Data viitoare când vă aflați la gară, luați un minut din atenția dumneavoastră și îndreptați-o spre inscriptionarea amplasată exact în mijloc, în partea de jos a vagonului trenului pe care vă veți îndrepta spre mult așteptata vacanță. Această inscripție nu este întâmplătoare; ea ne comunică acel număr misterios, convențional, al distribuitorului de aer de frână, care este instalat pe acest vagon.
Inscripția este vizibilă chiar și atunci când trenul este oprit la o platformă înaltă, așa că nu o ratați.
Pe acest vagon, denumit "Ammedorf", care a trecut printr-o reparație capitală la Fabrica de Vagoane Tver, este instalat un distribuitor de aer (DA) cu numărul convențional 242, de tip pasager. Acesta este acum instalat pe toate vagoanele noi și pe cele "modernizate", înlocuind distribuitorul 292 mai vechi. Despre aceste dispozitive, care fac parte din familia echipamentelor de frânare, vom vorbi astăzi.
1. Moștenitorii Westinghouse
Distribuitorii de aer de tip pasager, utilizați pe căile ferate cu ecartament de 1520 mm, reprezintă un compromis între simplitatea construcției, moștenită de la robinetul triplu Westinghouse, și cerințele de siguranță a circulației. Aceștia nu au avut un parcurs atât de lung și dramatic de dezvoltare precum semenii lor de marfă.
În prezent sunt utilizate două modele: distribuitorul de aer cu numărul 292 și distribuitorul de aer cu numărul 242, care vine rapid să-l înlocuiească (cel puțin în parcul de vagoane RZD).
Aceste dispozitive diferă prin construcție, dar sunt practic similare în ceea ce privește proprietățile lor de operare. Ambele dispozitive funcționează pe baza diferenței dintre două presiuni - în magistrala de frână (MF) și rezervorul de rezervă (ZR). Ambele asigură o descărcare suplimentară a magistralei de frână în timpul frânării: 292 descarcă MF într-o cameră închisă specială (camera de descărcare suplimentară) cu un volum de 1 litru, iar 242 descarcă direct în atmosferă. Ambele dispozitive sunt echipate cu un accelerator de frânare de urgență. Nici unul dintre cele două dispozitive nu are o eliberare în trepte - ele eliberează imediat în cazul în care presiunea din MF depășește presiunea din ZR, stabilită acolo după ultima frânare, așa cum se spune - au o eliberare „moale”.
Lipsa eliberării treptate este compensată prin faptul că ambele dispozitive nu funcționează singure pe vagon (deși pot), ci împreună cu distribuția electrică a aerului nr. 305, care introduce controlul electric al frânelor, și camera de lucru cu releu pneumatic, asigurând posibilitatea eliberării treptate.
Ca exemplu, să luăm VR 242, care este mai modern, și EVR 305.
Nou-nouț VR 242 pe panoul pneumatic în secția de maşină a locomotivei EP20
Același, instalat pe vagonul de pasageri
Acum să ne uităm la dispozitivul și principiul de funcționare al acestui aparat.
Schema care explică dispozitivul VR 242: 1, 3, 6, 16 — orificii calibrate; 2, 4 — filtre; 5 — pistonul limitator al descărcării suplimentare TM;
7, 10, 13, 21, 22 — arcuri; 8 — supapă de eliberare; 9 — tijă goală; 11 — pistonul principal; 12 — supapa de descărcare suplimentară; 14 — suportul comutatorului modurilor de lucru; 15 — pistonul comutatorului modurilor de lucru; 17, 28 — tije; 18 — supapa de frână; 19 — supapa de rupere; 20 — suportul comutatorului de frânare de urgență; 23, 26 — supape; 24 — orificiu; 25 — pistonul acceleratorului de frânare de urgență; 27 — supapa limitatoare a descărcării suplimentare; UK — camera de accelerare; ZK — camera cu supape; MK — camera principală; TM — magistrala de frână; ZR — rezervorul de rezervă; TC — cilindrul de frână.
De unde începe funcționarea distribuitorului de aer? Aceasta începe cu încărcarea, adică umplerea camerelor distribuitorului de aer și a rezervorului de rezervă cu aer comprimat din magistrala de frână. Aceste procese au loc atunci când locomotiva este pornită în depou, când este fără aer, precum și pe toate vagoanele, când acestea sunt cuplate la locomotivă și se deschide robinetul de la capăt — se ia trenul „pe aer”. Să examinăm acest proces mai în detaliu.
Acțiunea VR 242 la încărcare
Astfel, aerul din magistrala de frână, sub o presiune de 0,5 MPa, se îndreaptă spre instrument, umplând camera U4 sub pistonul accelerativ, apoi urcă prin canal (marcat cu roșu), prin filtrul 4, pe canalul A în camera magistrală (MK), împingând de jos pistonul principal 11, care se ridică, deschizând prin tijă sa goală 9 vana de evacuare 8, conectând camera cilindrului de frână cu atmosfera. În același timp, aerul din filtrul, prin canalul axial al tijei 28, printr-o orificiu calibrat 3 ajunge în rezervorul de rezervă (marcat cu galben), iar de acolo prin canal în camera de comutare (ZK) deasupra pistonului principal 11.
Acest proces continuă până când presiunea în rezervorul de rezervă, în camera magistrală și în camera de comutare se stabilește egală cu presiunea de încărcare din magistrala de frână. Pistonul principal se va întoarce în poziția neutră, închizând vana de evacuare. Dispozitivul de distribuție a aerului este pregătit pentru acțiune.
Încă o dată — presiunea în TM este instabilă, există scurgeri, scurgeri mici, dar acestea sunt întotdeauna prezente. Adică, presiunea în TM poate scădea. Dacă scăderea presiunii se face cu o viteză mai mică decât viteza de serviciu, aerul din camera de comutare reușește să treacă în camera magistrală prin orificiul 3, pistonul principal rămâne pe loc și nu se produce frânarea.
La scăderea presiunii în magistrala de frână cu viteza de frânare de serviciu, presiunea în MK scade suficient de repede, încât pistonul principal să se poată deplasa în jos, sub acțiunea unei presiuni mai mari în camera de comutare. Deplasându-se în jos, deschide vana de descărcare suplimentară 12.
Acțiunea VR 242 la frânare: faza de descărcare suplimentară a TM
Aerul din camera magistrală, prin vana 12 pe canalul K, prin canalul axial al tijei 28 iese în atmosferă. Presiunea din magistrala de frână și din camera magistrală scade și mai repede, iar pistonul 11 continuă să se miște în jos.
Acțiunea VR 242 la frânare: umplerea inițială a cilindrului de frână
Tija goală a pistonului principal 9 se depărtează de etanșeul de pe supapa de descarcare, deschizând astfel calea aerului din rezervorul de rezervă, care, prin canalul B, se îndreaptă spre camera cu supape, canalul axial al tijei 9, canalul G și comutatorul de mod, ajunge în cilindrul de frână prin canalul L. În același timp, același aer, prin canalul D, ajunge în camera U2, împingând pistonul 6, care izolează canalul de decompresie de atmosferă. Decompresia se oprește. În același timp, tija 28 a pistonului 6 coboară, canalele radiale din ea sunt blocate de manșoane din cauciuc, ceea ce duce la deconectarea camerei de magistrală de cea cu supape. Aceasta crește sensibilitatea distribuției aerului la frânare — acum, scăderea presiunii în magistrala de frână, indiferent de viteza ei, va duce la coborârea pistonului principal și umplerea cilindrului de frână.
Acțiunea VR 242 la frânare: schimbarea vitezei de umplere a cilindrului de frână.
La început, cilindrul de frână se umple rapid, printr-un canal larg, prin supapa de frână deschisă 18. Pe măsură ce cilindrul de frână se umple, prin orificiul calibrat 16 se umple și camera U1 a comutatorului de moduri. Când presiunea devine suficientă pentru a comprima arcul de sub pistonul 15, supapa de frână se închide, iar cilindrul de frână se umple în mod încet prin orificiul calibrat al supapei de frână. Aceasta se întâmplă dacă maneta comutatorului de mod 14 este rotită în poziția „D” (format lung). Acest mod se aplică atunci când numărul de vagoane din tren depășește 15. Se face astfel pentru a încetini umplerea cilindrului de frână de pe vagoane, asigurând o uniformitate mai mare a activării frânelor pe întreaga compunere.
În trenurile scurte, maneta 14 este plasată în poziția „K” (format scurt). În acest caz, ea deschide mecanic supapa de frână 18, iar umplerea cilindrului de frână cu o viteză rapidă are loc în permanență.
Când mecanicul pune macaraua în poziția de restricție, scăderea presiunii în magistrala de frână se oprește. Umplerea cilindrului de frână va continua atât timp cât, din cauza consumului de aer pentru umplere, presiunea din rezervorul de rezervă nu va scădea și, prin urmare, în camera de manetă, egalizându-se cu presiunea din camera magistralei și, din nou, în magistrala de frână. Pistonul principal va reveni în poziția neutră. Umplerea cilindrului de frână se oprește, având loc restricția.
Pentru eliberarea frânelor, mecanicul plasează maneta macaralei în poziția I. Aerul din rezervoarele principale se îndreaptă spre magistrala de frână, crescând semnificativ presiunea din aceasta (până la 0,7 - 0,9 MPa, în funcție de lungimea trenului). Presiunea în camera magistrală V.R. crește de asemenea, ceea ce duce la deplasarea pistonului principal în sus, deschiderea supapei de eliberare 8, prin care aerul din cilindrii de frână, dar și din camera U2, iese în atmosferă. Scăderea presiunii în camera U2 determină ridicarea pistonului 6 și a tijei 28, magistrala de frână și rezervorul de rezervă comunicându-se din nou prin orificiul 3 — se efectuează încărcarea rezervorului de rezervă.
Când presiunea de încărcare din rezervorul compensator (R.C.) atinge valoarea de încărcare, mecanicul plasează macaraua în poziția II (poziția trenului). Presiunea în T.M. se restabilește rapid la nivelul presiunii din R.C. În acest timp, datorită orificiului 3, presiunea din rezervorul de rezervă nu atinge încă valoarea de încărcare, încărcarea R.Z. continuă, dar cu o viteză mai mică. Treptat, presiunea din rezervorul de rezervă, din camerele magistrale și de manetă devine egală cu cea de încărcare. Atunci distribuitorul de aer este din nou pregătit pentru o nouă frânare.
Din punctul de vedere al mecanicului, procesele descrise arată aproximativ astfel:
Un element distinct al VRE 242 este acceleratorul de frânare de urgență, care este plasat în partea stângă a dispozitivului pe diagramă. La încărcare, împreună cu umplerea părții principale a distribuitorului de aer, se încarcă și acceleratorul - aerul umple cavitatea de sub pistonul 25 și cavitatea de deasupra pistonului, prin camera de accelerare (UCA). Magistrala de frânare și camera de accelerare sunt conectate prin orificiul de restricție 1, a cărui diametru permite ca, în timpul frânării de serviciu, presiunea din camera de accelerare să se echilibreze cu presiunea din magistrala de frânare, iar acceleratorul să nu se activeze.
Funcționarea acceleratorului de frânare de urgență
Cu toate acestea, în cazul unei scăderi rapide a presiunii - aerul iese din magistrala de frânare în 3-4 secunde, presiunea nu se poate echilibra, aerul din camera de accelerare apasă pe pistonul 25, care deschide supapa de siguranță 19, deschizând o deschidere largă în magistrala de frânare, din care aerul iese în atmosferă, agravând procesul. Astfel, în timpul frânării de urgență, în funcționarea acceleratorului, se deschide un orificiu în magistrala de frânare pentru fiecare vagon.
Pentru a dezactiva acceleratorul (de exemplu, în cazul unei defecțiuni), cu o cheie specială, se rotește suportul 20, care blochează pistonul accelerator în poziția de sus.
În ciuda numărului mare de cuvinte și litere scrise, de fapt, acest dispozitiv are o construcție destul de simplă și fiabilă. Comparativ cu predecesorul său, VRE 292, acesta nu conține supape, care sunt destul de capricioase în exploatare, necesitând să fie ajustate la oglindă și uns, și de asemenea sunt supuse uzurii.
Distribuitorul de aer 242 - este un dispozitiv autonom, poate funcționa și fără asistență. De fapt, pe vagoanele de pasageri și locomotive, acesta funcționează împreună cu un alt dispozitiv, care se numește
2. Distribuitorul electric de aer (EVR) nr. 305
Acest dispozitiv este destinat să funcționeze în sistemul de frânare electropneumatică pe materialul rulant de pasageri. Este instalat pe vagoane și locomotive împreună cu VRE 242 sau VRE 292. Iată cum arată blocul de echipamente pentru frânare pe un vagon de pasageri.
În prim-plan se află cilindrul de frână. Puțin mai departe, este atașată la peretele din spate al TCe camera de lucru EVR 305. La stânga, partea electrică a EVR este conectată împreună cu releul de presiune, iar la dreapta se află distribuitorul de aer 292. La el, printr-o robinet de deconectare, se atașează un furtun din magistrala de frână (vopsit în roșu).
Dispozitivul EVR 305: 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 18 — canale de aer; 4 — supapa de eliberare; 5 — supapa de frână; 7 — supapa atmosferică; 8 — supapa de alimentare; 11 — diafragmă; 13, 17 — cavități ale supapei de comutare; 15 — supapa de comutare; 16 — garnitura supapei de comutare; TC — cilindru de frână; RK — cameră de lucru; OV — supapa de eliberare; TV — supapa de frână; ZR — rezervor de rezervă; VR — distribuitor de aer.
EVR 305 constă din trei părți principale: camera de lucru (RK), supapa de comutare (PK) și releul de presiune (RD). În carcasă releului de presiune sunt montate supapele de eliberare 4 și de frână 5, controlate de electromagneți.
Când se încarcă, alimentarea nu este furnizată supapelor, supapa de eliberare conectează cavitatea camerei de lucru cu atmosfera, iar supapa de frână este închisă. Aerul din magistrala de frână, prin distribuitorul de aer, trece prin canalele din interiorul EVR-ului în rezervorul de rezervă, încărcându-l, dar nu se duce mai departe, deoarece calea sa în cavitatea de deasupra diafragmei releului de presiune este blocată de supapa de frână închisă.
Funcționarea EVR 305 în timpul încărcării.
Când robinetul mașinistului este plasat în poziția Va, la conductorul EPT se aplică un potențial pozitiv (în raport cu șinele) și ambele supape primesc alimentare. Supapa de eliberare izolează camera de lucru de atmosferă, iar cea de frână deschide calea aerului în cavitatea de deasupra diafragmei RD și mai departe în camera de lucru.
Funcționarea EVR 305 în timpul frânării.
Presiunea în camera de lucru și în cavitatea de deasupra diafragmei crește, diafragma se curbează în jos, deschizând supapa de alimentare 8, prin care aerul din rezervorul de rezervă ajunge mai întâi în cavitatea din dreapta a supapei de comutare. Capacitatea supapei se deplasează spre stânga, deschizându-i aerului calea către cilindrul de frână.
Când robinetul conductorului este plasat în închidere, tensiunea aplicată pe conductorul EPT își schimbă polaritatea, diodă prin care se alimentează ventilul de frână se blochează, ventilul de frână își pierde alimentarea, se închide ventilul de frână. Creșterea presiunii în camera de lucru încetează, iar umplerea cilindrului de frână continuă până când presiunea din acesta se egalează cu presiunea din camera de lucru. După aceea, membrana revine în poziția neutrală, ventilul de alimentare se închide. Se produce închiderea.
Acțiunea EVR 305 în închidere
Ventilul de eliberare continuă să primească alimentare, menținând ventilul de eliberare în poziția închisă, împiedicând ieșirea aerului din camera de lucru.
Pentru eliberare, conductorul plasează maneta robinetului în poziția I pentru eliberare completă și în II – pentru eliberare treptată. În ambele cazuri, ventilele își pierd alimentarea, se deschide ventilul de eliberare, eliberând aerul din camera de lucru în atmosferă. Diafragma, susținută de presiunea din cilindrul de frână, se mișcă în sus, deschizând ventilul de evacuare, prin care aerul iese din cilindrul de frână.
Acțiunea EVR 305 la eliberare
Dacă, la eliberare, maneta este din nou plasată în închidere în a doua poziție, aerul din camera de lucru va înceta să mai iasă, iar golirea TC se va realiza până când presiunea din acesta se va egala cu presiunea rămasă în camera de lucru. Acest lucru permite realizarea eliberării treptate.
Un astfel de frână electro-pneumatică are o serie de caracteristici. În primul rând, în cazul întreruperii liniei EPT, frânele se vor elibera. În acest caz, conductorul, după ce efectuează o serie de acțiuni obligatorii, prescrise de instrucțiuni, trece la utilizarea frânei pneumatice. Asta înseamnă că EPT nu este un sistem de frânare automat. Aceasta este o deficiență a acestui sistem.
În al doilea rând, în funcționarea EPT, distribuitorul de aer obișnuit se află în poziția de eliberare, continuând să elimine scurgerile din rezervorul de rezervă. Acesta este un avantaj, deoarece asigură inexhaustibilitatea frânei electro-pneumatice.
În al treilea rând, această construcție nu interferează deloc cu acțiunea distribuitorului de aer obișnuit. Dacă EPT-ul este oprit, atunci VR-ul, umplând cilindrul de frână, va umple mai întâi cavitatea stângă a supapei de comutare, mutând dopul din acesta spre dreapta, deschizând un drum pentru aer din rezervorul de rezervă în cilindrul de frână.
Așa arată funcționarea sistemelor descrise din cabina mecanicului:
Concluzie
Am vrut să încadrez și instrumentele de frânare pentru marfă în acest articol, dar nu, acest subiect necesită o discuție separată, deoarece VR-urile pentru marfă sunt mult mai complexe, folosesc soluții tehnice mai sofisticate și trucuri, dictate de specificul exploatării materialului rulant de marfă.
În ceea ce privește frâna de pasageri, legătura sa cu frâna Westinghouse este compensată de soluții tehnice suplimentare, ceea ce oferă materialului rulant autohton parametrii acceptabili de exploatare, nivel de siguranță și tehnologiile de întreținere și reparație. Va fi interesant să comparăm cu „cum stau lucrurile acolo”, în străinătate. Vom compara, dar puțin mai târziu. Mulțumesc pentru atenție!
P.S.: Mulțumirile mele lui Roman Biriukov pentru materialul fotografic, precum și site-ului , de unde a fost preluat materialul ilustrativ.
Sursa: habr.com
