Na próxima vez que você estiver em uma estação, reserve um minuto para prestar atenção à inscrição localizada exatamente no meio, na parte inferior do vagão do trem que o levará a mais uma tão aguardada viagem de férias. Essa inscrição não está ali por acaso; ela nos informa sobre o misterioso número condicional do distribuidor de ar de frenagem instalado neste vagão.
A inscrição é visível mesmo quando o trem está parado em uma plataforma alta, então não a perca.
Neste vagão — "Ammen Dorf", que passou por um reparo de capital no Fábrica de Vagões de Tver, está instalado um distribuidor de ar (DA) nº 242 do tipo para passageiros. Agora, ele está sendo instalado em todos os novos e "reformados" vagões, em substituição ao antigo DA nº 292. É sobre esses dispositivos, pertencentes à família de dispositivos de frenagem, que falaremos hoje.
1. Herdeiros de Westinghouse
Os distribuidores de ar do tipo para passageiros, operando nas ferrovias com bitola de 1520 mm, são uma espécie de compromisso entre a simplicidade de construção herdada da válvula tripla de Westinghouse e as exigências de segurança na condução. Eles não tiveram um desenvolvimento tão longo e dramático quanto seus irmãos de carga.
Atualmente, duas modelos estão em uso: o distribuidor de ar nº 292 e o distribuidor de ar nº 242, que está rapidamente substituindo o anterior (pelo menos na frota de vagões da RZD).
Esses dispositivos diferem em construção, mas são praticamente semelhantes em suas propriedades operacionais. Ambos operam com a diferença de duas pressões — na linha de freio (LF) e no reservatório de ar (RA). Ambos garantem a descompressão adicional da linha de freio durante a frenagem: o nº 292 descomprime a LF em uma câmara fechada especial (câmara de descompressão adicional) com volume de 1 litro, enquanto o nº 242 descomprime diretamente na atmosfera. Ambos os dispositivos estão equipados com um acelerador de frenagem de emergência. Tanto um quanto o outro não possuem liberação em etapas — eles liberam imediatamente ao aumentar a pressão na LF sobre a pressão no RA, que se estabeleceu lá após a última frenagem, como dizem — possuem uma liberação "suave".
A ausência de liberação em etapas é compensada pelo fato de que ambos os dispositivos não funcionam no vagão sozinhos (embora possam), mas em conjunto com o distribuidor de ar elétrico nº 305, que introduz o controle elétrico dos freios, e a câmara de trabalho com o relé pneumático, que possibilita a liberação em etapas.
Como exemplo, consideramos o VR 242, que é mais moderno, assim como o EVR 305.
O novíssimo VR 242 em um painel pneumático na sala de máquinas do locomotivo EP20.
Ele, instalado no vagão de passageiros.
Agora vamos nos referir à estrutura e ao princípio de funcionamento desse dispositivo.
O diagrama que ilustra a estrutura do VR 242: 1, 3, 6, 16 — orifícios calibrados; 2, 4 — filtros; 5 — pistão limitador de descarga adicional TM;
7, 10, 13, 21, 22 — molas; 8 — válvula de escape; 9 — haste oca; 11 — pistão principal; 12 — válvula de descarga adicional; 14 — apoio do interruptor de modo de operação; 15 — pistão do interruptor de modo de operação; 17, 28 — hastes; 18 — válvula de freio; 19 — válvula de ruptura; 20 — apoio do interruptor de freio de emergência; 23, 26 — válvulas; 24 — orifício; 25 — pistão do acelerador de freio de emergência; 27 — válvula de limitação de descarga adicional; UC — câmara de aceleração; ZK — câmara de válvula; MK — câmara de manômetro; TM — linha de freio, ZR — reservatório de reserva; TC — cilindro de freio.
Como começa o funcionamento do distribuidor de ar? Começa com o carregamento, ou seja, o preenchimento das câmaras do próprio distribuidor de ar e do reservatório de reserva com ar comprimido da linha de freio. Esses processos ocorrem ao iniciar a locomotiva na oficina, quando ela está sem ar, assim como em todos os vagões, quando eles são acoplados à locomotiva e a torneira terminal é aberta — pegando o trem "para o ar". Vamos analisar esse processo em detalhes.
A ação do VR 242 durante a carga.
Assim, o ar da linha de freio, sob pressão de 0,5 MPa, flui para o dispositivo, preenchendo a câmara U4 sob o pistão acelerador, seguindo para cima pelo canal (mostrado em vermelho), através do filtro 4, pelo canal A para a câmara de linha (MK), empurrando debaixo para cima o pistão principal 11, que sobe, abrindo a válvula de escape 8 com seu hasteloco oco 9, conectando a cavidade do cilindro de freio à atmosfera. Simultaneamente, o ar do filtro, pelo canal axial do hastelo 28, através da abertura calibrada 3, flui para o reservatório auxiliar (mostrado em amarelo), e de lá pelo canal para a câmara do distribuidor (ZK) acima do pistão principal 11.
Esse processo continua até que a pressão no reservatório auxiliar, na câmara da linha e na câmara do distribuidor se iguale à pressão de carga na linha de freio. O pistão principal retorna à posição neutra, fechando a válvula de escape. O distribuidor de ar está pronto para ação.
Reitero — a pressão na TM é instável, existem vazamentos, pequenos vazamentos, mas eles sempre estão presentes. Ou seja, a pressão na TM pode diminuir. Se a queda de pressão acontece a uma taxa inferior à taxa de serviço, o ar da câmara do distribuidor consegue fluir para a câmara da linha através do orifício 3, e o pistão principal permanece no lugar, não ocorrendo frenagem.
Com a queda da pressão na linha de freio a uma taxa de frenagem de serviço, a pressão na MK diminui rapidamente o suficiente para que o pistão principal consiga se mover para baixo, sob a ação de maior pressão na câmara do distribuidor. Ao se mover para baixo, ele abre a válvula de descarregamento adicional 12.
Ação do VR 242 durante a frenagem: fase de descarregamento adicional da TM.
O ar da câmara da linha, através da válvula 12 pelo canal K, pelo canal axial do hastelo 28, sai para a atmosfera. A pressão na linha de freio e na câmara da linha diminui mais rapidamente, e o pistão 11 continua seu movimento para baixo.
Ação do VR 242 durante a frenagem: preenchimento inicial do cilindro de freio.
O eixo ocasional do cilindro mestre 9 se afasta do selo na válvula de descarga, abrindo assim o caminho para o ar do reservatório de reserva, que através do canal B flui para a câmara do distribuidor, pelo canal axial do eixo 9, canal G e o interruptor de modo, passando para o cilindro de freio pelo canal L. Ao mesmo tempo, o mesmo ar pelo canal D flui para a câmara U2, pressionando o pistão 6, que isola da atmosfera o canal de descarregamento adicional. O descarregamento adicional é interrompido. Simultaneamente, o eixo 28 do pistão 6 desce, os canais radiais nele são bloqueados por anéis de borracha, resultando na desconexão entre a câmara principal e a câmara do distribuidor. Isso aumenta a sensibilidade do distribuidor de ar ao freio — agora, uma diminuição da pressão no circuito de freio, a qualquer ritmo, levará à descida do cilindro mestre e ao preenchimento do cilindro de freio.
Ação do VR 242 ao frear: mudança no ritmo de preenchimento do TC
No início, o cilindro de freio se enche rapidamente, por um canal largo, através da válvula de freio 18 aberta. À medida que o cilindro de freio se enche, a câmara U1 do interruptor de modo se enche através da abertura calibrada 16. Quando a pressão se torna suficiente para comprimir a mola sob o pistão 15, a válvula de freio se fecha e o TC se enche através da abertura calibrada na válvula de freio a um ritmo mais lento. Isso acontece se a alavanca do interruptor de modo 14 estiver girada para a posição 'D' (composição longa). Este modo é usado se o número de vagões no trem exceder 15. Isso é feito para desacelerar o preenchimento do TC nos vagões, garantindo uma maior uniformidade na ativação dos freios ao longo do trem.
Em trens curtos, a alavanca 14 é colocada na posição 'K' (composição curta). Nesse caso, ela abre mecanicamente a válvula de freio 18, e o preenchimento do TC ocorre a um ritmo rápido durante todo o tempo.
Quando o maquinista coloca a válvula na posição de bloqueio, a queda de pressão no tubo de freio é interrompida. O preenchimento do cilindro de freio continuará até que, devido ao consumo de ar para o preenchimento, a pressão no reservatório de ar reserva caia, assim como a pressão na câmara do distribuidor, igualando-se à pressão na câmara do tubo, e, portanto, ao tubo de freio. O pistão principal retornará à posição neutra. O preenchimento do cilindro de freio é interrompido, o bloqueio ocorre.
Para soltar os freios, o maquinista coloca a alavanca da válvula na posição I. O ar dos reservatórios principais flui para o tubo de freio, aumentando significativamente a pressão nele (até 0,7 — 0,9 MPa, dependendo do comprimento do trem). A pressão na câmara do tubo também aumenta, o que leva ao movimento do pistão principal para cima, abrindo a válvula de descarga 8, pela qual o ar dos cilindros de freio, bem como da câmara U2, é liberado na atmosfera. A queda de pressão na câmara U2 causa a elevação do pistão 6 e do cilindro 28, restabelecendo a conexão entre o tubo de freio e o reservatório reserva através do orifício 3 — ocorre o carregamento do reservatório reserva.
Ao atingir a pressão de carregamento no reservatório compensador (RC) igual à de carregamento, o maquinista coloca a válvula na posição II (posição do trem). A pressão no tubo de freio se recupera rapidamente ao nível da pressão no RC. Nesse caso, devido ao orifício 3, a pressão no reservatório reserva ainda não teve tempo de atingir a de carregamento, o carregamento do reservatório reserva continua, mas a um ritmo menor. Gradualmente, a pressão no reservatório reserva, nas câmaras do tubo e do distribuidor se iguala à pressão de carregamento. Então, o distribuidor de ar estará novamente pronto para uma nova frenagem.
Do ponto de vista do maquinista, os processos descritos parecem aproximadamente assim:
Um dos elementos do VR 242 é o acelerador de frenagem de emergência, que no diagrama está localizado na parte esquerda do dispositivo. Durante o carregamento, juntamente com o preenchimento da parte principal do distribuidor de ar, o acelerador também é carregado — a câmara sob o êmbolo 25 e a câmara acima do êmbolo são preenchidas com ar, através da câmara de aceleração (CA). O circuito de freio e a câmara de aceleração se comunicam através do orifício de controle 1, cujo diâmetro é tal que, durante a frenagem, a pressão na câmara de aceleração pode igualar a pressão do circuito de freio, de modo que o acelerador não é ativado.
Funcionamento do Acelerador de Frenagem de Emergência
No entanto, quando a pressão cai rapidamente — o ar sai do circuito de freio em 3 a 4 segundos, a pressão não tem tempo de se igualar, o ar da câmara de aceleração pressiona o êmbolo 25, que abre a válvula de alívio 19, criando uma ampla abertura no circuito de freio, pela qual o ar escapa para a atmosfera, agravando o processo. Assim, durante a frenagem de emergência, ao funcionar o acelerador, uma janela se abre no circuito de freio de cada vagão.
Para desligar o acelerador (por exemplo, em caso de falha), uma chave especial é usada para girar a escora 20, que bloqueia o êmbolo de aceleração na posição superior.
Apesar de muitas palavras e letras escritas, na prática este dispositivo possui uma construção bastante simples e confiável. Em comparação com seu antecessor, o VR 292, este não contém válvulas, que são bastante caprichosas na operação, necessitando de ajuste ao espelho e lubrificação, além de estarem sujeitas ao desgaste.
O distribuidor de ar 242 é um dispositivo autônomo, podendo funcionar sem assistentes. Na prática, porém, em vagões de passageiros e locomotivas, funciona em conjunto com outro dispositivo, que se chama
2. Distribuidor de Ar Eletro-pneumático (EAR) nº 305
Este dispositivo é destinado a operar no sistema de freio eletropneumático em composições de passageiros. É instalado em vagões e locomotivas juntamente com o VR 242 ou o VR 292. Veja como é o bloco de equipamentos de freio em um vagão de passageiros.
Em primeiro plano está o cilindro de freio. Um pouco mais adiante, conectado à parede traseira do TЦ, está a câmara de trabalho do ЭВР 305. À esquerda, conecta-se a parte elétrica do ЭВР junto com o relé de pressão, e à direita está o distribuidor de ar 292. A ele está ligado, através de uma válvula de separação, o desvio da linha de freio (pintado de vermelho).
Estrutura do ЭВР 305: 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 18 — canais de ar; 4 — válvula de descarga; 5 — válvula de freio; 7 — válvula atmosférica; 8 — válvula de alimentação; 11 — diafragma; 13, 17 — cavidades da válvula seletora; 15 — válvula seletora; 16 — vedação da válvula seletora; ТЦ — cilindro de freio; РК — câmara de trabalho; ОВ — válvula de descarga; ТВ — válvula de freio; ЗР — reservatório de reserva; ВР — distribuidor de ar.
O ЭВР 305 consiste em três partes principais: a câmara de trabalho (РК), a válvula seletora (ПК) e o relé de pressão (РД). No corpo do relé de pressão estão instaladas a válvula de descarga 4 e a válvula de freio 5, controladas por eletromagnetos.
Durante o carregamento, a alimentação não é fornecida às válvulas, a válvula de descarga conecta a câmara de trabalho com a atmosfera, enquanto a válvula de freio está fechada. O ar da linha de freio, através do distribuidor de ar, passa pelos canais internos do ЭВР para o reservatório de reserva, carregando-o, mas não vai para lugar nenhum, uma vez que o caminho para a câmara acima do diafragma do relé de pressão é bloqueado pela válvula de freio fechada.
Ação do ЭВР 305 durante o carregamento.
Ao colocar a alavanca do maquinista na posição Va, é aplicada uma tensão positiva (relativa aos trilhos) ao fio do ЭПТ e ambas as válvulas recebem alimentação. A válvula de descarga isola a câmara de trabalho da atmosfera, enquanto a válvula de freio abre o caminho do ar para a câmara acima do diafragma do РД e, em seguida, para a câmara de trabalho.
Ação do ЭВР 305 durante a frenagem.
A pressão na câmara de trabalho e na câmara acima do diafragma aumenta, o diafragma curva-se para baixo, abrindo a válvula de alimentação 8, através da qual o ar do reservatório de reserva inicialmente entra na cavidade direita da válvula seletora. O êmbolo da válvula desloca-se para a esquerda, abrindo o caminho para o ar entrar no cilindro de freio.
Ao colocar a torneira do maquinista na posição de bloqueio, a tensão aplicada ao cabo EPT inverte a polaridade, o diodo que alimenta a válvula de freio se fecha, a válvula de freio perde energia, resultando no fechamento da válvula de freio. O aumento da pressão na câmara de trabalho é interrompido, e o enchimento do cilindro de freio ocorre até que a pressão nele se iguale à pressão na câmara de trabalho. Depois disso, o diafragma retorna à posição neutra, e a válvula de alimentação se fecha. O bloqueio ocorre.
A operação do EVR 305 durante o bloqueio
A válvula de liberação continua recebendo energia, mantendo a válvula de liberação na posição fechada, impedindo a saída de ar da câmara de trabalho.
Para liberar, o maquinista posiciona a alavanca da torneira na posição I para liberação completa, e na II - para liberação gradativa. Em ambos os casos, as válvulas perdem energia, a válvula de liberação se abre, liberando ar da câmara de trabalho para a atmosfera. O diafragma, sustentado pelo ar comprimido no cilindro de freio, se move para cima, abrindo a válvula de descarga, pela qual o ar sai do cilindro de freio.
A operação do EVR 305 durante a liberação
Se ao liberar, a alavanca voltar para a posição de bloqueio, o ar da câmara de trabalho deixará de sair, e o esvaziamento do TC ocorrerá até que a pressão nele se iguale à pressão remanescente na câmara de trabalho. Isso possibilita a liberação em etapas.
Esse freio eletropneumático possui várias características. Primeiro, ao romper a linha EPT, ocorrerá a liberação dos freios. Nesse caso, o maquinista, após realizar uma série de ações obrigatórias prescritas pelas instruções, passa a utilizar o freio pneumático. Ou seja, o EPT não é um freio automático. Esta é uma desvantagem deste sistema.
Em segundo lugar, durante a operação do EPT, o distribuidor de ar convencional permanece na posição de liberação, sem interromper a absorção de vazamentos do reservatório reserva. Isso é uma vantagem, pois garante a não exaustão do freio eletropneumático.
Em terceiro lugar, esta construção não atrapalha a ação do distribuidor de ar convencional. Quando o EP está desligado, o DR, ao encher o cilindro de freio, encherá primeiro a cavidade esquerda da válvula seletora, movendo o êmbolo para a direita, abrindo um caminho para o ar do reservatório de reserva até o cilindro de freio.
Assim é o funcionamento dos sistemas descritos a partir da cabine do maquinista:
Conclusão
Eu queria incluir nesta mesma matéria os dispositivos de freio de carga, mas não, este tema requer uma conversa separada, pois os DRs de carga são muito mais complexos, utilizando soluções técnicas e truques muito mais sofisticados, devido à especificidade da exploração de material rodante de carga.
Quanto ao freio de passageiros, sua afinidade com o freio Westinghouse é compensada por soluções técnicas adicionais, que, em material rodante doméstico, proporcionam indicadores operacionais aceitáveis, nível de segurança e eficiência no atendimento e reparo. Será interessante comparar com o "e como lá fora", no exterior. Vamos comparar, mas um pouco mais tarde. Obrigado pela atenção!
P.S.: Meus agradecimentos a Roman Biryukov pelo material fotográfico, bem como ao site , de onde o material ilustrativo foi retirado.
Fonte: habr.com
