и она своей пружиной прижимается к седлу, разобщая ЗК от МК и прекращая дополнительную разрядку ТМ. ЗК продолжает разряжаться в атмосферу через торцовые отверстия правого диска магистральной диафрагмы, кольцевой зазор между плунжером и левым диском и атмосферный клапан.
При продолжающемся понижении давления в ЗК через атмосферный клапан14 главный поршень продолжает перемещаться вправо. Так как уравнительный поршень при этом остается неподвижным, то между тормозным клапаном 8 и его седлом (торцовой частью полого штока) возникает кольцевой зазор, через который воздух из ЗР начинает интенсивно перетекать в тормозную камеру (ТК) и из нее - в ТЦ. Повышение давления в ТЦ быстрым темпом (Скачок давления) будет продолжаться до тех пор, пока давление воздуха из ТК на уравнительный поршень не станет выше давления на него режимных пружин 10 и 11 (в зависимости от режима торможения - одной пли двух), или при глубокой разрядке ТМ (например, при полном служебном или экстренном торможении), когда главный поршень перемещается вправо на полный свой ход (23 - 24мм), и с каналом ЗР совпадает одно отверстие полого штока диаметром 1,7мм. Это отверстие вместе с манжетой 5 на полом штоке называют замедлителем наполнения ТЦ или замедлителем торможения. Замедлитель торможения увеличивает время наполнения ТЦ в головной части поезда, чем обеспечивается плавность торможения.
Действие ВР одинаково при служебном и экстренном торможении, с той лишь разницей, что в последнем случае разрядка МК и ЗК происходит до нуля.
Перекрыша. После прекращения разрядки ТМ через кран машиниста разрядка ЗК в атмосферу продолжается через атмосферный клапан 14 до тех пор, пока давление в ней не уравняется с давлением ТМ. Магистральная диафрагма при этом занимает среднее положение (положение перекрыши) и атмосферный клапан закрывается. Клапан дополнительной разрядки при этом остается приоткрытым.
При перетекании воздуха из ЗР в ТЦ растет давление и в ТК. Когда давление в ней станет выше, чем усилие режимных пружин на уравнительный поршень, последний начинает перемещаться вправо, сжимая пружины. При этом начинает уменьшаться кольцевой зазор между тормозным клапаном и его седлом в полном штоке. Следовательно, уменьшается и темп перетекания воздуха из ЗР в ТЦ. При посадке тормозного клапана на седло ТК оказывается изолированной от ЗР, и в ТЦ устанавливается определенное давление, которое зависит от величины снижения давления в ТМ и установленного на ВР режима торможения.
Чем сильнее давление режимных пружин 10 и 11 на уравнительный поршень, тем при большем давлении воздуха в ТК он начнет движение в положении перекрыши. Поэтому для получения различных режимов торможения (порожнего, среднего и груженого) изменяют усилие режимных пружин 10 и 11 на уравнительный поршень. Это достигается изменением положения рукоятки переключателя режимов торможения. (Табл. 5.1). Зависимость давления в ТЦ на различных режимах от ступени торможения показана на рис. 5.7.
Уравнительный поршень в положении перекрыши поддерживает в ТЦ определенное установленное давление. Так, например, при утечках сжатого воздуха из ТЦ, понижается давление и в ТК. Под действием режимных пружин уравнительный поршень переместится влево, отжимая от седла тормозной клапан 8,. что приведет к появлению кольцевого зазора между тормозным клапаном и торцовой частью полого штока. При этом воздух из ЗР через открывшийся тормозной клапан начнет перетекать в ТК, а из нее в ТЦ. При превышении давления воздуха в ТК усилия режимных пружин, уравнительный поршень перемещается вправо и тормозной клапан закроется. ЗР через обратный клапан 7 пополняется из ТМ.
ВР № 483 в положении перекрыши защищен от самопроизвольного отпуска на равнинном режиме при незначительном (не более 0,3 кгс/см2) самопроизвольном повышении давления в ТМ. При этом магистральная диафрагма прогнется в сторону крышки и нижний правый радиальный канал плунжера выдвинется в полость «П». Воздух из РК начнет перетекать в ЗК, перемещая магистральную диафрагму в среднее 
положение. При этом возможно незначительное понижение давления в ТЦ. однако полного отпуска не произойдет.
*) Примечание: Груженый режим на вагонах с композиционными колодками в соответствии с требованиями Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог № ЦТ-ЦВ-ЩЕ-ВИИЖТ/277 устанавливается в следующих случаях:
а) в груженом состоянии вагонов-хопперов для перевозки цемента;
б) на других вагонах по приказу начальника дороги на основании опытных поездок на конкретных участках дороги при осевой нагрузке не менее 20 тс;
в) в зимний период по указанию начальника дороги на участках с затяжными спусками, подверженных снежным заносам при загрузке вагона более 10 тс на ось.
Отпуск на горном режиме. Особенностью этого режима является возможность получения ступенчатого отпуска. На горном режиме диафрагма 24 практически всегда прижата пружинами к своему седлу 20, поскольку усилие пружин составляет 7,5 кгс/см2. Поэтому сообщения РК и полости «П» нет.
При повышении давления в ТМ (Рис. 5.4.) магистральная диафрагма прогибается из положения перекрыши в сторону крышки и крайние радиальные каналы плунжера выходят в полость «П». Клапан дополнительной разрядки 32 закрывается. При этом устанавливается сообщение между РК и ЗК. Давление в ЗК будет повышаться за счет поступления воздуха из ТМ. Под действием давления ЗК главный поршень 2 начнет перемещаться влево, уменьшая объем РК и, следовательно, повышая в ней давление. При этом тормозной клапан 8 отходит от хвостовика уравнительного поршня и через осевой канал последнего воздух из ТЦ начнет выходить в атмосферу.
Для получения полного отпуска на горном режиме необходимо, чтобы главный поршень переместился влево до упора в крышку 1. С этой целью давление в ЗК должно быть увеличено до давления в РК, то есть на 0,2 – 0,3 кгс/см2 ниже первоначального зарядного.
Если же давление в ЗК будет повышено на меньшую величину, то при выравнивании давлений в ЗК и РК главный поршень остановится в промежуточном положении, не дойдя до крышки. Так как при открытом осевом канале уравнительного поршня давление в ТК и в ТЦ понижаются, то под действием режимных пружин 10 и 11 уравнительный поршень начнет перемещаться влево и своим хвостовиком упрется в тормозной клапан, прекращая разрядку ТЦ в атмосферу.
При последующем частичном повышении давления в ТМ на соответствующую величину понизится давление в ТЦ.
Таким образом, на горном режиме отпуск получается в результате восстановления давления в ТМ. При ступенчатом повышении давления в ТМ имеет место ступенчатый отпуск. Так как темп повышения давления в ТМ в голове состава выше, чем в хвосте, то и отпуск головной части получается раньше.
Отпуск на равнинном режиме.Характер отпуска на равнинном режиме определяется темпом повышения давления в ТМ. В зависимости от этого возможно ускоренное и замедленное протекание процесса отпуска.
При медленном повышении давления в ТМ в хвосте поезда магистральная диафрагма прогибается в сторону крышки до тех пор, пока нижний правый радиальный канал плунжера 21 не выдвинется в полость «П». Клапан дополнительной разрядки закрывается. Так как при этом отверстия в хвостовике левого диска 27 еще перекрыты манжетой дополнительной разрядки, то сообщения РК и ЗК не устанавливается. Воздух из РК начинает перетекать в ЗК. При этом главный поршень начнет перемещаться влево и тормозной клапан отходит от хвостовика уравнительного поршня. Воздух из ТЦ начинает выходить в атмосферу через осевой канал диаметром 2,8мм уравнительного поршня.
Главный поршень, перемещаясь в отпускное положение, вытесняет воздух из РК в полость «П», а из нее - в ЗК, то есть давление в ЗК повышается, а в РК уменьшается. Следовательно, главный поршень двигается до упора в крышку 1 без остановки, а, значит, и ТЦ непрерывно разряжается в атмосферу от максимального давления до нуля.
Таким образом, в хвосте состава происходит ускоренный отпуск, при котором главный поршень перемещается в отпускное положение за счет одновременного повышения давления в ЗК и уменьшении его в РК.
При быстром темпе повышения давления в ТМ в голове поезда магистральная диафрагма прогибается вправо до упора диском 19 в седло 20. Клапан дополнительной разрядки закрывается. Воздух из РК через два отверстия диаметром по 1мм в хвостовике левого диска 27 и осевой и радиальный каналы плунжера 21 перетекает в полость «П», а из нее - в ЗК. Рост давления в ЗК вызывает перемещение главного поршня в отпускное положение и. следовательно, опорожнение ТЦ в атмосферу.
В полости «П» устанавливается повышенное магистральное давление, которое препятствует поступлению в нее воздуха из РК, поэтому в головной части поезда давление в РК практически не падает, а отпуск происходит замедленно только за счет роста давления в ЗК (из РК).
Таким образом, отпуск в голове состава начинается раньше, но протекает он медленно, а в хвосте состава начинается позже, но протекать он будет быстрее. За счет этого на равнинном режиме происходит выравнивание времени оттека по длине поезда.
Следовательно, на равнинном режиме возможен только полный оттек, для получения которого достаточно повысить давление в ТМ на 0,2 – 0,3 кгс/см2 и более в зависимости от величины снижения давления в ТМ при торможении.
Отпуск на равнинном режиме после экстренного торможения протекает почти аналогично, но дольше, так как при этом была произведена полная разрядка ТМ, РК и ЗК.
В общем случае равнинный режим оттека устанавливается при следовании поезда на участке с уклонами до 0,018, горный режим - при следовании поезда на участке с уклонами более 0,018. Включение режимов торможения и отпуска воздухораспределителя на локомотивах показано в таблице 5.2.