Sapsan-en energia zinetikoa abiadura maximoan 1500 megajouletik gorakoa da. Erabateko geldialdi baterako, hori guztia balaztatzeko gailuek xahutu behar dute.
Bazegoen gauza bat hementxe HabrΓ©-n. Hemen trenbideen gaiei buruzko berrikuspen artikulu asko argitaratzen dira, baina gai hau oraindik ez da zehatz-mehatz jorratu. Uste dut nahiko interesgarria litzatekeela honi buruzko artikulu bat idaztea, eta agian bat baino gehiago. Hori dela eta, trenbide-garraioaren balazta-sistemak nola diseinatzen diren eta zer arrazoirengatik diseinatzen diren horrela interesa dutenen katuagatik galdetzen diet.
1. Aire-balaztaren historia
Edozein ibilgailu kontrolatzeko zereginak bere abiadura erregulatzea dakar. Trenbide-garraioa ez da salbuespena; gainera, bere diseinu-ezaugarriek Γ±abardura nabarmenak sartzen dituzte prozesu honetan. Trena elkarri lotuta dauden bagoi ugariz osatuta dago, eta ondoriozko sistemak luzera eta pisu nabarmena du abiadura oso duinean.
A-priorarioa, balaztak ibilgailu baten abiadura modu kontrolatuan murrizteko erabiltzen diren erresistentzia indar artifizial eta doigarriak sortzeko diseinatutako gailu multzo bat dira.
Balazta-indarra sortzeko modurik nabariena, azalean, marruskadura erabiltzea da. Hasieratik gaur egunera arte, oinetakoen marruskadura-balaztak erabili izan dira. Gailu bereziak - balazta-pastilak, marruskadura koefiziente handiko material batez egindakoak, mekanikoki sakatzen dira gurpilaren gurpilaren gainazalean (edo gurpil-multzoaren ardatzean muntatutako disko berezien aurka). Marruskadura-indar bat sortzen da pastillaren eta gurpilaren artean, balazta-momentua sortuz.
Balazta-indarra doitzen da pastillak gurpilaren kontra sakatzearen indarra aldatuz - balazta-presioa. Zalantza bakarra da zer disko erabiltzen den padsak sakatzeko, eta, neurri batean, balazten historia disko honen garapenaren historia da.
Lehen trenbide-balaztak mekanikoak ziren eta eskuz funtzionatzen zituzten, bagoi bakoitzean banan-banan pertsona bereziek - balaztatzaileak edo eroaleak. Eroaleak bagoi bakoitza hornituta zegoen balazta-plataforma deiturikoetan kokatzen ziren, eta tren-gidariaren seinalearen arabera balaztak jartzen zituzten. Gidariaren eta eroaleen arteko seinaleen trukea tren osoan zehar luzatutako seinale-soka berezi baten bidez egiten zen, eta horrek txistu berezi bat aktibatzen zuen.
Bi ardatzeko garraiatzeko bagoi vintage balazta-pastillarekin. Esku-balaztaren botoia ikusgai
Mota mekanikoko balaztak berak potentzia gutxi du. Balaztaren presioa eroalearen indarraren eta trebetasunaren araberakoa zen. Gainera, giza faktoreak balazta-sistema horren funtzionamendua oztopatu zuen - eroaleek ez zuten beti behar bezala betetzen. Ez zen halako balazta eraginkortasun handiaz hitz egin beharrik, ez eta haiekin hornitutako trenen abiadura handitzeaz ere.
Balaztak gehiago garatzeko, lehenik eta behin, balazta-presioa handitzea eta, bestetik, gidariaren lantokitik auto guztietan urrutiko kontrola izateko aukera.
Automobil-balaztetan erabiltzen den motor hidraulikoa hedatu egin da, eragingailu trinkoekin presio handia ematen duelako. Hala ere, tren batean halako sistema bat erabiltzean, bere eragozpen nagusia agertuko da: lan-fluido berezi baten beharra - balazta-likidoa, isurketa onartezina da. Tren bateko balazta-linea hidraulikoen luzera handiak, eta estankotasun-baldintza handiekin batera, trenbide-balazta hidrauliko bat sortzea ezinezkoa eta irrazionala da.
Beste gauza bat motor pneumatikoa da. Presio handiko airea erabiltzeak balazta-presio handiak lortzea ahalbidetzen du eragingailuen dimentsio onargarriekin - balazta-zilindroak. Ez da lan-likidorik falta - airea gure inguruan dago, eta balazta-sistematik lan-likidoaren isuria badago ere (eta zalantzarik gabe), nahiko erraz bete daiteke.
Aire konprimituaren energia erabiltzen duen balazta-sistema errazena da ekintza zuzeneko balazta automatikoa ez dena
Ekintza zuzeneko balazta ez-automatiko baten diagrama: 1 - konpresorea; 2 - depositu nagusia; 3 - hornidura-lerroa; 4 - gidariaren tren-garabia; 5 - balazta-lerroa; 6 - balazta zilindroa; 7 - askatu udaberria; 8, 9 - balazta-transmisio mekanikoa; 10 - balazta pastilla.
Balazta hori funtzionatzeko, aire konprimituaren hornidura behar da, lokomotoran gordeta dagoen depositu berezi batean. urtegi nagusia (2). Depositu nagusian airea injektatzea eta bertan presioa etengabe mantentzea burutzen da konpresore (1), lokomotora-zentralak bultzatuta. Balazta kontrolatzeko gailuei aire konprimitua deritzon kanalizazio berezi baten bidez hornitzen zaie elikadura (NM) edo presioa errepidea (3).
Kotxeen balaztak kontrolatzen dira eta aire konprimitua ematen zaie tren osoa zeharkatzen duen kanalizazio luze baten bidez eta deitzen zaio. balazta-lerroa (TM) (5). TM bidez aire konprimitua hornitzen denean, bete egiten da balazta-zilindroak (TC) (6) zuzenean TMra konektatuta. Aire konprimituak pistoia sakatzen du, balazta-plakak 10 gurpilen kontra sakatuz, bai lokomotoran, bai autoetan. Balaztaketa gertatzen da.
Balaztatzeari uzteko, alegia utzi balaztak, balazta-lerrotik airea atmosferara askatzea beharrezkoa da, eta horrek balazta-mekanismoak jatorrizko posiziora itzultzea ekarriko du TCn instalatutako askapen-malgukien indarra dela eta.
Balaztatzeko, balazta-lerroa (TM) elikadura-lerroarekin (PM) konektatu behar da. Oporretarako, konektatu balazta-lerroa atmosferara. Funtzio hauek gailu berezi batek betetzen ditu - gidariaren tren-garabia (4) - balaztatzean, PM eta PM lotzen ditu, askatzen denean, hodi horiek deskonektatzen ditu, aldi berean PMtik airea atmosferara askatuz.
Sistema horretan, gidariaren garabiaren hirugarren posizioa dago - teilatua PM eta TM bereizten direnean, baina TMtik atmosferara airea isurtzea gertatzen ez denean, gidariaren garabiak erabat isolatzen du. TM eta TC-n metatutako presioa mantentzen da eta ezarritako mailan mantentzen den denbora hainbat ihesen bidezko aire-ihesaren arabera zehazten da, baita balazta-pastilen erresistentzia termikoaren arabera ere, marruskaduran berotzen baitira. gurpilen pneumatikoak. Balaztatzerakoan eta askatzean sabaian jartzeak balazta indarra urratsetan doitzeko aukera ematen du. Balazta mota honek urratsen balazta eta pauso askatzea eskaintzen du.
Balazta-sistema hori sinplea den arren, akats larri bat du: trena desakoplatzen denean, balazta-lerroa hausten da, aireak ihes egiten du eta trena balaztarik gabe geratzen da. Horregatik ezin da halako balaztarik erabili trenbide-garraioan, bere hutsegitearen kostua handiegia da. Trenaren hausturarik izan gabe ere, aire-isuri handia badago, balazta-eraginkortasuna murriztuko da.
Aurrekoa oinarritzat hartuta, trenaren balaztatzea TM-ko presioa gutxitzearen ondorioz ez da abiatzea eskatzen da. Baina nola bete orduan balazta-zilindroak? Horrek bigarren eskakizuna sortzen du: treneko unitate mugikor bakoitzak aire konprimituaren hornidura gorde behar du, eta balazta bakoitzaren ondoren berehala bete behar da.
mendearen amaierako ingeniaritzaren pentsamendua antzeko ondorioetara iritsi zen, eta horren ondorioz George Westinghouse-k lehen trenbide-balazta automatikoa sortu zuen 1872an.
Westinghouse balazta-gailua: 1 - konpresore; 2 - depositu nagusia; 3 - hornidura-lerroa; 4 - gidariaren tren-garabia; 5 - balazta-lerroa; 6 - Westinghouse sistemaren aire banatzailea (balbula hirukoitza); 7 - balazta zilindroa; 8 - ordezko depositua; 9 - gelditzeko balbula.
Irudiak balazta honen egitura erakusten du (a irudia - balazta askatzean; b - balaztaren funtzionamendua balaztatzean). Westigauze balaztaren elementu nagusia zen balazta aire banatzailea edo, batzuetan esaten den bezala, balbula hirukoitza. Aire banatzaile honek (6) organo sentikor bat du -bi presioren arteko diferentziarekin funtzionatzen duen pistoia- balazta-lerroan (TM) eta erreserba-biltegian (R). TMn presioa TCan baino txikiagoa bada, pistoia ezkerrera mugitzen da, CMtik TCrako airerako bidea irekiz. TM-ko presioa SZ-ko presioa baino handiagoa bada, pistoia eskuinera mugitzen da, TC atmosferarekin komunikatuz, eta, aldi berean, TM eta SZ komunikatuz, azken hau aire konprimituz beteta dagoela ziurtatuz. TM.
Horrela, edozein arrazoirengatik TM-ko presioa gutxitzen bada, izan gidariaren ekintzak, TM-ren gehiegizko aire-ihesak edo trenaren hausturak, balaztak funtzionatuko du. Hau da, halako balaztak dituzte ekintza automatikoa. Balaztaren propietate honek trenaren balaztak kontrolatzeko beste aukera bat gehitzea ahalbidetu zuen, gaur egun bidaiari-trenetan erabiltzen dena - bidaiari batek trenaren larrialdi-gelditzea, balazta-lerroa atmosferarekin balbula berezi baten bidez komunikatuz -. larrialdiko balazta (9).
Trenaren balazta-sistemaren ezaugarri hau ezagutzen dutenentzat, dibertigarria da lapur-cowboy-ek tren batetik urrezko bagoi bat desengantxatzen duten filmak ikustea. Hori posible izan dadin, cowboy-ek, desakoplatu aurretik, balazta-lerroa autoen arteko lotura-mahuketatik bereizten duten balazta-lerroaren amaierako balbulak itxi behar dituzte. Baina ez dute inoiz egiten. Aldiz, itxitako balbulek behin baino gehiagotan balazta-matxurarekin lotutako hondamendi izugarriak eragin dituzte, bai hemen (Kamensk 1987an, Eral-Simskaya 2011n) bai atzerrian.
Balazta-zilindroak betetzea aire konprimituaren bigarren mailako iturri batetik gertatzen denez (ordezko depositua), etengabe betetzeko aukerarik gabe, balazta hori deitzen da. zeharka jardutea. Balazta aire konprimituarekin kargatzea balazta askatzen denean bakarrik gertatzen da, eta horrek ekartzen du maiz balaztatzearekin askatu ondoren, askatu eta gero denbora nahikorik ez badago, balaztak ez du denborarik izango behar den presioarekin kargatzeko. Horrek balazta erabat agortzea eta trenaren balaztak kontrola galtzea eragin dezake.
Balazta pneumatikoak beste eragozpen bat ere badu balazta-lerroaren presio-jaitsiera, edozein asaldura bezala, airean abiadura handian, baina oraindik mugatuan, hedatzen dela - 340 m/s baino gehiago. Zergatik ez gehiago? Soinuaren abiadura aproposa delako. Baina trenaren sistema pneumatikoan hainbat oztopo daude aire-fluxuaren erresistentziari lotutako presio-jaitsieraren hedapen-abiadura murrizten dutenak. Hori dela eta, neurri bereziak hartu ezean, TM-ko presioa murrizteko tasa txikiagoa izango da, zenbat eta urrunago egon autoa lokomotoratik. Westinghouse balaztaren kasuan, deitzen denaren abiadura balazta-uhina ez du 180 - 200 m/s-ko abiadura gainditzen.
Dena den, balazta pneumatikoaren agerpenak gidariaren lantokitik zuzenean balazta-potentzia eta haien kontrolaren eraginkortasuna areagotzea ahalbidetu zuen.Honek trenbide-garraioaren garapenerako bultzada indartsua izan zuen, abiadura eta pisua areagotuz. trenak, eta ondorioz, merkantzien fakturazioaren igoera izugarria trenbidean, mundu osoko trenbideen luzera handitzea.
George Westinghouse asmatzailea ez ezik, enpresaburu ekintzailea ere izan zen. 1869an patentatu zuen bere asmakizuna, eta horri esker balazta-ekipoen ekoizpen masiboa martxan jarri zuen. Oso azkar, Westinghouse balazta AEBetan, Mendebaldeko Europan eta Errusiar Inperioan zabaldu zen.
Errusian, Westinghouse balazta nagusi izan zen Urriko Iraultzara arte, eta denbora luzez. Westinghouse enpresak bere balazta-planta eraiki zuen San Petersburgon, eta Errusiako merkatutik lehiakideak ere trebetasunez kendu zituen. Hala ere, Westinghouse balaztak oinarrizko desabantaila batzuk zituen.
Lehenik eta behin, balazta honek bi funtzionamendu modu baino ez zituen eskaintzen: balaztatze balazta-zilindroak guztiz bete arte, eta oporrak β balazta-zilindroak hustea. Ezinezkoa zen tarteko balazta-presioa sortzea epe luzerako mantentzearekin, hau da, Westinghouse balaztak ez zuen modurik. teilatua. Horrek ez zuen trenaren abiadura zehatz kontrolatu.
Bigarrenik, Westinghouse balaztak ez zuen ondo funtzionatzen tren luzeetan, eta bidaiarien trafikoan nolabait onartu zitekeen arren, arazoak sortu ziren merkantzien trafikoan. Gogoratzen al duzu balazta-olatua? Beraz, Westinghouse balaztak ez zuen bere abiadura handitzeko bitartekorik, eta tren luze batean, azken autoan balazta-likidoaren presioaren beherakada berandu has zitekeen, eta buruan baino abiadura nabarmen txikiagoan. trena, balazta-gailuen funtzionamendu irregularra sortu zuen trenean zehar.
Esan beharra dago Westinghouse konpainiaren jarduera guztiak, bai garai hartan Errusian, bai mundu osoan zehar, patenteen gerraren eta lehia desleialaren lurrin kapitalistaz bete-betean daudela. Horixe da hain sistema inperfektu bati hain bizitza luzea ziurtatzen zuena, garai historiko hartan behintzat.
Horrekin guztiarekin, aitortu behar da Westinghouse balaztak balaztatzeko zientziaren oinarriak ezarri zituela eta bere funtzionamenduaren printzipioa ez dela aldatu material ibiltariaren balazta modernoetan.
2. Westinghouse balaztatik Matrosov balaztaraino - etxeko balazta zientziaren eraketa.
Westinghouse balazta agertu eta bere gabeziak konturatu eta ia berehala, sistema hau hobetzeko edo funtsean berri bat sortzeko saiakerak sortu ziren. Gure herria ez zen salbuespena izan. mendearen hasieran, Errusiak trenbide-sare garatua zuen, herrialdearen garapen ekonomikoa eta defentsa-gaitasuna bermatzeko zeregin garrantzitsua izan zuena. Garraioaren eraginkortasuna areagotzea bere mugimenduaren abiadura eta aldi berean garraiatutako zamaren masa handitzearekin lotzen da, hau da, balazta-sistemak hobetzeko arazoak urgentziaz planteatu dira.
RSFSR-n eta geroago SESB-n balazta-zientzia garatzeko bultzada esanguratsua Mendebaldeko kapital handien eragina gutxitzea izan zen, bereziki Westinghouse konpainiak, 1917ko urriaren ondoren etxeko tren-industriaren garapenean.
F.P. Kazantsev (ezkerrean) eta I.K. Marinelak (eskuinean) - etxeko trenbide balazta sortzaileak
Lehen seinalea, etxeko balaztatzeko zientziaren lehen lorpen serioa, Florenty Pimenovich Kazantsev ingeniariaren garapena izan zen. 1921ean, Kazantsevek sistema bat proposatu zuen ekintza zuzeneko balazta automatikoa. Beheko diagraman Kazantsev-ek aurkeztutako ideia nagusi guztiak deskribatzen ditu, eta bere helburua balazta automatikoaren hobekuntzaren funtzionamenduaren oinarrizko printzipioak azaltzea da.
Ekintza zuzeneko balazta automatikoa: 1 - konpresore; 2 - depositu nagusia; 3 - hornidura-lerroa; 4 - gidariaren tren-garabia; 5 - balazta-lerroaren ihesak hornitzeko gailua; 6 - balazta-lerroa; 7 - balazta-hodiak konektatzea; 8 - amaierako balbula; 9 - gelditzeko balbula; 10 - kontrol balbula; 11 - ordezko depositua; 12 - aire banatzailea; 13 - balazta zilindroa; 14 β balazta palankaren transmisioa.
Beraz, lehenengo ideia nagusia da TM-ko presioa zeharka kontrolatzen dela - deritzon urtegi berezi batean presioa gutxitu/handitzearen bidez. gorakada depositua (UR). Gidariaren txorrotaren eskuineko irudian (4) eta hornidura-gailuaren gainean ageri da TM-ren ihesak (5). Urtegi honen dentsitatea teknikoki askoz errazagoa da balazta-lerroaren dentsitatea baino ziurtatzeko: hainbat kilometroko luzera duen tutua eta tren osoa zeharkatzen duena. UR-ko presioaren egonkortasun erlatiboak TM-ko presioari eustea ahalbidetzen du, UR-ko presioa erreferentzia gisa erabiliz. Izan ere, (5) gailuko pistoiak TM-ko presioa jaisten denean, hornidura-lerrotik TM-a betetzen duen balbula irekitzen du, horrela TM-an UR-ko presioaren berdina den presioa mantenduz. Ideia honek oraindik bide luzea zuen garapenean, baina orain TMn presioa ez zegoen kanpoko ihesen presentziaren araberakoa (muga jakinetaraino). 5. gailua operadorearen garabira migratu zen eta bertan jarraitzen du, era aldatuan, gaur arte.
Balazta mota honen diseinuaren azpian dagoen beste ideia garrantzitsu bat balazta-likidoaren elikadura-hornidura da 10. kontrol-balbularen bidez. Balaztaren presioaren presioa balazta-balbularen presioa gainditzen duenean, balbula hau irekitzen da, balbulaz balbula betez. fluidoa. Horrela, ihesak etengabe betetzen dira erreserba-biltegitik eta balazta ez da agortzen.
Kazantsev-ek proposatutako hirugarren ideia garrantzitsua aire-banatzaile baten diseinua da, ez bi presioren desberdintasunean, baizik eta hirutan funtzionatzen duena - presioa balazta-lerroan, presioa balazta-zilindroan eta presioa lan-ganbera berezi batean (WC). askatzean, balazta-lerroaren presioaz elikatzen da, ordezko depositu batekin batera. Balaztatzeko moduan, kargatzeko presioa erreserba-biltegitik eta balazta-lerrotik deskonektatzen da, hasierako karga-presioaren balioa mantenduz. Propietate hau oso erabilia da material gurpildun balaztak, bai mailaka askatzea emateko, bai trenean zehar TC-ren betetzearen uniformetasuna kontrolatzeko, merkantzien trenetan, lan-ganberak hasierako karga-presioaren estandar gisa balio baitu. Bere balioaren arabera, posible da urratsez urratseko askapena eskaintzea eta merkataritza zentroa lehenago betetzea antolatzea isatseko autoetan. Gauza horien deskribapen zehatza utziko dut gai honi buruzko beste artikulu batzuetarako, baina oraingoz esango dut Kazantsev-en lanak gure herrialdean eskola zientifiko bat garatzeko pizgarri gisa balio izan zuela, eta horrek jatorrizkoaren garapena ekarri zuen. material gurpildun balazta-sistemak.
Iragan Konstantinovitx Matrosov izan zen etxeko balaztak garatzeko errotik eragin zuen asmatzaile sobietar bat. Bere ideiak ez ziren funtsean desberdinak Kazantsev-en ideietatik, hala ere, Kazantsev eta Matrosov balazta sistemen ondorengo proba operatiboek (beste balazta-sistemekin batera) bigarren sistemaren nagusitasun handia erakutsi zuten errendimendu-ezaugarriei dagokienez, batez ere merkantzia-trenetan erabiltzen zenean. Horrela, Matrosov balazta aire-banatzaile batekin baldintzatuta dago. 320. zenbakia 1520 mm-ko zabalerako trenbideetarako balazta-ekipoen garapenerako eta diseinurako oinarri bihurtu zen. Errusian eta CIS herrialdeetan erabiltzen den balazta automatiko moderno batek Matrosoven balazta izena har dezake, bere garapenaren hasierako fasean Ivan Konstantinovichen ideiak eta diseinu irtenbideak xurgatu baitzituen.
Horren ordez Ondorio baten
Zein da ondorioa? Artikulu hau lantzean gaiak artikulu sorta bat merezi duela konbentzitu ninduen. Artikulu pilotu honetan, material mugikorren balaztak garatzearen historia ukitu dugu. Jarraian xehetasun mamitsuetan sartuko gara, etxeko balazta ez ezik, Mendebaldeko Europako lankideen garapenak ere ukituz, material gurpildun zerbitzu mota eta mota ezberdinetako balaztak diseinua nabarmenduz. Beraz, gaia interesgarria izatea espero dut, eta berriro ikusiko zaitut zentroan!
Eskerrik asko zure arretagatik!
Iturria: www.habr.com