Действие воздухораспределителя усл. № 292 при зарядке

Рисунок 3.35 – Схема работы воздухораспределителя усл. № 292 при зарядке

При включении прибора в тормозную сеть сжатый воздух поступает из нее внутрь воздухораспределителя. Происходит зарядка ЗР (рис.3.35), при которой воздух проходит следующим образом: ТМ, ТМ1, ТМ2, фильтр 9, магистральная камера МК. Попадание воздуха в МК вызывает перемещение поршня 6 с золотниками 2 и 5 влево, причем кольцо поршня 6 открывает во втулке 7 три отверстия диаметром 1,25 мм каждое. Пройдя через три отверстия, сжатый воздух движется далее так: отверстие диаметром 2 мм в пояске поршня 6, ЗК, ЗK1 отверстие диаметром 9 мм в крышке буфера, ЗР объемом 78 л.

На отдельном стенде зарядка ЗР продолжается 130—180 с, а в составе поезда несколько больше. Три отверстия диаметром 1,25 мм каждое во втулке 7 вместо одного с равновеликим сечением выполнены с целью уменьшения хода поршня б, необходимого для сообщения или разобщения магистральной камеры МК и золотниковой камеры ЗК.

Одновременно сжатый воздух из тормозной магистрали частично поднимает поршень 13 ускорителя экстренного торможения, и происходит зарядка срывной камеры СК через дроссельное отверстие диаметром 0,8 мм в поршне 13 следующим путем: ТМ1, зазор между поршнем 13 и резиновым кольцом 14, отверстие диаметром 0,8 мм, СК, СК1, пробка 16, отверстие У, перекрытое золотником 2. Пробкой 16 ускоритель можно отключить. После быстрой зарядки камеры СК пружина 15 осаживает поршень 13 усилителя до упора в резиновое кольцо 14.

При зарядке воздухораспределителя тормоз отпущен, т. е. тормозной цилиндр ТЦ сообщен с атмосферой: ТЦ; сетка, пробка 16, ТЦ2, выемка О, Aт. Пробка 16 может сообщать ТЦ с атмосферой через каналы различного сечения в зависимости от режима, на который включен воздухораспределитель.

Камера доплнительной разрядки КДР также сообщается с атмосферой: КДР, КДР1 отверстие С золотника 2, выемка А, отверстие А1 диаметром 1,0 мм, Aт. После окончания зарядки прибора в ЗР устанавливается давление 5,0 —5,2 кг/см², в ТЦ и в КДР сжатого воздуха нет, ускоритель заряжен и готов к работе.

Теперь, поводив указочкой по каналам статичного рисунка, посмотрим то же самое - процесс зарядки запасного резевуара и золотниковой камеры - на анимированной картинке:

Действие воздухораспределителя усл. № 292при служебном торможении

Темп разрядки магистрали, вызывающий постановку деталей рассматриваемого воздухораспределителя на торможение, составляет 0,06—0,6 кг/см² за 1 с, а кран машиниста при служебном торможении понижает магистральное давление темпом 0,2 МПа за 1 с. При такой разрядке сжатый воздух не успевает проходить из ЗР (рис.3.36) в магистраль через три отверстия диаметром по 1,25 мм во втулке 7. Перепад давлений между камерами ЗК и МК увеличивается, и возрастает создаваемая им сила, толкающая поршень 6 вправо. Когда эта сила становится больше удерживающих поршень сил трения, поршень 6 с отсекательным золотником 3 перемещается вправо на величину свободного хода 7,5 мм до упора заплечика хвостовика поршня 6 в главный золотник 2. А главный золотник пока остается на месте.

Свободный ход 7,5 мм поршня 6 обеспечивает следующее:

- Кольцо поршня 6 перекрывает три отверстия во втулке 7, разобщая камеры МК и ЗК. Если теперь разрядка магистрали почему-либо замедлится, все равно будет обеспечен перепад давлений между камерами ЗК и МК, необходимый для того, чтобы поршень б передвинул главный золотник 2 в положение торможения. Для переключения воздухораспределителя на торможение достаточно сдвинуть поршень 6 с отсекательным золотником 5 до перекрытия трех отверстий во втулке 7, поэтому свободный ход 7,5 мм магистрального поршня повышает чувствительность прибора к торможению.

Рисунок 3.36 - Положение золотников при служебном торможении

(на рисунке показан воздухораспределитель в положении зарядки,чтобы можно

было по номерам вспомнить название деталей и их расположение)

- Отсекательный золотник 5 открывает на зеркале Z-образный канал Т, подготавливая его к пропуску сжатого воздуха из ЗР в ТЦ.

- Выемка А отсекательного золотника сходит с отверстия А1, разобщая тем самым камеру КДР с атмосферой.

- Выемка Р1 накрывает сапожковые отверстия С и С1, соединяя тем самым магистральную камеру и камеру дополнительной разрядки КДР. Это вызывает резкую начальную разрядку магистральной камеры МК, воздух из которой проходит в КДР, где ранее сжатого воздуха не было.

Начальное падение давления в камере МК значительно, поскольку воздух, проходящий из магистрали в камеру МК, встречает сопротивление фильтра 9. Происходит дополнительная разрядка магистрали самим воздухораспределителем, забирающим воздух в КДР объемом 1 л.

Благодаря дополнительной разрядке магистрали воздухораспределителем обеспечиваются:

• скачок усилия на поршне 6, позволяющий преодолеть силу трения главного золотника 2 по его зеркалу; этот скачок гарантирует перемещение поршня 6 с главным золотником 2 на торможение, то есть четкое срабатывание воздухораспределителя;

• срабатывание на торможение последующего воздухораспределителя;

• повышение скорости прохождения тормозной волны с 50 до 120 м/с;

• сохранность высокого темпа начальной разрядки магистрали поезда по всей его длине после начала разрядки в головном участке магистрали краном машиниста;

• достижение тормозной волной хвоста поезда любой длины. Последнее очень важно, так как тормозная волна при воздухораспределителях без камер КДР затухает за 20-м вагоном поезда, а далее к хвосту воздухораспределители разряжаются темпом мягкости без торможения.

Выемка О золотника 2, переместившегося вправо, сходит с канала ТЦ2, и тем самым тормозной цилиндр ТЦ разобщается с атмосферой, а движущийся следом Z-образный канал Т золотника 2 сообщается с каналом ТЦ3, поэтому сжатый воздух из камеры ЗК быстро выходит в тормозной цилиндр следующим путем: ЗК1 > каналы Т > ТЦ3 > ТЦ1 > сетка > ТЦ. Пошло наполнение тормозного цилиндра, то есть торможение.

Действие воздухораспределителя усл. № 292при перекрыше

и ступенях торможения

Итак, через Z-образный канал Т пошло наполнение тормозного цилиндра. Площадь сечения каналов Т и ТЦ3 (рис. 3.37) в отдельности превышает площадь сечения отверстия диаметром 9 мм в крышке заднего буфера, поэтому из камеры ЗК в тормозной цилиндр выходит больше сжатого воpдуха, чем поступает из резервуара ЗР в камеру ЗК. В результате возникает дефицит воздуха в золотниковой камере ЗК в самом начале наполнения тормозного цилиндра ТЦ сжатым воздухом. Это вызывает падение давления в полости ЗК, обеспечивающее остановку поршня 6 в положении служебного торможения. Этому же способствует и правый буфер 10, поджатый пружиной с усилием 100 Н к бурту крышки 8, который служит для упора поршня 6 и, следовательно, для его гарантированной остановки в положении служебного торможения. Отсутствие буфера-ограничителя могло бы привести к смещению магистрального поршня в крайнее правое положение, которое вызывает уже не служебное, а экстренное торможение.

При служебном ступенчатом торможении машинист разряжает магистраль вначале только на 0,4—0,5 кг/см² с последующей фиксацией остаточного давления в ней (постановкой ручки крана машиниста в перекрышу). При этом давление в тормозном цилиндре ТЦ увеличивается, а в запасном резервуаре ЗР уменьшается. Перепад давлений между камерами ЗК и МК уменьшается, затем давление в ЗК становится равным давлению в магистрали и, наконец, поскольку выход сжатого воздуха из ЗР в ТЦ продолжается, на магистральном поршне возникает обратный перепад давлений

Рисунок 3.37 - Положение золотников при перекрыше и ступенях торможения

(на рисунке показан воздухораспределитель в положении зарядки,чтобы можно

было по номерам вспомнить название деталей и их расположение)

Когда он достигает примерно 0,1 кг/см², его усилия становится достаточно для смещения поршня 6 с отсекательным золотником 5 влево на величину свободного хода, равного 7,5 мм, т. е. до упора заплечика поршня 6 в правый край главного золотника 2. При этом отсекательный золотник 5 подобно заслонке перекрывает канал Т, разобщая тем самым ЗР и ТЦ. Так как выход сжатого воздуха из ЗР в ТЦ прекращается, то обратный перепад давлений между камерами МК и ЗК не увеличивается. Усилия, созданного этим перепадом, хватило только для перемещения поршня 6 с золотником 5 на величину свободного хода, но не достаточно для дальнейшего движения поршня после его упора в главный золотник 2. Поршень 6 останавливается — состоялась первая ступень торможения и наступила перекрыша. При перекрыше три отверстия диаметром 1,25 мм во втулке 7 остаются левее кольца магистрального поршня , т. е. камеры ЗК и МК не сообщаются между собой.

Термин "перекрыша" происходит от слова перекрыть, в данном случае — перекрыть выход воздуха из резервуара ЗР в цилиндр ТЦ. Если необходимо усилить торможение, то машинист увеличивает разрядку тормозной магистрали на 0,3—1,0 кг/см² по своему усмотрению. При этом давление в камере МК опять становится меньше давления в ЗК, и под действием этого перепада поршень 6 с отсекательным золотником 5 снова перемещается вправо на величину свободного хода 7,5 мм до касания переднего буфера 10 и одновременно до упора хвостовика поршня 6 в золотник 2 с левой стороны. Золотник 5 открывает канал Т на верхней плоскости золотника 2, и очередная порция сжатого воздуха из резервуара ЗР переходит в цилиндр ТЦ. Это вызывает повышение давления в цилиндре ТЦ на величину, примерно в три раза превышающую величину разрядки магистрали, что обусловлено соотношением объемов ЗР и ТЦ. В резервуаре ЗР давление уменьшается, затем становится равным давлению в магистрали, после чего между камерами ЗК и МК образуется обратный перепад давлений. Когда он достигает примерно 0,1 кг/см², поршень 6 с золотником 5 снова смещаются влево до упора заплечика поршня в золотник 2 справа. Отсекательный золотник 3 перекрывает Z-образный канал Т, разобщая ЗР и ТЦ. Произошла вторая ступень торможения и снова наступила перекрыша.

Хотя при второй ступени торможения выемка P1 золотника 5 накрывает сапожковые отверстия С и С1 сообщая КДР с камерой МК, дополнительная разрядка магистрали не происходит, так как КДР уже заполнена сжатым воздухом.

При третьей и последующих ступенях торможения воздухораспределитель работает аналогично. Когда давление в магистрали снизится в результате всех ступеней на 1,3—1,5 кг/см², давление в резервуаре ЗР сравняется с давлением в цилиндре ТЦ. Такое состояние называется полным служебным торможением. Конкретная величина разрядки магистрали, при которой наступает полное служебное торможение, зависит от выхода штока тормозного цилиндра, т. е. от объема ТЦ, который необходимо заполнить сжатым воздухом из запасного резервуара.

При ступенчатом торможении магистральный золотник 2 занимает положение служебного торможения, а поршень 6 с отсекательным золотником 5 совершают возвратно-поступательные дви­жения относительно золотника 2: то вправо на наполнение ТЦ сжатым воздухом, то влево на прекращение впуска воздуха из ЗР в ТЦ. Три отверстия во втулке 7 все время остаются левее кольца поршня 6, т. е. резервуар ЗР постоянно отключен от тормозной магистрали.

Полное служебное торможение можно выполнить за один прием разрядкой магистрали на 1,3—1,5 кг/см². Если выполнено полное служебное торможение, то дальнейшая разрядка магистрали не может вызвать увеличение давления в тормозном цилиндре. Однако если после служебного торможения возникла угроза безопасному движению поезда, то машинист обязан полностью разрядить тормозную магистраль, переведя ручку крана машиниста в положение экстренного торможения. Почему необходимо так сделать, будет объяснено ниже.

В режиме полного служебного торможения утечки через неплотности поршня тормозного цилиндра вызывают понижение давления как в цилиндре, так и в запасном резервуаре. Когда давление в ЗР станет на 0,01 МПа меньше давления в тормозной магистрали, поршень 6 сместится влево до упора в золотник 2, в результате чего отсекательный золотник 5 перекроет канал Т и разобщит ЗР и ТЦ. С этого момента снижение давления в данном тормозном цилиндре из-за утечек ускорится при той же неплотности его поршня. Это обусловлено тем, что разряжаемый объем уменьшился примерно в три раза, так как ЗР уже не связан с ТЦ. Следовательно, уменьшается надежность торможения.

Если же машинист полностью разрядил магистраль, поршень 6 занимает такое положение, при котором золотники 2 и 5 постоянно сообщают ЗР с ТЦ, а значит ЗР постоянно подпитывает ТЦ, восполняя утечки из него. Истощение суммарного объема ЗР и ТЦ из-за неплотностей в ТЦ потребует гораздо большего времени» чем истощение изолированного ТЦ. Таким образом, надежность торможения после полного выпуска воздуха из магистрали повышается.

Очевидно, что воздухораспределитель № 292 является непрямодействующим и истощимым. После любого торможения ЗР и ТЦ разобщаются с ТМ. Торможение при наличии утечек в ТЦ возможно только до тех пор, пока воздух не вышел из суммарного объема ЗР+ТЦ. Как только выйдет – тормоза истощатся и отпустят. Это, безусловно, серьезный недостаток воздухораспределителя № 292.

Действие воздухораспределителя усл. № 292при экстренном торможении

При экстренном торможении тормозную магистраль разряжают значительно быстрее, чем при служебном, поэтому перепад давлений на поршне нарастает стремительно, что вызывает быстрый переброс поршня с обоими золотниками и главным, и отсекательным вправо. Во время движения золотника 2 (рис.3.38) канал Т кратковременно сообщается, с каналом ТЦ3, но вследствие смещения сечения канала 7 относительно сечения канала ТЦ3 давление в полости ЗК существенно понизиться не успевает.

Рисунок 3.38 - Положение золотников при экстренном положении

(на рисунке показан воздухораспределитель в положении зарядки,чтобы можно

было по номерам вспомнить название деталей и их расположение)

В результате магистральный поршень с большой силой давит на буфер 10 и полностью сжимает его пружину. При этом торцовый выступ поршня 6 упирается в резиновую прокладку между крышкой 8 и магистральной частью 3. Дополнительный ход золотника 2 вправо вызывает проскок канала Г относительно канала ТЦ3, т. е. наполнение цилиндра ТЦ сжатым воздухом по каналу Т становится невозможным. Выемка О при движении золотника 2 сходит с канала ТЦ2, разобщая цилиндр ТЦ с атмосферой, а выемка Р накрывает каналы У и ТЦ3, что вызывает моментальную разрядку срывной камеры СК, воздух из которой уходит в пока еще пустой цилиндр ТЦ по следующему пути:

СК > СК1 и пробка 16, канал У, выемка P, каналы ТЦ3, ТЦ1 > сетка > ТЦ. Все описанные выше процессы длятся не более 0,5 с. По истечении этого времени давление в тормозной магистрали еще не успевает значительно снизиться и составляет не менее 4,5—4,6 кг/см². Под его действием поршень 13 ускорителя резко поднимается на 9 мм вверх до упора и срывает атмосферный клапан 12, приподнимая его на 5,5 мм над седлом, что вызывает дополнительную разрядку магистрали. При этом скорость распространения тормозной волны повышается до 220 м/с.

Увеличенный ход золотника главного обеспечивает сообщение его отверстия Э с каналом Э1, поэтому наполнение тормозного цилиндра сжатым воздухом осуществляется через режимную пробку: ЗР > отверстие диаметром 9 мм > камера ЗК > отверстие Э > канал Э1, отверстие в переключательной пробке 16 диаметром 5,5 мм при режиме К или 2,5 мм при режимах Д и УВ > канал ТЦ1 > сетка > цилиндр ТЦ.

Время наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом до давления 3,5 кг/см² при короткосоставном режиме К (рис.3.39) воздухораспределителя равно 7 с, а при длинносоставном Д и режиме УВ (ускоритель выключен) — 16 с.

Рисунок 3.39 - Положения ручки переключательной пробки:

УВ - ускоритель выключен; К - короткосоставный (для поездов нормальной длины); Д - длинносоставный (для поздов длиной более 20 вагонов)

Магистральный поршень после упора в резиновую прокладку между крышкой 8 и магистральной частью 3 становится как бы клапаном, который отделяет резервуар ЗР и цилиндр ТЦ от полностью разряженной тормозной магистрали. Так как плотность кольца поршня во втулке 7 для этой цели недостаточна, торец поршня снабжен кольцевым буртом ( о нем мы говорили, рассмаривая устройство).

Короткосоставным считается пассажирский поезд до 20 вагонов, длинносоставным – большей длины. На первый взгляд, казалось бы, длинносоставный поезд надо наполнять быстрее, через более широкие каналы. Но это не так. Если головные вагоны быстро наполнятся, пока тормозная волна не успела еще добежать до хвоста, то произойдет набегание хвостовых вагонов, толчки, продольно-динамические реакции, создающие дискомфорт пассажирам и угрозу повреждения сцепных устройств.

При экстренном торможении резервуар ЗР и цилиндр ТЦ постоянно сообщаются, и в случае неплотности манжеты поршня ТЦ тормоз отпустит только после истощения объединенного объема ре­зервуара и цилиндра, что повышает надежность торможения.

При медленной разрядке тормозной магистрали темпом до 0,5 кг/см² за 1 мин воздух успевает выходить из запасного резервуара ЗР в магистраль без вызова торможения. Перепад давлений между камерами ЗК и МК не возрастает, а создаваемое им усилие на поршень 6 не превышает сил трения поршневого кольца во втулке 7 и отсекательного золотника 5 по зеркалу магистрального золотника 2. Поэтому поршень 6 не перемещается вправо. При разрядке ЗР воздух проходит так: ЗР, ЗК1, ЗК, 3 отверстия по 1,25 мм, МК, фильтр 9, ТМ2, ТМ1 ТМ. В местах неплотности тормозной магистрали воздух выходит в атмосферу.

Способность воздухораспределителя при медленной разрядке тормозной магистрали не срабатывать на торможение называется свойством мягкости. Свойство мягкости реализуется

Действие воздухораспределителя усл. № 292 при отпуске

Для переключения воздухораспределителя с режима перекрыши на режим отпуска достаточно повысить давление сжатого воздуха в тормозной магистрали на 0,1—0,15 кг/см². Такое избыточное давление со стороны камеры МК перемещает магистральный поршень с золотниками на отпуск в левую сторону. Машинист отпускает автотормоза путем кратковременного установления давления в тормозной магистрали более зарядного с последующей быстрой ликвидацией сверхзарядки.

На первых вагонах поезда магистральный поршень под действием отпускного давления своим хвостовиком сжимает пружину заднего буфера и плотно прижимается левым пояском своего диска к торцу золотниковой втулки. По мере удаления от локомотива отпускное давление в магистрали уменьшается, и поршни воздухораспределителей удаленных вагонов не полностью сжимают пружины задних буферов, а их левые пояски все больше не доходят до торцов золотниковых втулок. Наименьшее сжатие пружины буфера и наибольший зазор между пояском поршня и втулкой будет у воздухораспределителя хвостового вагон

В пояске поршня (рис.3.40) имеется отверстие диаметром 2 мм с площадью сечения 3,14 мм², а суммарная площадь сечения трех отверстий диаметром 1,25 мм во втулке 7 равна 3,7 мм², поэтому зазор между пояском поршня и втулкой влияет на впуск воздуха из магистрали в резервуар ЗР. На первых вагонах зарядка резервуаров ЗР идет при повышенном давлении в тормозной магистрали, но через уменьшенное сечение для прохода воздуха, так как зазора между пояском поршня и втулкой нет. Кроме того, последовательное расположение на пути воздуха трех отверстий во втулке и отверстия диаметром 2 мм в поршне создает дополнительное сопротивление проходу воздуха из магистрали в резервуары ЗР. На хвостовых вагонах зарядка резервуаров идет хотя и при меньшем давлении в магистрали, но зато при увеличенном проходном сечении за счет зазора между втулкой и пояском поршня.

Рисунок 3.40 – Схема работы воздухораспределителя усл. № 292 при отпуске

Благодаря этому обеспечиваются:

• меньшее отставание темпа зарядки резервуаров ЗР в хвостовых вагонах по сравнению с первыми вагонами;

• большая четкость перемещения магистральных поршней с золотниками на отпуск на хвостовых вагонах ввиду того, что впуск сжатого воздуха в резервуаре ЗР головной части состава искусственно затруднен и поэтому воздух из головного участка магистрали интенсивно движется в хвост;

• возможность для машиниста подольше выдерживать ручку крана в положении I без риска перезарядки резервуаров ЗР в первых вагонах.

Электровоздухораспределитель усл. № 305-000 применяется в пассажирских поездах с локомотивной тягой, оборудованных электропневматическими тормозами по двухпроводной электрической схеме. С 1961 г. одна из модификаций электровоздухораспределителя — усл. № 305-001. Его конструкция в основном такая же, как и прибора усл. № 305-000, но схема включения его в электрические цепи управления тормозами иная. Масса электровоздухораспределителя 13,5 кг.

Электровоздухораспределитель усл. № 305-000 состоит из четырех основных частей (рис. 3.41):

• рабочей камеры 26,

• электрической части с корпусом 10,

• пневматического реле с корпусом 14,

• переключательного клапана 32.

Рабочая камера 26 предназначена для установки на ней электровоздухораспределителя и воздухораспределителя № 292. Полость рабочей камеры объемом 1,5 л является управляющим резервуаром пневматического реле.

Рисунок 3.41 - Устройство электровоздухораспределителя № 305

Корпус камеры имеет четыре фланца - спереди, справа, сзади и снизу. К одному из фланцев (мы его по рисунку назвали передним) через прокладку 25 крепится электровоздухораспределитель усл. № 305-000. На этом фланце также размещена контактная колодка 24 с тремя электрическими контактами 23. С противоположной стороны имеется фланец (на рисунке не виден), к которому на шпильках 34 крепится воздухораспределитель усл. № 292-001. На фланце, расположенном внизу, укрепляется переключательный клапан 32. Четвертый фланец 33 служит для подсоединения к тормозному цилиндру. Электрическая часть является возбудительным органом электровоздухораспределителя.

Изменение давления сжатого воздуха в рабочей камере, а следовательно, и действие прибора осуществляется в зависимости от возбуждения током катушек 8 электромагнитных вентилей. Корпус 10 электрической части имеет три фланца, из которых боковой предназначен для привалки к камере 26, а нижний — для крепления пневматического реле. На верхнем фланце под крышкой 3 расположены электромагнитные вентили, выпрямительный клапан 4 и собрана электрическая цепь прибора. Колодка на рабочей камере имеет три зажима, соответствующие трем контактам на панели электровоздухо-распределителя.

В пассажирских вагонах сети дорог (рис.3.42) воздухораспределитель 4 усл. № 305-000 крепятся на кронштейне или крышке тормозного цилиндра 3. На тормозной магистрали расположены концевые краны 9 с соединительными рукавами 10 и пылеловка 5, а на отводах от нее – разобщительный кран 6 и стоп-краны 8. Для отпуска тормоза вручную предусмотрен клапан 2.

Рисунок 3.42 - Расположение электровоздухораспределителя усл. № 305 на вагоне

При зарядке и отпуске тормоза воздух из магистрали через воздухораспределитель 7 поступает в запасный резервуар 1, а тормозной цилиндр 3 сообщается с атмосферой. В процессе торможения на пневматическом управлении воздух из запасного резервуара.