В следующий раз, оказавшись на вокзале, потратьте минутку своего внимания и обратите его на надпись, ровно посередине в самом низу вагона поезда, на котором унесетесь в очередной долгожданный отпуск. Надпись эта не случайно тут, она сообщает нам тот самый, загадочный, условный номер тормозного воздухораспределителя, который установлен на данный вагон.
Надпись видна даже если поезд стоит у высокой платформы, так что не пропустите.
На этом вагоне — «Аммендорф», прошедшем капитально восстановительный ремонт (КВР) на Тверском вагоностроительном заводе установлен воздухораспределитель (ВР) усл. №242 пассажирского типа. Он теперь устанавливается на все новые и «откавээреные» вагоны, взамен более раннего 292-го ВР. Вот об этих приборах, относящихся к семейству приборов торможения мы и поговорим сегодня.
1. Наследники Вестингауза
Воздухораспределители пассажирского типа, эксплуатируемые на железных дорогах колеи 1520 мм — своего рода компромисс между простотой конструкции, унаследованной у тройного клапана Вестингауза, и требованиями к безопасности движения. Они прошли не такой длинный и драматичный путь развития как их грузовые собратья.
В настоящее время используется две модели: воздухораспределитель усл. №292 и стремительно приходящий ему на смену (по крайней мере в вагонном парке РЖД) воздухораспределитель усл. №242.
Эти приборы различаются по конструкции, но практически аналогичны по своим эксплуатационным свойствам.Оба прибора работают на разности двух давлений — в тормозной магистрали (ТМ) и запасном резервуаре (ЗР). Оба обеспечивают дополнительную разрядку тормозной магистрали при торможении: 292-й разряжает ТМ в специальную закрытую камеру (камеру дополнительной разрядки), объемом 1 литр, а 242-й — непосредственно в атмосферу. Оба прибора оснащены ускорителем экстренного торможения. И тот и другой прибор не имеют ступенчатого отпуска — они отпускают сразу при завышении давления в ТМ над давлением в ЗР, установившемся там после последнего торможения, как говорят — обладают «мягким» отпуском.
Отсутствие ступенчатого отпуска компенсируется тем, что оба прибора не работают на вагоне в одиночку (хотя могут), а совместно с электровоздухораспределителем усл. №305, который привносит электрическое управление тормозами, и рабочую камеру с пневматическим реле, обеспечивающие возможность ступенчатого отпуска.
В качестве примера рассмотрим ВР 242, как более современный, а так же ЭВР 305.
Новенький ВР 242 на пневмопанели в машинном отделении электровоза ЭП20
Он же, установленный на пассажирском вагоне
Обратимся теперь к устройству и принципу работы этого прибора.
Схема, поясняющая устройство ВР 242: 1, 3, 6, 16 — калиброванные отверстия; 2,4 — фильтры; 5 — поршень ограничителя дополнительной разрядки ТМ;
7, 10, 13, 21, 22 — пружины; 8 — выпускной клапан; 9 — полый стержень; 11 — главный поршень; 12 — клапан дополнительной разрядки; 14 — упорка переключателя режимов работы; 15 — поршень переключателя режимов работы; 17. 28 — штоки; 18 — тормозной клапан; 19 — срывной клапан; 20 — упорка переключателя экстренного торможения; 23, 26 — клапаны; 24 — отверстие; 25 — поршень ускорителя экстренного торможения; 27 — клапан ограничения дополнительной разрядки; УК — ускорительная камера; ЗК — золотниковая камера; МК — магистральная камера; ТМ — тормозная магистраль, ЗР — запасный резервуар; ТЦ — тормозной цилиндр
С чего начинается работа воздухораспределителя? Начинается она с зарядки, то есть наполнения камер самого воздухораспределителя и запасного резервуара сжатым воздухом из тормозной магистрали. Происходят эти процессы при запуске локомотива в депо, когда он стоит без воздуха, а так же на всех вагонах, когда их прицепляют к локомотиву, и открывают концевой кран — берут состав «на воздух». Рассмотрим этот процесс подробнее
Действие ВР 242 при зарядке
Итак, воздух из тормозной магистрали, под давлением 0,5 МПа, устремляется в прибор, заполняя камеру У4 под ускорительным поршнем, далее идет вверх по каналу (показано красным), через фильтр 4, по каналу А в магистральную камеру (МК) подпирая снизу главный поршень 11, он поднимается вверх, своим полым штоком 9 открывает выпускной клапан 8, сообщающий полость тормозного цилиндра с атмосферой. Одновременно, воздух из фильтра, по осевому каналу штока 28, через калиброванное отверстие 3 идет в запасный резервуар (показано желтым цветом), а оттуда по каналу в золотниковую камеру (ЗК) над главным поршнем 11.
Продолжается этот процесс до тех пор, пока давление в запасном резервуаре, магистральной и золотниковой камере не установится равным зарядному давлению в тормозной магистрали. Главный поршень вернется в нейтральное положение, прикрыв выпускной клапан. Воздухораспределитель готов к действию.
Напишу еще раз — давление в ТМ нестабильно, в ней существует утечки, малые утечки, но они всегда есть. То есть давление в ТМ может снижаться. Если снижение давления идет темпом меньше служебного темпа, то воздух из золотниковой камеры успевает перетекать в магистральную камеру через дроссель 3, главный поршень остается на месте и торможения не происходит.
При снижении давления в тормозной магистрали темпом служебного торможения давление в МК снижается достаточно быстро, чтобы главный поршень успел переместится вниз, под действием большего давления в золотниковой камере. Перемещаясь вниз он открывает клапан дополнительной разрядки 12.
Действие ВР 242 при торможении: фаза дополнительной разрядки ТМ
Воздух из магистральной камеры, через клапан 12 по каналу К, по осевому каналу штока 28 выходит в атмосферу. Давление в тормозной магистрали и магистральной камере снижается еще веселее и поршень 11 продолжает свое движение вниз.
Действие ВР 242 при торможении: начальное наполнение тормозного цилиндра
Полый шток главного поршня 9 отходит от уплотнения на выпускном клапане, тем самым открывая путь воздуху из запасного резервуара, который через канал Б устремляется в золотниковую камеру, осевой канал штока 9, канал Г и переключатель режима, проходит в тормозной цилиндр по каналу Л. Одновременно этот же воздух по каналу Д проходит в камеру У2, давит на поршень 6, который отрезает от атмосферы канал дополнительной разрядки. Дополнительная разрядка прекращается. Одновременно с этим шток 28 поршня 6 опускается вниз, радиальные каналы в нем перекрываются резиновыми манжетами, что приводит к разобщению магистральной и золотниковой камеры. Это повышает чувствительность воздухораспределителя к торможению — теперь понижение давление в тормозной магистрали любым темпом будет приводить к опусканию главного поршня и наполнению тормозного цилиндра.
Действие ВР 242 при торможении: переключение темпа наполнения ТЦ
В начале тормозной цилиндр наполняются быстро, широким каналом, через открытый тормозной клапан 18. По мере того как наполняется тормозной цилиндр, через калиброванное отверстие 16 наполняется и камера У1 переключателя режимов. Когда давление становится достаточным, чтобы сжать пружину под поршнем 15, тормозной клапан закрывается, и ТЦ наполняется через калиброванное отверстие в тормозном клапане замедленным темпом. Так происходит, если рукоятка режимного переключателя 14 повернута в положение «Д» (длинносоставный). Этот режим применяется если число вагонов в поезде превышает 15. Делается так для того, чтобы замедлить наполнение ТЦ на вагонах, обеспечив большую равномерность срабатывания тормозов по составу.
В коротких поездах рукоятку 14 ставят в положение «К» (короткосоставный). При этом она механически открывает тормозной клапан 18, и наполнение ТЦ быстрым темпом происходит всё время.
Когда машинист ставит кран в положение перекрыши, падение давления в тормозной магистрали прекращается. Наполнение тормозного цилиндра будет происходить до тех пор, пока за счет расхода воздуха, на наполнение, не упадет давление в запасном резервуаре, а следовательно и в золотниковой камере, сравнявшись с давление в магистральной камере, а следовательно и в тормозной магистрали. Главный поршень вернется в нейтральное положение. Наполнение ТЦ прекращается, наступает перекрыша.
Для отпуска тормозов, машинист ставит рукоятку крана в I положение. Воздух из главных резервуаров устремляется в тормозную магистраль, существенно повышая давление в ней (до 0,7 — 0,9 МПа, взависимости от длины поезда). Давление в магистральной камере ВР так же возрастает, что приводит к перемещению главного поршня вверх, открытию выпускного клапана 8, через который воздух из тормозных цилиндров, а так же из камеры У2, выходит в атмосферу. Падение давления в камере У2 вызывает подъем поршня 6 и штока 28, тормозная магистраль и запасный резервуар снова сообщаются через дроссель 3 — происходит зарядка запасного резервуара.
При достижении зарядного давления в уравнительном резервуаре (УР) равного зарядному, машинист ставит кран во II положение (поездное). Давление в ТМ быстро восстанавливается до уровня давления в УР. При этом, за счет дросселя 3 давление в запасном резервуаре еще не успевает дорасти до зарядного, зарядка ЗР продолжается, но уже меньшим темпом. Постепенно давление в запасном резервуаре, магистральной и золотниковой камерах устанавливается равным зарядному. Тогда воздухораспределитель снова готов к новому торможению.
С точки зрения машиниста, описанные процессы выглядят примерно так:
Отдельным элементов ВР 242 является ускоритель экстренного торможения, на схеме он расположен в левой части прибора. При зарядке вместе с наполнением основной части воздухораспределителя, заряжается и ускоритель — воздухом наполняется полость под поршнем 25, и полость над поршнем, через ускорительную камеру (УК). Тормозная магистраль и ускорительная камера сообщаются через дроссельное отверстие 1, диаметр которого таков, что при служебном торможении давление ускорительной камере успевает сравнятся с давлением тормозной магистрали и ускоритель не срабатывает.
Работа ускорителя экстренного торможения
Однако, при падении давления темпом экстренным — воздух вылетает из тормозной магистрали за 3 — 4 секунды, давления сравнятся не успевают, воздух из ускорительной камеры давит на поршень 25, а тот открывает срывной клапан 19, открывая широкое отверстие в тормозной магистрали, из которого воздух выходит в атмосферу, усугубляя процесс. Таким образом при экстренном торможении, при работе ускорителя на каждом вагоне открывается окно в тормозной магистрали.
Для выключения ускорителя (например при его неисправности), специальным ключом, поворачивают упорку 20, блокирующую ускорительный поршень в верхнем положении.
Несмотря на много написанных слов и букв, на деле данный прибор имеет довольно простую и надежную конструкцию. В сравнении со своим предшественником, ВР 292, этот не содержит золотников, которые таки довольно капризны в эксплуатации, нуждаясь в притирании к зеркалу и смазке, а так же подвержены износу.
Воздухораспределитель 242 — автономный прибор, может работать и без помощников. На деле же, на пассажирских вагонах и локомотивах, он действует совместно с другим прибором, который называется
2. Электровоздухораспределитель (ЭВР) усл. №305
Этот прибор предназначен работы в системе электропневматического тормоза на пассажирском подвижном составе. Устанавливается на вагоны и локомотивы совместно с ВР 242 или ВР 292. Вот как выглядит блок тормозного оборудования на пассажирском вагоне
На переднем плане — тормозной цилиндр. Чуть дальше, прикручена к задней стенке ТЦ рабочая камера ЭВР 305. Слева к ней присоеденена электрическая часть ЭВР вмест с реле давления, а справа — воздухораспределитель 292. К нему, через разобщительный кран присоединен отвод от тормозной магистрали (выкрашено в красный цвет)
Устройство ЭВР 305: 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 18 — воздушные каналы; 4 — клапан отпускного вентиля; 5 — клапан тормозного вентиля; 7 — атмосферный клапан; 8 — питательный клапан; 11 — диафрагма; 13, 17 — полости переключательного клапана; 15 — переключательный клапан; 16 — уплотнитель переключательного клапана; ТЦ — тормозной цилиндр; РК — рабочая камера; ОВ — отпускной вентиль; ТВ — тормозной вентиль; ЗР — запасный резервуар; ВР — воздухораспределитель
ЭВР 305 состоит из трех основных частей: рабочей камеры (РК), переключательного клапана (ПК) и реле давления (РД). В корпусе реле давления установлены отпускной 4 и тормозной клапаны 5, управляемые электромагнитами.
При зарядке питание на вентили не подается, отпускной клапан сообщает полость рабочей камеры с атмосферой, тормозной клапан закрыт. Воздух из тормозной магистрали, через воздухораспределитель по каналам внутри ЭВР проходит в запасный резервуар, заряжая его, но больше никуда не идет, так как путь ему в полость над диафрагмой реле давления преграждает закрытый тормозной клапан.
Действие ЭВР 305 при зарядке
При постановке крана машиниста в положение Va, на провод ЭПТ подается положительный (относительно рельс) потенциал и оба вентиля получают питание. Отпускной вентиль изолирует рабочую камеру от атмосферы, тормозной же открывает путь воздуха в полость над диафрагмой РД и дальше в рабочую камеру.
Действие ЭВР 305 при торможении
Давление в рабочей камере и в полости над диафрагмой возрастает, диафрагма прогибается вниз, открывая питательный клапан 8, через который воздух из запасного резервуара сначала попадает в правую полость переключательного клапана. Пробка клапана смещается влево, открывая воздуху путь в тормозной цилиндр.
При постановке крана машиниста в перекрышу, напряжение, подаваемое на провод ЭПТ меняет полярность, диод, через который питается тормозной вентиль, запирается, тормозной вентиль теряет питание, закрывается тормозной клапан. Рост давления в рабочей камере прекращается, а наполнение тормозного цилиндра происходит до тех пор, пока давление в нем не сравняется с давлением в рабочей камере. После этого мембрана возвращается в нейтральное положение, питательный клапан закрывается. Наступает перекрыша.
Действие ЭВР 305 при перекрыше
Отпускной вентиль продолжает получать питание, удерживая отпускной клапан в закрытом положении, не допуская выхода воздуха из рабочей камеры.
Для отпуска, машинист ставит рукоятку крана в I положение для полного отпуска, и во II — для ступенчатого. И в том и другом случае вентили теряют питание, открывается отпускной клапан, сбрасывая воздух из рабочей камеры в атмосферу. Диафрагма, подпираемая снизу давлением в тормозном цилиндре перемещается вверх, открывая выпускной клапан, через который воздух выходит из тормозного цилиндра
Действие ЭВР 305 при отпуске
Если при отпуске вторым положением снова поставить рукоятку в перекрышу, воздух из рабочей камеры вытекать перестанет, а опорожнение ТЦ будет происходить до тех пор, пока давление в нем не сравняется с давлением, оставшимся в рабочей камере. Этим достигается возможность ступенчатого отпуска.
Такой электропневматический тормоз имеет ряд особенностей. Во-первых, при обрыве линии ЭПТ произойдет отпуск тормозов. В этом случае, машинист, после выполнения ряда обязательных, предписанных инструкцией действий переходит на использование пневматического тормоза. То есть ЭПТ не является автоматическим тормозом. Это недостаток данной системы.
Во-вторых, при работе ЭПТ обычный воздухораспределитель находится в отпускном положении, не переставая отпитывать утечки из запасного резервуара. Это плюс, так как обеспечивает неистощимость электропневматического тормоза.
В-третьих — данная конструкция совершенно не мешает действию обычного воздухораспределителя. Если ЭПТ выключен, то ВР, наполняя тормозной цилиндр, наполнит сначала левую полость переключательного клапана, сдвинув пробку в нем вправо, открыв воздуху из запасного резервуара путь в тормозной цилиндр.
Так выглядит работа описаных систем из кабины машиниста:
Заключение
Хотел в эту же статью втиснуть и грузовые приборы торможения, но нет, тема эта требует отдельного разговора, поскольку грузовые ВР устроены гораздо более сложно, используют гораздо более изощренные технические решения и хитрости, обусловленные спецификой эксплуатации грузового подвижного состава.
Что касается пассажирского тормоза, то его родство с тормозом Вестингауза компенсируется дополнительными техническими решениями, что на отечественном подвижном составе дает приемлемые эксплуатационные показатели, уровень безопасности и технологичность обслуживания и ремонта. Интересно будет сравнить с тем «а как там у них», за рубежом. Сравним, но чуть позже. Спасибо за внимание!
P.S.: Мои благодарности Роману Бирюкову за фотоматериал, а так же сайту , с которого взят иллюстративный материал.
Источник: habr.com