Конспект_лекцій_гальма

Лекція №1

Визначення понять, призначення та принцип дії гальм.

Розвиток гальм у часі.

Перші гальма, що застосовувалися на рухомому складі, були ручними. Значний крок у розвитку гальмівної техніки був зроблений у 1847 р., коли були запропоновані автоматичні безперервні гальма (автоматичними рахуються гальма, що приходять у дію при обриві повітропровода поїзда, а безперервними – гальма, зв'язані в єдину систему і керовані з одного пульта). Перші такі гальма були механічними. Вони були громіздкими і непристосованими для роботи в довгоскладових поїздах.

У1869 р. з'явилися перші неавтоматичні гальма, що діяли за допомогою стиснутого повітря.

У1872 р. Д.Вестингауз винайшов більш довершене пневматичне автоматичне гальмо. Одночасно з пневматичними гальмами розроблялися электропневматичні

(ЕПГ).

Перші досвіди використання автоматичних гальм у Росії були проведені в 1876 р., а практичне застосування системи автоматичних гальм із потрійним швидкоспрацьовуючим клапаном у пасажирських поїздах почалося в 1880 р. Реальне оснащення вантажних поїздів автоматичними гальмами – після революції

1917 року.

У1923 р. на Московському гальмівному заводі (МТЗ) Ф. П. Казанцевим були створені перші повітророзподільники (п/р). У 1932 р. на зміну п/р Казанцева прийшов п/р №135, у 1959 р. – №270-002, у 1967 р. – №270-005, а з 1978 р. завод почав випускати повітророзподільники №483-000, які після модернізацій до цих пір використовуються на рухомому складі залізниць колишнього Радянського Союзу.

ЕПГ використовуються з 1948 р. в електропоїздах, а з 1958 р. – у пасажирських поїздах з локомотивною тягою.

Гальмо залізничного рухомого складу являє собою комплекс пристроїв, за допомогою яких можна створити штучний опір прямуванню поїзда (або окремої одиниці рухомого складу) у залежності від умов, а також із метою зупинки поїзда.

Особливості гальмівного устаткування рухомого складу визначаються його умовами роботи в довгоскладових поїздах, коли при значному віддаленні пульта керування (КМ) від гальм вагонів, що знаходяться в хвостовій частині поїзда, потрібно забезпечити плавність гальмування.

Кочення сталевих коліс по сталевих рейках характеризується порівняно низькими коефіцієнтами зчеплення, розмір яких змінюється в залежності від ступені забруднення рейок.

Технічні характеристики гальмівних пристроїв, що використовують, як правило, зчеплення коліс із рейками, повинні відповідати вимогам безпеки руху і забезпечувати встановлені розміри гальмівних шляхів з одного боку, а гальмування повинно відбуватись без перевищення гальмівної сили над силою зчеплення коліс із рейками з іншої сторони. Залізничні гальма, що використовують поверхню кочення коліс як фрикційну, не повинні істотно скорочувати термін служби коліс.

Основні складові гальм рухомого складу.

Все гальмівне обладнання рухомого складу умовно можна поділити на п’ять груп. Перша – це група приладів живлення. До неї відносяться компресори, типи

2

яких залежать від типів локомотивів та моторвагонного рухомого складу чи дизель- поїздів і головні резервуари, об’єми яких також залежать від типів локомотивів. Друга – це група приладів управління і контролю. До неї відносяться кран машиніста, кран допоміжного гальма локомотива, регулятори тиску, запобіжні клапани (в аварійному режимі) та манометри. Третя група – це повітропроводи (живильна магістраль, гальмівна, магістраль допоміжного гальма, магістраль гальмівних циліндрів, з’єднувальні трубопроводи) і запірна арматура. До четвертої групи відносяться прилади, які безпосередньо приймають участь у гальмуванні. Це повітророзподільники, гальмівні циліндри і запасні резервуари. До п’ятої групи відноситься механічна частина – гальмівна важільна передача.

Локомотив і кожний вагон у поїзді мають гальма, що складаються з фрикційних вузлів (колодка-колесо або накладка-диск), за допомогою яких створюється гальмівна сила й гасіння енергії поїзда , що рухається; гальмівних циліндрів, які забезпечують через важільну передачу натискання гальмівних колодок на колеса або накладок на диски за рахунок тиску стиснутого повітря на поршень; запасних резервуарів, що акумулюють стиснуте повітря, необхідне для наповнення гальмівних циліндрів та повітророзподільників, що заряджають запасні резервуари і з’єднують гальмівні циліндри з атмосферою при відпуску і запасні резервуари з гальмівними циліндрами при гальмуванні. Гальма вагонів і локомотивів пов'язані в єдину безперервну систему гальмівною магістраллю, що підходить до повітророзподільника кожної одиниці рухомого складу і являє собою сталеву трубу з внутрішнім діаметром 34,3 мм (1 1/4), що з'єднується між вагонами через кінцеві крани (як правило, клапанного типу) гнучкими гумовотканинними рукавами зі з'єднувальними головками. У випадку розчеплення вагонів головки автоматично роз'єднуються.

На локомотиві є компресорна установка з головними резервуарами, у яких автоматично підтримується тиск у визначеному діапазоні. Прилад керування гальмами здійснює в поїзному положенні ручки крана машиніста живлення стиснутим повітрям гальмівної магістралі, зарядку її і підключених до неї повітророзподільників і запасних резервуарів у залежності від роду поїзда встановленим зарядним тиском.

Величина зарядного тиску гальмівної магістралі залежить від роду поїзда і регламентується інструкцією № ЦТ-ЦВ-ЦЛ-0015. Зарядний тиск вантажного поїзда із составом порожніх вагонів, пасажирський поїзд, до складу якого входять вагони з увімкненими автогальмами типу КЕ, Ерлікон, ДАКО – 4,8-5,0 кгс/см2.

Пасажирського, вантажно-пасажирського, окремого пасажирського локомотива, сплотка, в складі якої знаходяться пасажирські локомотиви; вантажний при наявності в составі вагонів МВРС (крім вагонів електропоїздів ЕР) і пасажирських локомотивів та вагонів з увімкненими автогальмами, моторвагонного – 5,0-5,2 кгс/см2.

Вантажний, у складі якого знаходяться моторвагонний з вантажним авторежимом, сплотка з вантажних локомотивів, окремий вантажний локомотив –

5,3-5,5 кгс/см2.

Вантажний на затяжних спусках крутизною 0,018 і більше; вантажний, у складі якого знаходяться вагони з повітророзподільником № 388 жорсткого типу – 6,0-6,2 кгс/см2.

3

Вантажний, у складі якого знаходяться завантажені вагони і який прямує на дільниці колії, що не має крутих затяжних спусків 0,018 і крутіших – 5,0-5,2 кгс/см2.

Для гальмування провадиться зниження тиску в гальмівній магістралі, на що реагують повітророзподільники і забезпечують з’єднання запасних резервуарів із гальмівними циліндрами.

Розрізняють наступні темпи зниження тиску у гальмівній магістралі (розрядки) поїзним краном машиніста:

∙Темп службового гальмування – 0,01-0,04 мПа/с – 5 положення РКМ.

∙Темп екстреного гальмування – 0,08 мПа/с і більше – 6 положення РКМ.

∙Темп м'якості – 0,02-0,03 мПа/хв. – 2 положення РКМ.

∙Темп продовження гальмування довго складових поїздів – 0, 003-0,004 мПа/с – 5 Е положення РКМ.

При відпуску тиск у гальмівній магістралі підвищуються і повітророзподільники забезпечують дозарядку запасних резервуарів і з’єднання гальмівних циліндрів з атмосферою.

У ЕПГ кожна одиниця рухомого складу обладнана електромагнітними вентилями, що включені в загальний ланцюг.

Лекція№2

Класифікація, характеристики та роль гальм у збільшенні пропускної спроможності залізниць.

Принципи та схема класифікації гальм.

Неавтоматичне прямодіюче гальмо.

Рис. 2.1. Схема неавтоматичного прямодіючого гальма.

Недоліком такого гальма є неможливість гальмування при обриві повітропроводу, а також його обмежена пропускна спроможність для швидкого наповнення гальмівних циліндрів.

Автоматичне прямодіюче і непрямодіюче гальмо.

Цей тип гальма характеризується наявністю запасу стиснутого повітря на кожній одиниці рухомого складу, у резервуарах, що заряджаються з гальмівної магістралі через повітророзподільники. Керування пневматичними автоматичними гальмами провадиться зміною тиску в ГМ. Повітророзподільник при гальмуванні наповнює

4

гальмівний циліндр із запасного резервуара повітрям до тиску, що відповідає зниженню його в магістралі. Витримкою зниженого тиску (положення перекриші) зберігається встановлений тиск у гальмівних циліндрах.

Відпуск забезпечується підвищення тиску в ГМ, при цьому п/р з’єднує ГЦ з атмосферою.

Рис. 2.2. Схема автоматичного непрямодіючого гальма. Поширення в магістралі початку зміни тиску називають повітряною хвилею. Її

швидкість дорівнює майже швидкості звука (біля 340 м/с). Послідовність спрацьовування гальм у поїзді характеризується швидкістю гальмівної хвилі, що дорівнює Lмаг. /t. Аналогічно визначається швидкість відпускної хвилі. На службове гальмування п/р спрацьовує при зниженні темпом 0,01- 0,04 МПа/сек., у магістральних вантажних поїздах використовують перемінний темп - початковий 0,01- 0,04 МПа/сек. на глибину розрядки 0,05-0,06 МПа і наступний 0,003-0,004 МПа/сек., що забезпечує плавність гальмування. При екстреному гальмуванні темп розрядки ГМ перевищує 0,08 МПа/сек. Такий темп забезпечує найбільш швидке наповнення ГЦ і спрацьовування пришвидшувачів екстреного гальмування у пасажирських поїздах. При повільному зниженні тиску в гальмівній магістралі (темпом 0,02-0,03 МПа/хв.) гальма у дію не приходять.

Якісними показниками, що визначають властивості гальмівної системи, є:

-довжина гальмівного шляху при ЕГ із заданої максимальної швидкості на ділянці визначеного профілю;

-керованість поїзда в гальмівному режимі, що забезпечує точність регулювання швидкості відповідно до заданої програми;

-чутливість при ступінчатому гальмуванні до розміру першої ступені

зниження PГМ на 0,03-0,05 МПа і до повторних ступенів зниження на 0,01- 0,015 МПа;

-легкість відпуску, що характеризується високою чутливістю до початку цього

процесу й можливістю одержання повного відпуску при підвищенні PГМ на

0,015-0,03 МПа;

-невичерпність дії на крутих затяжних спусках;

-плавність гальмування, обумовлена розмірами поздовжніх прискорень і сил, що діють на автозчепи;

5

- швидкість поширення гальмівної хвилі не менше 250 м/с;

-надійність дії, що забезпечує роботу без ремонту на протязі не менше 3 років;

-ступінь використання зчеплення коліс із рейками.

Технічна характеристика груп гальм.

Гальма класифікуються по засобах створення гальмівної сили і властивостях управляючої частини. По засобах створення гальмівної сили розрізняють фрикційні і динамічні.

Фрикційні - це такі, у яких гальмівна сила створюється тертям.

Фрикційні

Фрикційне автоматичне гальмо є основним засобом забезпечення безпеки руху і приймаються в розрахунок при встановленні максимальної швидкості прямування.

Динамічні

натискання.

По властивостях управляючої частини гальма розрізняють автоматичні і неавтоматичні. Обидва ці типи бувають пневматичні, электропневматичні, електричні, а до неавтоматичних відносяться ще і ручні.

Неавтоматичне гальмо, як правило, застосовується в межах однієї одиниці рухомого складу. У випадку застосування неавтоматичних гальм, у безперервних системах, їх використовують, як правило, у сполученні з резервною системою - автоматичним гальмом.

Автоматичні пневматичні гальма по характеристиці дії бувають: нежорсткі, напівжорсткі і жорсткі.

Нежорсткі гальма характеризуються спрацьовуванням на гальмування з будь- якого зарядного тиску, а на відпуск - при невеликому підвищенні тиску в магістралі. При повільному зниженні тиску гальмо не приходить у дію.

Напівжорсткі гальма по характеристиках спрацьовування на гальмування мають ті ж властивості, що і нежорсткі, але при відпуску кожній ступені підвищення тиску відповідає ступінь відпуску, а повний відпуск наступає після досягнення майже повного передгальмівного тиску.

Жорсткі гальма характеризуються тим, що в них кожному тиску в гальмівній магістралі, незалежно від темпу його зміни, відповідає визначений розмір тиску в гальмівному циліндрі. При гальмуванні з підвищеного зарядного тиску жорсткі гальма не будуть приходити в дію доти, поки тиск у магістралі не стане нижче номінального (зарядного).

6

Повітророзподільники вантажних вагонів, які застосовуються на мережі доріг на рівнинному режимі є нежорсткими, а на гірському - напівжорсткими.

По призначенню гальма діляться на пасажирські і вантажні.

По можливості поповнювати відпливи стиснутого повітря з ГЦ розрізняють гальма поповнюючі, що поповнюють відпливи, і непоповнюючі, або відповідно прямодіючі і непепрямодіючі.

Автогальмова техніка є одним із найважливіших елементів залізничного транспорту, від рівня розвитку і стану якої в значній мірі залежить пропускна спроможність залізниць і безпека прямування поїздів.

Для з'ясування впливу ефективності гальм на пропускну спроможність залізниць розглянемо прямування поїзда по перегону (рис.2.3).

Рис. 2.3. До впливу ефективності гальм на пропускну спроможність. Висновок: удосконалювання і підвищення ефективності гальмівної техніки є

одним з основних умов для збільшення пропускної спроможності залізниць і підвищення швидкості прямування.

ПТЕ встановлюють загальні вимоги до гальм рухомого складу, які заклю- чаються в наступному:

Розділ 11. Гальмове обладнання і автозчіпний пристрій

11.1.Рухомий склад має бути обладнаний автоматичними гальмами, а пасажирські вагони і локомотиви, крім того, електропневматичними гальмами.

Автоматичні гальма рухомого складу мають утримуватися у визначених Державною адміністрацією залізничного транспорту України нормах і мати керованість і надійність дії у різних умовах експлуатації, забезпечувати плавність гальмування, а також зупинку поїзда за роз'єднання або розриву повітропровідної магістралі та за умови відкриття стоп-крана (крана екстреного гальмування).

Автоматичні і електропневматичні гальма рухомого складу мають забезпечувати гальмове натиснення, що гарантує зупинку поїзда за екстреного гальмування на відстані не більшій гальмової путі, визначеної згідно з розрахунками, затвердженими Державною адміністрацією залізничного транспорту України.

11.2.Автоматичні гальма мають забезпечувати можливість застосування різних режимів гальмування залежно від завантаженості вагонів, довжини состава і

7

профілю колії. Стоп-крани в пасажирських вагонах і моторвагонному рухомому складі встановлюються в тамбурах, всередині вагонів, і пломбуються.

11.3. Локомотиви, пасажирські вагони і моторвагонний рухомий склад обладнуються ручними гальмами. Частина вантажних вагонів за нормами Державної адміністрації залізничного транспорту України обладнується перехідною площадкою зі стоп-краном та ручним гальмом. Допускається експлуатація поштових і вантажних вагонів, що побудовані до 1 січня 1970 р., без ручних гальм. Ручні гальма рухомого складу мають утримуватися відповідно до встановлених норм і забезпечувати розрахункове гальмове натиснення, яке визначене Державною адміністрацією залізничного транспорту України.

11.4. Усі частини важелевої гальмової передачі, роз'єднання або пошкодження яких може викликати вихід із габариту чи падіння на колію, мають забезпечуватися запобіжними пристроями.

Більш докладно вимоги до гальм рухомого складу викладені в інструкції по експлуатації гальм рухомого складу на залізницях України № ЦТ-ЦВ-ЦЛ- 0015.

Лекція №3

Механічна частина гальма.

Типові схеми й елементи гальмівних важільних передач.

Механічна частина гальма складається з гальмівної важільної передачі і фрикційних вузлів.

Гальмівна важільна передача – це система важелів, тяг, триангелів (траверс), за допомогою яких відбувається передача зусиль на фрикційні вузли від тиску стиснутого повітря на поршень гальмівного циліндра.

Важільні передачі вантажних вагонів виконані з одностороннім натисканням колодок на колеса й одним ГЦ, який розташований на рамі вагона. Важільні передачі сучасних вагонів пристосовані до використання як чавунних так і композиційних колодок.

Привід регулятора важільної передачі – важільний. Частина вагонів обладнана ручним гальмом.

8

Важільні передачі пасажирських вагонів забезпечують двохстороннє натискання гальмівних колодок, а вертикальні важелі розташовані в два ряди з боків візка біля коліс. Замість триангелів із глухою насадкою використовуються траверси з поворотними башмаками.

Привід регулятора важільної передачі – стержневий. Кожний вагон обладнаний ручним гальмом.

Швидкісний рухомий склад і дизель-поїзди обладнані дисковими гальмами. Схема важільної передачі залежить від кількості дисків, що загальмовуються від одного гальмівного циліндра. Найбільш проста схема, якщо один гальмівний циліндр на один диск.

У дисковому гальмі накладки притискаються до дисків,які закріплені на осях, або кліщевим механізмом у виді горизонтальних важелів, або переміщенням кліщевого механізму клином.

Повернемося до колодкового гальма і розглянемо схему підвішування гальмівних колодок.

Розглянемо принципові схеми важільних передач тепловозів. 1)Одностороннє на дві колісні пари з однієї сторони.

Рис. 3.2. ГВП Застосовується на тепловозах ТЭ2, ТГ102, ТГМ3. 2)одностороннє на 3-и колісні пари з однієї сторони.

Рис. 3.3. ГВП Застосовується на тепловозах ТЭ3, ТЭ7, ТЭ10, ТЭП11, ТЭМ1, ТЭМ2, 2ТЭ10П. 3)двостороннє на 1-у колісну пару з однієї сторони.

Рис. 3.4. ГВП

9

Застосовується на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ10В, ТЭ10М, ТЭП70, ЧМЭ2. 4)двостороннє на 3-и колісні пари від двох гальмівних циліндрів.

Рис. 3.5. ГВП Застосовується на тепловозах ТЭП60, ЧМЭ3.

При проектуванні важільних передач і перевірці максимальних сил натискання колодок необхідно враховувати можливі в практиці відхилення гальмівних сил внаслідок зміни кута підвішування.

α - кут нахилу колодки;

αваг. - не перевищує 10°; αлок. - не перевищує 30°.

γ - кут підвішування,γ ≈ 900.

Рис. 3.6. Кут підвішування гальмівних колодок При гальмуванні сила тертя викликає в підвісці башмака реакцію R.

де К – проекція реакції R на направлення сили К.

Зміна сили натискання у випадку коротких підвісок може досягати значного розміру і бути причиною заклинювання при односторонньому гальмуванні. Довжина підвіски повинна бути не менше 0.8 R колеса.

При виборі схеми важільних передач, взаємного розташування деталей і розмірів необхідно проектувати так, щоб для середніх експлуатаційних умов у загальмованому стані важелі займали перпендикулярне положення стосовно тяг, із якими вони з'єднуються. Для цього необхідні такі умови: гальмівні колодки зношені на 25мм; обід колеса обточений на половину робочої товщини, тобто зменшений на 50мм по діаметрі; усі регулювальні пристосування займають середнє положення; гальмівні колодки притиснені до коліс; величина ходу поршня приймається середня.

-До механічної частини гальма пред'являють такі вимоги:

-важільна передача повинна забезпечувати рівномірний розподіл зусиль по всім гальмівних колодках; величина зусилля не повинна залежати практично від кутів нахилу і виходу штока гальмівного циліндра (РГЦ = const);

-важільна передача повинна бути оснащена регулятором, що забезпечує необхідний зазор між колодками і колесами;

-при відпуску гальмівні колодки повинні рівномірно відходити від коліс;

-шарнірні з'єднання ГВП для збільшення терміна служби і спрощення ремонту оснащуються зносостійкими втулками;

-ГВП повинна мати достатню міцність, жорсткість і при необхідності устрої , що демфують (гумові втулки в шарнірах підвісок башмаків);

10