Глава 2. Воздухораспределители

2.1. Общие сведения.

ВР служат для зарядки сжатым воздухом ЗР из ТМ, сообщения ТЦ с АТ при отпуске и их напол­нения из ЗР в процессе торможения.

ВР обладают нечувствительностью к торможению (мягкостью) при медленном снижении давле­ния в ТЦ (темпом 0,3-0,4 атм./мин.). ВР должен срабатывать на торможение при снижении давле­ния в ТМ темпом от 0,06-0,4 атм./сек., при минимальной глубине разрядки ТМ 0,3-04 атм.

В связи с тем, что длина поездов увеличивается, большое значение имеет скорость распростране­ния тормозной волны. Однако, в длинных трубопроводах темп измерения давления затухает по мере удаления от источника возмущения (крана машиниста), поэтому ВР конструктивно выполняются таким образом, что при торможении они производят дополнительную разрядку ТМ, поддерживая высокий начальный темп разрядки.

Дополнительная разрядка производится разными способами:

- в ТЦ, сообщенный с АТ (грузовые ВР);

- в замкнутую камеру (ВР, усл. №292).

Глубина дополнительной разрядки, производимая отечественными грузовыми ВР, составляет 0,4-0,5 атм., пассажирскими ВР - 0,25-0,3 атм. Соответственно, минимальная ступень торможения дол­жна быть не менее дополнительной разрядки ВР.

Грузовые ВР имеют два режима отпуска: ступенчатый и бесступенчатый.

Пассажирские пневматические - бесступенчатый.

Одно из основных требований, предъявляемое к современным ВР:

- устойчивое положение перекрыши. Способы стабилизации положения перекрыши различны.

- с помощью отсекательного золотника - ВР, усл. № 292;

- с помощью буфера - ВР, усл. № 270 - 002;

- с помощью фрикционного кольца и отверстия плунжера 0,3 мм - ВР, усл. № 270 - 005;

- с помощью пневматического буфера - ВР, усл. № 270 - 005М 483.

Неисправность одного ВР не должна вызывать самопроизвольного отпуска исправно действую­щих ВР. Для этого необходимо обеспечить надежное прекращение дополнительной разрядки не поз­же, чем закончится выпуск воздуха через кран машиниста. Однако это требование выполняется не каждым типом ВР. Так, если у ВР 270 - 005 магистральная часть сработает на торможение, а главная останется в положении отпуска (например, из-за неплотности манжет главного поршня). КДР оста­ется длительное время открытым, пока не закроется клапан дополнительной разрядки. В течение этого времени (40-60 сек.) происходит дутье воздуха из ТМ, после прекращения которого вызываются ко­лебания давления в ТМ, с последующим отпуском. Современный ВР усл. № 483 конструктивно вы­полнен таким образом, что при любой неисправности он не влияет на работу соседних ВР, т.е. не вызывает колебаний давления в ТМ.

После прекращения дополнительной разрядки ВР утрачивают свойство мягкости и реагируют на любые изменения давления, превышающие порог чувствительности.

2.2. Воздухораспределители грузовых вагонов. Воздухораспределитель усл. № 270 - 002.

Грузовые ВР состоят из 3-х основных частей:

- магистральная часть;

- главная часть;

- двухкамерный резервуар.

Магистральная часть является управляющим органом ВР, она всегда срабатывает вперед главной части.

Главная часть ВР является исполнительным органом, т.е. выполняет команды магистральной ча­сти.

Хорошо зная функции магистральной части ВР легко усвоить работу в целом.

1. ВР усл. № 270 - 002. Зарядка.

Функция магистральной части ВР при зарядке заключается в том, чтобы сообщить через отверстия и выемки золотника МК с ЗК и через канал в корпусе МК с ЗК и полостью над диафрагмой переключателя равнинно-горного режима. Если диафрагма отойдет от седла, то будут сообщены мо собой все три камеры МК, ЗК, РК.

На горном режиме:

Воздух из ТМ через фильтр поступает в МК, перемещая поршень в правое положение. Из МК воздух постоянно подходит под золотник и в правом крайнем его положении поступает в П-образную выемку корпуса магистральной части и через левое крайнее отверстие золотника — в ЗК. Одновременно по каналу в корпусе воздух поступает в полость над диафрагмой переключателя равнинно- горного режима.

Из ЗК магистральной части по канату в корпусе воздух поступает в ЗК 2-камерного резервуаре далее - в ЗК головной части.

Поскольку речь идет о зарядке, следует иметь в виду, что воздуха нигде не было. Значит, главный поршень под действием пружины будет находиться в крайнем левом положении, и воздух из ; через отверстие 0,5 мм поступит в РК, а из нее - в полость над диафрагмой переключателя равнинно-горного режима. Из вышесказанного делаем вывод: на данную диафрагму - сверху давление воздуха камер ЗК и РК, а снизу - давление пружины.

На горном режиме усилие пружины значительно больше давления воздуха сверху, и диафрагма не опускается вниз (не открывается), т.е. сообщение ЗК и РК только через главную часть. ЗК заряжается из ТМ через отверстие 1,3 мм и обратный клапан. Время зарядки ЗР до 4,8 атм. за 4-4,5 ми

На равнинном режиме:

Зарядка в начальный момент происходит так же, как и на горном режиме. По достижении давления в ЗК около 4,5 атм., в РК около 3 атм., открывается диафрагма переключателя равнинно-горного режима, и ЗК вторым путем сообщается с РК.

Других различий в зарядке нет.

Мягкость действия:

При медленном снижении давления в ТМ (темпом 0,3-0,35 атм./мин.) воздух из ЗК и РК успевает перетекать обратно в ТМ, не создавая перепада давлений, необходимого для перемещения поршней. Служебное торможение: функции магистральной части при торможении заключаются в следующем:

- разобщают между собой все три камеры — МК, ЗК и РК;

- сообщают ТМ с КДР, т.е. производят дополнительную разрядку ТМ;

- разряжается ЗК в атм. тем же способом, что и ТМ.

При снижении давления в ТМ темпом 0,1-0,4 атм./сек. магистральный поршень вместе с золотником переместится влево до соприкосновения левого буфера с корпусом ВР. При этом произойдет следующее (здесь необходимо перечислить функции магистральной части с более подробным описанием некоторых моментов и, после снижения давления в ЗК на 0,4 атм., переключиться на главную часть):

- прекратится сообщение МК с ЗК и РК, так как отверстия золотника и золотниковой втулки разобщаются;

- выемка золотника сообщает между собой канал МК и канал дополнительной разрядки, т.е. происходит дополнительная разрядка ТМ по КДР через восемь отверстий диаметром 1,4-1,6 мм во втул­ке штока главного поршня в ТК. Из ТК часть воздуха поступает в ТЦ и часть - в АТ через отверстие в уравнительном поршне 2,8 мм;

- ЗК сообщается с АТ через правое крайнее отверстие золотника диаметром 2,3 мм. Темп разрядки ЗК регулируется автоматически в зависимости от темпа разрядки ТМ. Если в ЗК, через отверстие 2,3 мм давление будет снижаться быстрее, чем в ТМ, поршень с золотником начнет перемещаться

вправо, и ЗК сообщится с АТ через отверстие 0,5 мм. Таким образом, если темп разрядки ТМ высокий, то ЗК разряжается быстро через отв. 2,3 мм. Если же темп разрядки становится ниже (Затухнет), то и ЗК сообщается с АТ через отверстие диаметром 0,5 мм.

Как только давление в ЗК понизится на 0,4 атм., главный поршень, преодолевая усилие пружины, переместится вправо на величину свободного хода (7 мм). При этом происходит следующее:

- прекратится сообщение РК и ЗК через отверстие 0,5 мм во втулке главного поршня, так как оно перекрывается манжетой. С этого момента РК полностью изолирована, и давление в ней снижается незначительно за счет увеличения ее объема, при перемещении главного поршня вправо;.

- тормозной клапан внутри штока закроет атмосферное отверстие 2,8 мм в хвостовике уравнительного поршня, т.е. ТК и ТЦ разобщаются с атмосферой.

- правая крайняя манжета перекроет отверстия во втулке, к которым подходит КДР. т.е. прекратится дополнительная разрядка ТМ. Поскольку давление в ЗК продолжает снижаться, главный поршень будет перемещаться дальше вправо. При этом хвостовик уравнительного поршня будет входить

во внутреннюю полость хвостовика главного поршня и откроет тормозной клапан, сообщая ЗР с ТК и ТЦ. ЗР сообщается с ТЦ вначале широким каналом (4 отверстия по 3 мм), а затем через отвер­стие-замедлитель 1,7 мм. Это сделано для увеличения времени наполнения ТЦ в голове поезда.

На уравнительный поршень справа воздействуют одна или две пружины, в зависимости от режи­ма включения. Слева - давление воздуха ТЦ.

При большом усилии пружин необходимо большее давление в ТЦ для перемещения уравнитель­ного поршня вправо и закрытия тормозного клапана и наоборот. Таким образом производится регу­лировка давления в ТЦ в зависимости от загрузки.

При определенном положении главного поршня будет устанавливаться и автоматически поддер­живаться определенное давление в ТЦ.

Сообщив ЗР с ТЦ мы достигли конечной цели — торможения. Теперь необходимо перевести ВР в положение перекрыши, начиная, опять же, с управляющего органа — магистральной части.

После прекращения разрядки ТМ, ЗК будет разряжаться до тех пор, пока давление в ней не ста­нет несколько меньше, чем в ТМ. После этого магистральный поршень с золотником переместится вправо до упора в буфер и остановится в положении перекрыши, при котором прекращается разряд­ка ЗК. Главный поршень остановится, когда наступит равновесие давлений справа. (Осталось зак­рыть только тормозной клапан.)

Как только давление воздуха в ТК (тормозной камере слева от поршня) станет больше усилия режимных пружин, уравнительный поршень пойдет вправо, тормозной клапан вслед за ним, до тех пор, пока не закроется. Прекращается повышение давления в ТК, и уравнительный поршень оста­навливается, т.е. слева и справа от него давления равны. После этого можно сказать, что ВР полно­стью встал в положение перекрыши.

ВР, в определенной мере, обеспечивает одновременность наполнения ТЦ в голове и хвосте поез­да.

В головной части поезда темп разрядки ТМ, а, следовательно, и ЗК, высокий. Главный поршень быстро идет в тормозное положение, следовательно, быстро перекрывается широкий канал, сообща­ющий ЗР с ТЦ, и дальнейшее наполнение ТЦ происходит через отверстие-замедлитель 1,7 мм. Та­ким образом, в голове поезда ВР срабатывает на торможение раньше, но процесс наполнения ТЦ происходит медленнее.

В хвостовой части поезда темп разрядки ТМ и ЗК всегда ниже, чем в голове. Поэтому главный поршень идет в тормозное положение медленно, и ЗР более длительное время сообщен с ТЦ широ­ким каналом. Таким образом, в хвосте поезда ВР срабатывает на торможение позже, но процесс на­полнения происходит быстрее, чем в голове. За счет этого достигается одновременность наполнения ТЦ.

Неистощимость тормоза: следует иметь в виду, что ВР находится в перекрыше. Произошла утеч­ка из ТЦ, следовательно, снизилось давление в ТК, нарушив равновесие давлений справа и слева урав­нительного поршня. Поршень переместится влево, открывая тормозной клапан. Воздух из ЗР посту­пает в ТК и ТЦ, пополняя утечки. После восстановления утечек в ТЦ уравнительный поршень пере­местится вправо, и тормозной клапан закроется. Расход воздуха из ЗР пополняется из ТМ через об­ратный клапан. ТМ пополняется из ГР через кран машиниста.

Таким образом, становится ясно, что неистощимость тормоза обеспечивается только при 4 поло­жении ручки крана машиниста.

Экстренное торможение.

При разрядке ТМ темпом 0,8 атм./сек. и выше, магистральный поршень перемещается в крайнее левое положение, сжимая пружину левого буфера. Золотник задней кромкой откроет отверстие во втулке и сообщит ЗК с СК (срывная камера) и далее, через отверстие диам. 0,75 мм в срывном пор­шне, с АТ.

Снижение давления в ЗК на 0,4 атм., необходимого для перемещения главного поршня в тормоз­ное положение и открытие тормозного клапана, происходит через отверстие 0,75 мм за 4-5 сек., т.е. получается пауза между срабатыванием магистральной части на начало торможения и началом на­полнения ТЦ. Это происходит только в головной части поезда.

В хвостовой части поезда темп разрядки ТМ замедляется, и магистральные поршни кратковре­менно останавливаются в положении служебного торможения (не хватает разницы давления, чтобы сжать пружину левого буфера). При этом ЗК разряжается в начальный момент через отверстие зо­лотника 2,3 мм одинаковым темпом с ТМ, и давление в ней снижается на 0,4-0,5 атм. быстро. Та­ким образом, по мере распространения тормозной волны по поезду, магистральные поршни будут со­ответственно большее время задерживаться в положении служебного торможения, сокращая паузу между срабатыванием магистральной и головной частей. Эта пауза в голове поезда несколько улуч­шает плавность торможения, однако удлиняет тормозной путь, особенно в короткосоставных поез­дах.

Главная часть работает так же, как и при служебном торможении, с той лишь разницей, что главный и уравнительный поршни переместятся на максимальную величину, соответственно на 23 и 17 мм. Следовательно, и давление в ТЦ будет максимальным, в зависимости от режима. Ускоритель экстренного торможения не работает, т.к. хвостовик срывного поршня укорачивает примерно на 7 мм, и срывной клапан открывается.

Отпуск на равнинном режиме: для того, чтобы лучше усвоить работу ВР при отпуске на равнинном режиме следует иметь в виду, что диафрагма переключателя равнинно-горного режимов после зарядки ВР остается постоянно открытой. Это значит, что в отпускном положении магистрального поршня и золотника МК, ЗК и РК сообщаются между собой.

Одновременность отпуска.

В головной части поезда при повышении давления в ТМ на 0,2 атм. и выше, чем в ЗК, магистральный поршень с золотником переместятся в отпускное положение, при котором МК, ЗК и РК сообщаются между собой через отверстия и выемки золотника и втулки и открытую диафрагму. В головной части поезда давление в ТМ повышается резко (скачкообразно), и оно выше давления РК и ЗК. Поэтому воздух из МК поступает в ЗК и РК. Из-за повышения давления в РК главный поршень идет в отпускное положение медленно, т.е. в голове поезда ВР срабатывают на отпуск раньше, но процесс отпуска происходит медленнее.

В хвостовой части поезда давление в ТМ повышается медленно. Поэтому в момент сообщения МК с ЗК и РК давление в РК оказывается выше давления ТМ в РК (даже в момент экстренного тор­можения остается давление около 5 атм.).

Воздух из РК поступает в МК и ЗК, т.е. давления РК и ЗК быстро выравниваются, и главный поршень, при равных давлениях справа и слева, быстро перемещается в отпускное положение под действием пружины, т.е. в хвосте поезда ВР срабатывают на отпуск позже, но процесс отпуска про­исходит быстрее.

При перемещении главного поршня влево тормозной клапан открывает атмосферный канал диа­метром 2,8 мм в уравнительном поршне, сообщая ТЦ и ТК с АТ. На равнинном режиме отпуск бес­ступенчатый, т.к. после сообщения МК с ЗК и РК давления в конечном итоге в них выравниваются, и главный поршень под действием пружины уйдет в отпускное положение.

Отпуск на горном режиме: диафрагма на горном режиме постоянно закрытая, т.е. РК не может сообщаться с ЗК и МК через магистральную часть ВР. Поэтому в процессе отпуска воздух МК через золотник поступает только в ЗК. Равновесие давлений у главного поршня нарушается, и он переме­щается влево, сообщая ТЦ с АТ. При этом перемещении происходит уменьшение объема РК и, ес­тественно, возрастает сопротивление главного поршня в отпускное положение. При необходимости ступенчатого отпуска частично повышают давление в ТМ, следовательно, и в ЗК. Главный поршень переместится на некоторую величину и остановится при равновесии давлений справа и слева. Часть воздуха из ТЦ и ТК выйдет в АТ. Нарушается равновесие давлений у уравнительного поршня, и он догоняет главный поршень, разобщая ТЦ с АТ.

Полный отпуск наступит после того, как давление в ТМ повысится до величины на 2,0 атм. ниже зарядного.