Устройство и принцип действия автоматического тормоза

Вагоны-самосвалы, так же как и грузовые вагоны магистральных железных дорог, оборудованы автоматическими воздушными тормозами системы Матросова. Автоматический воздушный тормоз имеет приборы для получения сжатого воздуха (паровоздушный насос или компрессор с соответствующей арматурой), приборы управления тормозом (кран машиниста и вспомогательные краны), приборы, осуществляющие торможение каждой тормозной единицы (воздухораспределители, тормозные цилиндры, запасные резервуары, рычажная передача).

В тормозной магистрали поддерживается постоянное давление воздуха 60,0 Н/см2 (6 ат); при этом сжатый воздух поступает в запасной резервуар через воздухораспределитель. При резком снижении давления в тормозной магистрали или обрыве состава поезда воздух из запасного резервуара через воздухораспределитель начинает поступать в тормозной цилиндр, приводя в движение поршень со штоком. В результате этого начинает работать рычажная система тормоза и происходит торможение.

Принципиальное отличие различных систем автоматических воздушных тормозов Матросова, применяемых в настоящее время на подвижном составе железнодорожного транспорта, заключается в конструкции воздухораспределителя - прибора, служащего для распределения воздуха при зарядке, торможении и отпуске.

В зависимости от установленного типа воздухораспределителя получил соответствующее название и автоматический тормоз: автоматический тормоз системы Матросова с воздухораспределителем № 320 (МТЗ-320), с воздухораспределителем № 135 (МТЗ-135), с воздухораспределителем № 270-002 (МТЗ-270-002) и № 270-005 (МТЗ-270-005).

Вагоны-самосвалы постройки прежних лет оборудованы автоматическим тормозом с воздухораспределителем № 135 (МТЗ-135); вагоны-самосвалы выпуска более поздних лет имеют воздухораспределитель № 270-002. В последнее время вагоны-самосвалы оборудуют автоматическим тормозом с воздухораспределителем № 270-005.

Воздухораспределитель МТЗ-135 состоит из четырех основных узлов: магистрального, главного, режимного (колпак) и переключающего (кран). Детали этих узлов соединены болтами через уплотняющие резиновые прокладки. Внутри воздухораспределителя расположены три рабочих узла: магистральный, главный, и уравнительный.

Основными деталями этих узлов являются поршень и золотник. Неотъемлемый узел воздухораспределителя - ускоритель экстренного торможения, который укреплен отдельно от воздухораспределителя (вагоны узкой колеи не имеют ускорителя).

Воздухораспределитель МТЗ-135 осуществляет зарядку тормоза, (заполнение запасного и рабочего резервуаров сжатым воздухом до давления, равного магистральному), торможение, которое в зависимости от темпа и величины снижения давления в магистрали может быть служебным или экстренным.

При служебном торможении скорость снижения давления равна 1-4 Н/см2 (0,1-0,4 ат) в 1 с, экстренном 8 Н/см2 (0,8 ат) в 1 с и выше.

Служебное торможение бывает ступенчатым, когда давление в магистрали понижается ступенями, и полным, когда давление в магистрали снижается на 12-14 Н/см2 (1,2-1,4 ат) за один прием.

В зависимости от положения ручки переключающего крана процессы торможения бывают ускоренные (пассажирский режим) и замедленные (равнинный и горный режимы). Отпуск тормоза происходит при повышении давления в магистрали. При этом для пассажирского и равнинного режимов отпуск получается бесступенчатым и происходит при повышении давления в магистрали на 1 - 2 Н/см2 (0,1-0,2 ат) по сравнению с давлением в золотниковой камере. При горном режиме отпуск может быть или ступенчатым (при частичном повышении давления в магистрали), или полным (при повышении давления в магистрали до того, с которого происходило торможение).

При экстренном торможении ускоритель выполняет разрядку магистрали в атмосферу до давления 8-12 Н/см2 (0,8-1,2 ат), дополнительную разрядку золотниковой камеры воздухораспределителя в атмосферу и разрядку ускорительной камеры приблизительно за 20 с. При экстренном торможении ускоритель обеспечивает быстрое распространение торможения по поезду, снижение времени наполнения тормозного цилиндра и повышение давления в тормозном цилиндре.

Воздухопровод представляет собой систему труб для подвода воздуха к тормозным приборам. Магистральная труба имеет диаметр 31,7 мм (1 1/4"), подводящие трубы - диаметр 19 мм (3/4"). По концам магистральной трубы установлены два концевых крана с соединительными рукавами. Трубопровод от магистрали к воздухораспределителю имеет тройник-пылеловку и разобщительный кран, которым включается и выключается воздухораспределитель.

К рабочему резервуару воздухораспределителя прикреплен двойной выпускной клапан, который служит для отпуска тормоза вручную, а также для выпуска сжатого воздуха при отключении воздухораспределителя. Магистраль также соединена с запасным резервуаром трубами диаметром 19 мм (3/4"). Воздухораспределитель соединен с тормозным цилиндром емкостью 0,055 м3 трубами диаметром 19 мм (3/4").

Тормозные приборы закреплены на нижней раме вагона на кронштейнах.

Наряду с положительными качествами воздухораспределитель (уел. № 135) имеет следующие недостатки: большую массу (масса комплекта с камерой -96 кг); значительное количество деталей из цветного металла (масса -6,5 кг); высокую трудоемкость изготовления и ремонта; большие продольные усилия при торможении в поездах массой свыше 6000 т. В связи с этим данный воздухораспределитель (уел. № 135) был заменен воздухораспределителем уел. № 270-002, который состоит из трех узлов: двухкамерного рабочего резервуара, главной части с отпускным клапаном и магистральной части с переключателем горного и равнинного режимов.

В воздухораспределителе уел. № 270-002 сохранены такие основные свойства воздухораспределителя уел. № 135, как прямо-действие, дополнительная разрядка магистрали при служебных и экстренных торможениях, ограничение предельного давления в тормозных цилиндрах и др. Кроме того, конструкция нового воздухораспределителя имеет следующие преимущества:

обеспечивает более надежный и почти одновременный отпуск всех тормозов в поездах большой длины и массы, благодаря чему значительно снижаются продольные динамические усилия, возникающие при экстренном торможении поезда, и повышается плавность торможения;

улучшает и убыстряет отпуск при равнинном режиме, что, в свою очередь, повышает управляемость тормозами и позволяет машинисту регулировать движение при малых скоростях;

повышает неистощимость действия воздухораспределителя благодаря постоянному при всех процессах торможения и отпуска питанию запасного резервуара из магистрали через обратный клапан;

обеспечивает на крутых спусках неистощимость действия тормоза в результате постановки золотника с увеличенным диаметром калиброванного отверстия (с 1,3 до 2,5 мм) для питания запасного резервуара;

снижает массу и упрощает конструкцию воздухораспределителя; масса съемных частей у воздухораспределителя уел. № 270-002 составляет 24 кг вместо 46 кг у воздухораспределителя уел № 135; количество деталей уменьшено примерно в 2 раза.

В результате улучшения конструкции воздухораспределителя уел. № 270-002 заметно облегчено его обслуживание при эксплуатации и ремонте. Однако в эксплуатации выявились и следующие недостатки в работе воздухораспределителя: самопроизвольный отпуск тормозов на первой ступени торможения при завышении давления в магистрали на 1 -1,5 Н/см2 (0,1-0,15 ат); быстрое наполнение тормозных цилиндров в головной части поезда; в зимних условиях наблюдались случаи самопроизвольного отпуска тормозов при равнинном режиме, если в хвостовой части поезда несколько главных узлов (не менее трех) не срабатывали на торможение из-за сильного пропуска манжет главного поршня. В связи с этими недостатками воздухораспределитель уел. № 270-002 был модернизирован и с 1968 г. вагоны-самосвалы начали оборудовать воздухораспределителями уел. № 270-005-1.

Воздухораспределитель 270-005-1 состоит из главного узла, камеры воздухораспределителя (уел. № 270-002) и магистральной части диафрагменно-клапанной конструкции (уел, № 270-001),

которая в последнее время заменена магистральной частью диафрагменно-золотникового типа (уел. № 461).

Воздухораспределитель уел. № 270-005-1 обеспечивает распространение тормозной волны со скоростью -200 м/с при экстренном торможении и со скоростью -190 м/с при служебном; стабильность распространения первой ступени торможения по поезду; повышенную чувствительность при торможении и отпуске.

Взаимодействие частей механизма автосцепки при сцеплении и расцеплении вагонов-самосвалов | Вагоны-самосвалы | Рычажная передача тормозного оборудования вагонов-самосвалов