Η κινητική ενέργεια του Sapsan στη μέγιστη ταχύτητα είναι πάνω από 1500 megajoules. Για πλήρη διακοπή, πρέπει να διαχέεται όλο από τις συσκευές πέδησης.
Υπήρχε ένα πράγμα ακριβώς εδώ στο Habré. Πολλά άρθρα ανασκόπησης για θέματα σιδηροδρόμων δημοσιεύονται εδώ, αλλά αυτό το θέμα δεν έχει καλυφθεί ακόμη λεπτομερώς. Νομίζω ότι θα ήταν πολύ ενδιαφέρον να γράψω ένα άρθρο σχετικά με αυτό, και ίσως περισσότερα από ένα. Επομένως, ζητώ τη γάτα όσων ενδιαφέρονται για το πώς σχεδιάζονται τα συστήματα πέδησης των σιδηροδρομικών μεταφορών και για ποιους λόγους σχεδιάζονται έτσι.
1. Η ιστορία του αερόφρενου
Το καθήκον του ελέγχου οποιουδήποτε οχήματος περιλαμβάνει τη ρύθμιση της ταχύτητάς του. Οι σιδηροδρομικές μεταφορές δεν αποτελούν εξαίρεση· επιπλέον, τα σχεδιαστικά τους χαρακτηριστικά εισάγουν σημαντικές αποχρώσεις σε αυτή τη διαδικασία. Η αμαξοστοιχία αποτελείται από μεγάλο αριθμό διασυνδεδεμένων βαγονιών και το σύστημα που προκύπτει έχει σημαντικό μήκος και βάρος με πολύ αξιοπρεπή ταχύτητα.
Εξ ορισμού, Τα φρένα είναι ένα σύνολο συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν τεχνητές, ρυθμιζόμενες δυνάμεις αντίστασης που χρησιμοποιούνται για την ελεγχόμενη μείωση της ταχύτητας ενός οχήματος.
Ο πιο προφανής, επιφανειακά, τρόπος δημιουργίας δύναμης πέδησης είναι η χρήση τριβής. Από την αρχή μέχρι σήμερα έχουν χρησιμοποιηθεί φρένα τριβής παπουτσιών. Ειδικές συσκευές - τακάκια φρένων, κατασκευασμένα από υλικό με υψηλό συντελεστή τριβής, πιέζονται μηχανικά πάνω στην επιφάνεια κύλισης του τροχού (ή σε ειδικούς δίσκους που είναι τοποθετημένοι στον άξονα του τροχού). Μια δύναμη τριβής προκύπτει ανάμεσα στα τακάκια και τον τροχό, δημιουργώντας μια ροπή πέδησης.
Η δύναμη πέδησης ρυθμίζεται αλλάζοντας τη δύναμη πίεσης των τακακιών στον τροχό - πίεση φρένων. Το μόνο ερώτημα είναι ποιος μηχανισμός κίνησης χρησιμοποιείται για το πάτημα των τακακιών και, εν μέρει, η ιστορία των φρένων είναι η ιστορία της ανάπτυξης αυτής της κίνησης.
Τα πρώτα σιδηροδρομικά φρένα ήταν μηχανικά και λειτουργούσαν χειροκίνητα, ξεχωριστά σε κάθε βαγόνι από ειδικά άτομα - φρενητές ή αγωγούς. Οι αγωγοί βρίσκονταν στις λεγόμενες πλατφόρμες φρένων με τις οποίες ήταν εξοπλισμένο κάθε αυτοκίνητο και έβαζαν τα φρένα στο σήμα του οδηγού της ατμομηχανής. Η ανταλλαγή σημάτων μεταξύ του οδηγού και των αγωγών πραγματοποιήθηκε με τη χρήση ειδικού σχοινιού σήματος τεντωμένου σε όλο το τρένο, το οποίο ενεργοποίησε ένα ειδικό σφύριγμα.
Vintage φορτηγό βαγόνι δύο αξόνων με τακάκια φρένων. Ορατό το πόμολο του χειρόφρενου
Το ίδιο το μηχανικά κινούμενο φρένο έχει μικρή ισχύ. Η ποσότητα της πίεσης πέδησης εξαρτιόταν από τη δύναμη και την επιδεξιότητα του αγωγού. Επιπλέον, ο ανθρώπινος παράγοντας παρενέβη στη λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος πέδησης - οι αγωγοί δεν εκτελούσαν πάντα σωστά τα καθήκοντά τους. Δεν υπήρχε λόγος να μιλήσουμε για την υψηλή απόδοση τέτοιων φρένων, καθώς και για την αύξηση της ταχύτητας των τρένων που είναι εξοπλισμένα με αυτά.
Η περαιτέρω ανάπτυξη των φρένων απαιτούσε, πρώτον, αύξηση της πίεσης πέδησης και, δεύτερον, τη δυνατότητα τηλεχειρισμού σε όλα τα αυτοκίνητα από το χώρο εργασίας του οδηγού.
Η υδραυλική κίνηση που χρησιμοποιείται στα φρένα αυτοκινήτων έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη λόγω του γεγονότος ότι παρέχει υψηλή πίεση με συμπαγείς ενεργοποιητές. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείτε ένα τέτοιο σύστημα σε ένα τρένο, θα εμφανιστεί το κύριο μειονέκτημά του: η ανάγκη για ένα ειδικό υγρό εργασίας - υγρό φρένων, η διαρροή του οποίου είναι απαράδεκτη. Το μεγάλο μήκος των υδραυλικών γραμμών πέδησης σε ένα τρένο, μαζί με τις υψηλές απαιτήσεις στεγανότητάς τους, καθιστούν αδύνατη και παράλογη τη δημιουργία ενός υδραυλικού φρένου σιδηροδρόμου.
Ένα άλλο πράγμα είναι η πνευματική κίνηση. Η χρήση αέρα υψηλής πίεσης καθιστά δυνατή την επίτευξη υψηλών πιέσεων πέδησης με αποδεκτές διαστάσεις ενεργοποιητών - κυλίνδρων φρένων. Δεν υπάρχει έλλειψη υγρού εργασίας - ο αέρας είναι παντού γύρω μας, και ακόμα κι αν υπάρχει διαρροή υγρού εργασίας από το σύστημα πέδησης (και σίγουρα συμβαίνει), μπορεί να αναπληρωθεί σχετικά εύκολα.
Το απλούστερο σύστημα πέδησης που χρησιμοποιεί ενέργεια πεπιεσμένου αέρα είναι μη αυτόματο φρένο άμεσης δράσης
Διάγραμμα ενός μη αυτόματου φρένου άμεσης δράσης: 1 - συμπιεστής. 2 - κύρια δεξαμενή. 3 - γραμμή τροφοδοσίας. 4 — γερανός αμαξοστοιχίας οδηγού· 5 - γραμμή φρένων. 6 — κύλινδρος φρένων. 7 — ελατήριο απελευθέρωσης. 8, 9 — μηχανική μετάδοση πέδησης. 10 - τακάκι φρένων.
Για να λειτουργήσει ένα τέτοιο φρένο, απαιτείται παροχή πεπιεσμένου αέρα, αποθηκευμένο στην ατμομηχανή σε μια ειδική δεξαμενή που ονομάζεται κύρια δεξαμενή (2). Πραγματοποιείται έγχυση αέρα στην κύρια δεξαμενή και διατήρηση σταθερής πίεσης σε αυτήν συμπιεστής (1), που οδηγείται από το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής ατμομηχανών. Ο πεπιεσμένος αέρας παρέχεται στις συσκευές ελέγχου πέδησης μέσω ενός ειδικού αγωγού που ονομάζεται διατροφικά (NM) ή πίεση αυτοκινητόδρομος (3).
Τα φρένα των αυτοκινήτων ελέγχονται και ο πεπιεσμένος αέρας παρέχεται σε αυτά μέσω ενός μεγάλου αγωγού που διασχίζει ολόκληρο το τρένο και καλείται γραμμή φρένων (TM) (5). Όταν τροφοδοτείται πεπιεσμένος αέρας μέσω του TM, γεμίζει κύλινδροι φρένων (TC) (6) συνδεδεμένο απευθείας στο TM. Ο πεπιεσμένος αέρας πιέζει το έμβολο, πιέζοντας τα τακάκια των φρένων 10 στους τροχούς, τόσο στην ατμομηχανή όσο και στα αυτοκίνητα. Πραγματοποιείται πέδηση.
Να σταματήσει το φρενάρισμα, δηλαδή διακοπές φρένων, είναι απαραίτητο να απελευθερωθεί αέρας από τη γραμμή φρένων στην ατμόσφαιρα, γεγονός που θα οδηγήσει στην επιστροφή των μηχανισμών πέδησης στην αρχική τους θέση λόγω της δύναμης των ελατηρίων απελευθέρωσης που είναι εγκατεστημένα στο TC.
Για να φρενάρετε, είναι απαραίτητο να συνδέσετε τη γραμμή φρένων (TM) με τη γραμμή τροφοδοσίας (PM). Για διακοπές, συνδέστε τη γραμμή του φρένου με την ατμόσφαιρα. Αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται από μια ειδική συσκευή - γερανός οδηγού (4) - όταν φρενάρει, συνδέει το PM και το PM, όταν απελευθερωθεί, αποσυνδέει αυτούς τους αγωγούς, απελευθερώνοντας ταυτόχρονα αέρα από το PM στην ατμόσφαιρα.
Σε ένα τέτοιο σύστημα, υπάρχει μια τρίτη, ενδιάμεση θέση του γερανού του οδηγού - αναδόμηση όταν το PM και το TM διαχωρίζονται, αλλά η απελευθέρωση αέρα από το TM στην ατμόσφαιρα δεν συμβαίνει, ο γερανός του οδηγού το απομονώνει εντελώς. Η πίεση που συσσωρεύεται στο TM και το TC διατηρείται και ο χρόνος που διατηρείται στο καθορισμένο επίπεδο καθορίζεται από την ποσότητα της διαρροής αέρα μέσω διαφόρων διαρροών, καθώς και από τη θερμική αντίσταση των τακακιών των φρένων, τα οποία θερμαίνονται κατά την τριβή κατά τα ελαστικά των τροχών. Η τοποθέτησή του στην οροφή τόσο κατά το φρενάρισμα όσο και κατά την απελευθέρωση σας επιτρέπει να ρυθμίσετε τη δύναμη πέδησης σε βήματα. Αυτός ο τύπος φρένων παρέχει και βηματική πέδηση και απελευθέρωση βήματος.
Παρά την απλότητα ενός τέτοιου συστήματος πέδησης, έχει ένα μοιραίο ελάττωμα - όταν το τρένο είναι αποσυνδεδεμένο, η γραμμή του φρένου σπάει, ο αέρας διαφεύγει από αυτό και το τρένο μένει χωρίς φρένα. Αυτός είναι ο λόγος που ένα τέτοιο φρένο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις σιδηροδρομικές μεταφορές, το κόστος της αποτυχίας του είναι πολύ υψηλό. Ακόμη και χωρίς ρήξη αμαξοστοιχίας, εάν υπάρχει μεγάλη διαρροή αέρα, η απόδοση του φρένου θα μειωθεί.
Με βάση τα παραπάνω, προκύπτει η απαίτηση η πέδηση αμαξοστοιχίας να ξεκινά όχι με αύξηση, αλλά με μείωση της πίεσης στο ΤΜ. Αλλά πώς να γεμίσετε τους κυλίνδρους των φρένων; Αυτό δημιουργεί τη δεύτερη απαίτηση - κάθε κινούμενη μονάδα στο τρένο πρέπει να αποθηκεύει μια παροχή πεπιεσμένου αέρα, η οποία πρέπει να αναπληρώνεται αμέσως μετά από κάθε φρενάρισμα.
Η μηχανική σκέψη στα τέλη του 1872ου αιώνα κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα, τα οποία αντικατοπτρίστηκαν στη δημιουργία από τον George Westinghouse το XNUMX του πρώτου αυτόματου φρένου σιδηροδρόμων.
Συσκευή πέδησης Westinghouse: 1 - συμπιεστής; 2 - κύρια δεξαμενή. 3 - γραμμή τροφοδοσίας. 4 — γερανός αμαξοστοιχίας οδηγού· 5 - γραμμή φρένων. 6 — διανομέας αέρα (τριπλή βαλβίδα) του συστήματος Westinghouse. 7 — κύλινδρος φρένων. 8 — εφεδρική δεξαμενή. 9 - βαλβίδα διακοπής.
Το σχήμα δείχνει τη δομή αυτού του φρένου (Σχήμα a - λειτουργία του φρένου κατά την απελευθέρωση, β - λειτουργία του φρένου κατά την πέδηση). Το κύριο στοιχείο του φρένου Westigauze ήταν διανομέας αέρα φρένων ή, όπως αποκαλείται μερικές φορές, τριπλή βαλβίδα. Αυτός ο διανομέας αέρα (6) έχει ένα ευαίσθητο όργανο - ένα έμβολο που λειτουργεί στη διαφορά μεταξύ δύο πιέσεων - στη γραμμή πέδησης (TM) και στο ρεζερβουάρ ρεζερβουάρ (R). Εάν η πίεση στο TM γίνει μικρότερη από ό, τι στο TC, τότε το έμβολο κινείται προς τα αριστερά, ανοίγοντας το δρόμο για τον αέρα από το CM στο TC. Εάν η πίεση στο TM γίνει μεγαλύτερη από την πίεση στο SZ, το έμβολο κινείται προς τα δεξιά, επικοινωνώντας το TC με την ατμόσφαιρα, και ταυτόχρονα επικοινωνώντας το TM και το SZ, διασφαλίζοντας ότι το τελευταίο γεμίζει με πεπιεσμένο αέρα από το TM.
Έτσι, εάν η πίεση στο TM μειωθεί για οποιονδήποτε λόγο, είτε πρόκειται για ενέργειες του οδηγού, υπερβολική διαρροή αέρα από το TM ή ρήξη αμαξοστοιχίας, τα φρένα θα λειτουργήσουν. Δηλαδή τέτοια φρένα έχουν αυτόματη δράση. Αυτή η ιδιότητα του φρένου κατέστησε δυνατή την προσθήκη μιας άλλης δυνατότητας για τον έλεγχο των φρένων του τρένου, που χρησιμοποιείται στις επιβατικές αμαξοστοιχίες μέχρι σήμερα - μια έκτακτη διακοπή της αμαξοστοιχίας από έναν επιβάτη επικοινωνώντας τη γραμμή πέδησης με την ατμόσφαιρα μέσω ειδικής βαλβίδας - φρένο έκτακτης ανάγκης (9).
Για όσους είναι εξοικειωμένοι με αυτό το χαρακτηριστικό του συστήματος πέδησης του τρένου, είναι αστείο να παρακολουθούν ταινίες όπου οι κλέφτες-καουμπόηδες αποσυνδέουν μια άμαξα με χρυσό από ένα τρένο. Για να είναι δυνατό αυτό, οι καουμπόηδες πρέπει, πριν την αποσύνδεση, να κλείσουν τις ακραίες βαλβίδες στη γραμμή φρένων που χωρίζουν τη γραμμή του φρένου από τους σωλήνες σύνδεσης μεταξύ των αυτοκινήτων. Αλλά δεν το κάνουν ποτέ. Από την άλλη πλευρά, οι κλειστές βαλβίδες έχουν πολλές φορές προκαλέσει τρομερές καταστροφές που σχετίζονται με την αστοχία των φρένων, τόσο εδώ (Kamensk το 1987, Yeral-Simskaya το 2011) όσο και στο εξωτερικό.
Λόγω του γεγονότος ότι η πλήρωση των κυλίνδρων πέδησης γίνεται από μια δευτερεύουσα πηγή πεπιεσμένου αέρα (εφεδρική δεξαμενή), χωρίς τη δυνατότητα συνεχούς αναπλήρωσής της, ένα τέτοιο φρένο ονομάζεται έμμεσα ενεργώντας. Η φόρτιση του φρένου με πεπιεσμένο αέρα συμβαίνει μόνο όταν το φρένο απελευθερωθεί, γεγονός που οδηγεί στο γεγονός ότι με συχνό φρενάρισμα που ακολουθείται από απελευθέρωση, εάν δεν υπάρχει επαρκής χρόνος μετά την απελευθέρωση, το φρένο δεν θα έχει χρόνο να φορτίσει στην απαιτούμενη πίεση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πλήρη εξάντληση του φρένου και απώλεια ελέγχου των φρένων της αμαξοστοιχίας.
Το πνευματικό φρένο έχει επίσης ένα άλλο μειονέκτημα που σχετίζεται με το γεγονός ότι η πτώση πίεσης στη γραμμή πέδησης, όπως κάθε διαταραχή, διαδίδεται στον αέρα με υψηλή, αλλά ακόμα πεπερασμένη, ταχύτητα - όχι μεγαλύτερη από 340 m/s. Γιατί όχι περισσότερο; Γιατί η ταχύτητα του ήχου είναι ιδανική. Αλλά στο πνευματικό σύστημα του τρένου υπάρχει μια σειρά από εμπόδια που μειώνουν την ταχύτητα διάδοσης της πτώσης πίεσης που σχετίζεται με την αντίσταση στη ροή του αέρα. Επομένως, εκτός εάν ληφθούν ειδικά μέτρα, ο ρυθμός μείωσης της πίεσης στο TM θα είναι χαμηλότερος, όσο πιο μακριά το αυτοκίνητο βρίσκεται από την ατμομηχανή. Στην περίπτωση του φρένου Westinghouse, η ταχύτητα του λεγόμενου κύμα πέδησης δεν υπερβαίνει τα 180 - 200 m/s.
Ωστόσο, η έλευση του πνευματικού φρένου κατέστησε δυνατή την αύξηση τόσο της ισχύος των φρένων όσο και της αποτελεσματικότητας του ελέγχου τους απευθείας από το χώρο εργασίας του οδηγού.Αυτό χρησίμευσε ως ισχυρή ώθηση για την ανάπτυξη των σιδηροδρομικών μεταφορών, αυξάνοντας την ταχύτητα και το βάρος του τρένα, και ως εκ τούτου, μια κολοσσιαία αύξηση του τζίρου εμπορευμάτων στο σιδηρόδρομο, η αύξηση του μήκους των σιδηροδρομικών γραμμών σε όλο τον κόσμο.
Ο George Westinghouse δεν ήταν μόνο εφευρέτης, αλλά και επιχειρηματίας. Κατοχύρωσε την εφεύρεσή του το 1869, κάτι που του επέτρεψε να ξεκινήσει τη μαζική παραγωγή εξοπλισμού φρένων. Πολύ γρήγορα, το φρένο Westinghouse έγινε ευρέως διαδεδομένο στις ΗΠΑ, τη Δυτική Ευρώπη και τη Ρωσική Αυτοκρατορία.
Στη Ρωσία, το φρένο του Westinghouse βασίλεψε μέχρι την Οκτωβριανή Επανάσταση και για αρκετό καιρό μετά από αυτήν. Η εταιρεία Westinghouse κατασκεύασε το δικό της εργοστάσιο φρένων στην Αγία Πετρούπολη και επίσης έδιωξε επιδέξια ανταγωνιστές από τη ρωσική αγορά. Ωστόσο, το φρένο Westinghouse είχε μια σειρά από θεμελιώδη μειονεκτήματα.
Πρώτον, αυτό το φρένο παρείχε μόνο δύο τρόπους λειτουργίας: φρεναρίσματος μέχρι να γεμίσουν τελείως οι κύλινδροι των φρένων και διακοπές — άδειασμα των κυλίνδρων φρένων. Ήταν αδύνατο να δημιουργηθεί μια ενδιάμεση πίεση πέδησης με τη μακροχρόνια συντήρησή του, δηλαδή το φρένο Westinghouse δεν είχε λειτουργία αναδόμηση. Αυτό δεν επέτρεψε τον ακριβή έλεγχο της ταχύτητας του τρένου.
Δεύτερον, το φρένο Westinghouse δεν λειτούργησε καλά σε πολύωρα τρένα, και ενώ αυτό μπορούσε με κάποιο τρόπο να γίνει ανεκτό στην επιβατική κίνηση, προέκυψαν προβλήματα στην εμπορευματική κυκλοφορία. Θυμάστε το κύμα πέδησης; Έτσι, το φρένο Westinghouse δεν είχε τα μέσα να αυξήσει την ταχύτητά του, και σε ένα μακρύ τρένο, η μείωση της πίεσης στο υγρό φρένων στο τελευταίο αυτοκίνητο θα μπορούσε να ξεκινήσει πολύ αργά και με ρυθμό σημαντικά χαμηλότερο από ό,τι στο κεφάλι του τρένο, το οποίο δημιούργησε άγρια άνιση λειτουργία των διατάξεων πέδησης σε όλο το τρένο.
Πρέπει να ειπωθεί ότι όλες οι δραστηριότητες της εταιρείας Westinghouse, τόσο στη Ρωσία εκείνη την εποχή όσο και σε ολόκληρο τον κόσμο, είναι πλήρως κορεσμένες από το καπιταλιστικό άρωμα των πολέμων διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας και του αθέμιτου ανταγωνισμού. Αυτό είναι που εξασφάλιζε σε ένα τόσο ατελές σύστημα μια τόσο μεγάλη διάρκεια ζωής, τουλάχιστον σε εκείνη την ιστορική περίοδο.
Με όλα αυτά, θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι το φρένο Westinghouse έθεσε τα θεμέλια της επιστήμης πέδησης και η αρχή της λειτουργίας του παρέμεινε αμετάβλητη στα σύγχρονα φρένα τροχαίου υλικού.
2. Από το φρένο Westinghouse στο φρένο Matrosov - ο σχηματισμός της εγχώριας επιστήμης πέδησης.
Σχεδόν αμέσως μετά την εμφάνιση του φρένου Westinghouse και τη συνειδητοποίηση των ελλείψεων του, έγιναν προσπάθειες να βελτιωθεί αυτό το σύστημα ή να δημιουργηθεί ένα άλλο, θεμελιωδώς νέο. Η χώρα μας δεν αποτέλεσε εξαίρεση. Στις αρχές του XNUMXου αιώνα, η Ρωσία είχε ένα ανεπτυγμένο δίκτυο σιδηροδρόμων, το οποίο έπαιξε σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της οικονομικής ανάπτυξης και της αμυντικής ικανότητας της χώρας. Η αύξηση της αποτελεσματικότητας της μεταφοράς συνδέεται με την αύξηση της ταχύτητας μετακίνησης και της μάζας του φορτίου που μεταφέρεται ταυτόχρονα, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν τεθεί επειγόντως ζητήματα βελτίωσης των συστημάτων πέδησης.
Σημαντική ώθηση για την ανάπτυξη της επιστήμης πέδησης στη RSFSR και αργότερα στην ΕΣΣΔ ήταν η μείωση της επιρροής του μεγάλου δυτικού κεφαλαίου, ιδιαίτερα της εταιρείας Westinghouse, στην ανάπτυξη της εγχώριας σιδηροδρομικής βιομηχανίας μετά τον Οκτώβριο του 1917.
F.P. Καζάντσεφ (αριστερά) και Ι.Κ. Ναυτικοί (δεξιά) - δημιουργοί του εσωτερικού φρένου σιδηροδρόμων
Το πρώτο σημάδι, το πρώτο σοβαρό επίτευγμα της νεαρής εγχώριας επιστήμης πέδησης, ήταν η ανάπτυξη του μηχανικού Florenty Pimenovich Kazantsev. Το 1921, ο Kazantsev πρότεινε ένα σύστημα αυτόματο φρένο άμεσης δράσης. Το παρακάτω διάγραμμα περιγράφει όλες τις κύριες ιδέες που εισήγαγε όχι μόνο ο Kazantsev, και σκοπός του είναι να εξηγήσει τις βασικές αρχές λειτουργίας του βελτιωμένου αυτόματου φρένου
Αυτόματο φρένο άμεσης δράσης: 1 - συμπιεστής; 2 - κύρια δεξαμενή. 3 - γραμμή τροφοδοσίας. 4 — γερανός αμαξοστοιχίας οδηγού· 5 — διάταξη παροχής διαρροής γραμμής πέδησης. 6 — γραμμή φρένων. 7 — εύκαμπτοι σωλήνες φρένων σύνδεσης. 8 - τελική βαλβίδα. 9 - βαλβίδα διακοπής. 10 - βαλβίδα ελέγχου. 11 — εφεδρική δεξαμενή. 12 — διανομέας αέρα. 13 — κύλινδρος φρένων. 14 — μετάδοση μοχλού φρένου.
Έτσι, η πρώτη βασική ιδέα είναι ότι η πίεση στο TM ελέγχεται έμμεσα - μέσω μείωσης/αύξησης της πίεσης σε μια ειδική δεξαμενή που ονομάζεται δεξαμενή υπερχείλισης (UR). Εμφανίζεται στην εικόνα στα δεξιά της βρύσης του οδηγού (4) και στο πάνω μέρος της συσκευής τροφοδοσίας για διαρροές από το TM (5). Η πυκνότητα αυτής της δεξαμενής είναι τεχνικά πολύ πιο εύκολο να εξασφαλιστεί από την πυκνότητα της γραμμής πέδησης - ένας σωλήνας που φτάνει πολλά χιλιόμετρα σε μήκος και διατρέχει ολόκληρο το τρένο. Η σχετική σταθερότητα της πίεσης στο UR καθιστά δυνατή τη διατήρηση της πίεσης στο TM, χρησιμοποιώντας την πίεση στο UR ως πίεση αναφοράς. Πράγματι, το έμβολο στη συσκευή (5) όταν η πίεση στο TM μειώνεται, ανοίγει τη βαλβίδα που γεμίζει το TM από τη γραμμή τροφοδοσίας, διατηρώντας έτσι μια πίεση στο TM ίση με την πίεση στο UR. Αυτή η ιδέα είχε ακόμη πολύ δρόμο να αναπτυχθεί, αλλά τώρα η πίεση στο TM δεν εξαρτιόταν από την παρουσία εξωτερικών διαρροών από αυτό (μέχρι ορισμένα όρια). Η συσκευή 5 μετακόμισε στον γερανό του χειριστή και παραμένει εκεί, σε τροποποιημένη μορφή, μέχρι σήμερα.
Μια άλλη σημαντική ιδέα που βασίζεται στη σχεδίαση αυτού του τύπου φρένων είναι η παροχή ρεύματος από το υγρό φρένων μέσω της βαλβίδας αντεπιστροφής 10. Όταν η πίεση στη βαλβίδα πέδησης υπερβαίνει την πίεση στη βαλβίδα πέδησης, αυτή η βαλβίδα ανοίγει, γεμίζοντας τη βαλβίδα από το φρένο υγρό. Με αυτόν τον τρόπο, οι διαρροές αναπληρώνονται συνεχώς από το ρεζερβουάρ της ρεζέρβας και το φρένο δεν εξαντλείται.
Η τρίτη σημαντική ιδέα που προτείνει ο Kazantsev είναι ο σχεδιασμός ενός διανομέα αέρα που λειτουργεί με τη διαφορά όχι δύο πιέσεων, αλλά τριών - πίεση στη γραμμή πέδησης, πίεση στον κύλινδρο του φρένου και πίεση σε ειδικό θάλαμο εργασίας (WC). το οποίο, κατά την απελευθέρωση, τροφοδοτείται από την πίεση από τη γραμμή πέδησης, μαζί με μια εφεδρική δεξαμενή. Στη λειτουργία πέδησης, η πίεση φόρτισης αποσυνδέεται από το ρεζερβουάρ ρεζερβουάρ και τη γραμμή πέδησης, διατηρώντας την τιμή της αρχικής πίεσης φόρτισης. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως στα φρένα τροχαίου υλικού τόσο για τη σταδιακή απελευθέρωση όσο και για τον έλεγχο της ομοιομορφίας πλήρωσης του TC κατά μήκος της αμαξοστοιχίας σε εμπορευματικές αμαξοστοιχίες, καθώς ο θάλαμος εργασίας χρησιμεύει ως πρότυπο για την αρχική πίεση φόρτισης. Με βάση την αξία του, είναι δυνατή η σταδιακή απελευθέρωση και η οργάνωση νωρίτερα πλήρωσης του εμπορικού κέντρου στα ουρά αυτοκίνητα. Θα αφήσω μια λεπτομερή περιγραφή αυτών των πραγμάτων για άλλα άρθρα σχετικά με αυτό το θέμα, αλλά προς το παρόν θα πω απλώς ότι το έργο του Kazantsev λειτούργησε ως κίνητρο για την ανάπτυξη μιας επιστημονικής σχολής στη χώρα μας, η οποία οδήγησε στην ανάπτυξη πρωτότυπων συστήματα πέδησης τροχαίου υλικού.
Ένας άλλος σοβιετικός εφευρέτης που επηρέασε ριζικά την ανάπτυξη των εγχώριων φρένων τροχαίου υλικού ήταν ο Ivan Konstantinovich Matrosov. Οι ιδέες του δεν διέφεραν ουσιαστικά από τις ιδέες του Kazantsev, ωστόσο, οι επακόλουθες επιχειρησιακές δοκιμές των συστημάτων πέδησης Kazantsev και Matrosov (μαζί με άλλα συστήματα πέδησης) έδειξαν τη σημαντική υπεροχή του δεύτερου συστήματος όσον αφορά τα χαρακτηριστικά απόδοσης όταν χρησιμοποιείται κυρίως σε εμπορευματικά τρένα. Έτσι, το φρένο Matrosov με διανομέα αέρα είναι υπό όρους. Το Νο. 320 έγινε η βάση για την περαιτέρω ανάπτυξη και τον σχεδιασμό του εξοπλισμού πέδησης για σιδηροδρόμους με εύρους 1520 mm. Ένα σύγχρονο αυτόματο φρένο που χρησιμοποιείται στη Ρωσία και τις χώρες της ΚΑΚ μπορεί δικαίως να φέρει το όνομα του φρένου του Matrosov, αφού απορρόφησε, στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξής του, τις ιδέες και τις σχεδιαστικές λύσεις του Ivan Konstantinovich.
Αντί για ένα συμπέρασμα
Ποιο είναι το συμπέρασμα; Δουλεύοντας σε αυτό το άρθρο με έπεισε ότι το θέμα αξίζει μια σειρά άρθρων. Σε αυτό το πιλοτικό άρθρο, θίξαμε την ιστορία της ανάπτυξης των φρένων τροχαίου υλικού. Στη συνέχεια θα μπούμε σε ζουμερές λεπτομέρειες, αγγίζοντας όχι μόνο το οικιακό φρένο, αλλά και τις εξελίξεις συναδέλφων από τη Δυτική Ευρώπη, αναδεικνύοντας τη σχεδίαση φρένων διαφόρων τύπων και τύπων σέρβις τροχαίου υλικού. Ελπίζω λοιπόν ότι το θέμα θα είναι ενδιαφέρον και θα τα πούμε ξανά στο κέντρο!
Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!
Πηγή: www.habr.com