3. Анализ схем пневматической части автотормоза

Принимая за основу тормозную систему с индивидуальным приводом на каждую четырехосную тележку, была рассмотрена только механическая часть. Однако использование на вагоне этой схемы автотормоза приводит к увеличению числа тормозных цилиндров и, в принципе, к видоизменению пневматической части по сравнению с типовой системой. При этом имеется ряд предложений, связанных с выбором принципиальной схемы пневматической части при проектировании автотормоза.

Потребность в разработке новых схем возникла в результате следующего. Установленный в системе автотормоза с индивидуальным приводом объем запасного резервуара, равный 0,16 м³ позволяет обеспечить нормативные давления в тормозном цилиндре во всем диапазоне зарядных давлений и эксплуатации выхода штока только для среднего режима воздухораспределителя. Использование же груженого режима приводит к сужению некоторых величин, то есть области допустимого варьирования в эксплуатации. Так, при максимальном выходе штока 0,175м, конечные нормативные давления обеспечиваются при данном объеме запасного резервуара лишь для зарядного давления не ниже 0,53Мпа. Уменьшение зарядного давления до 0,45Мпа, минимально допустимое в хвосте длинно составного поезда, при управлении с головы состава, по условию обеспечения конечных давлений требует повышение объема запасного резервуара свыше 0,3 м³. Это в свою очередь приведет к увеличению времени его зарядки и расходу сжатого воздуха, что замедлит зарядные процессы в поезде и приведет к повышению затрат при эксплуатации системы. В месте с этим, увеличение количества тормозных цилиндров, а по существу, питаемого из запасного резервуара выходного объема, привело к увеличению времени их заполнения, которое для среднего режима воздухораспределителя и выхода штока 0,1м составляет 20сек, а для грузового режима и того же выхода штока – 40сек.

На основе рекомендаций по времени торможения можно дать заключение, что груженый режим в пневматической части с одним воздухораспределителем не приемлем по условию динамических характеристик схемы при торможении [5]. Кроме того, значительное влияние выхода штока на время наполнения тормозных цилиндров обуславливаем уменьшение эффективности автотормоза при увеличении последнего. Поэтому в существующей пневматической схеме было введено дополнительное устройство – реле давления (Р.Д).

В качестве основных вариантов пневматических схем с Р.Д. были рассмотрены следующие:

1. схема, использующая принципы раздельного наполнения двух тормозных цилиндров по двум ветвям. Первая ветвь включает в себя воздухораспределитель, а вторая – реле давления. При этом, управляющий сигнал в камеру реле давления поступает от воздухораспределителя через тормозной цилиндр первой ветви (рис.3.4.);

2. схема, использующая принцип наполнения тормозного цилиндра, минуя воздухораспределитель, через реле давления. Здесь воздухораспределитель используется для управления (рис.3.5.)

Результаты экспериментальных исследований [5] эффективности автотормоза с индивидуальным приводом показали, что для чугунных колодок и груженого режима воздухораспределителя при скорости 90км/ч полученные тормозные пути выше нормируемых значений. Вместе с этим, превышение нормативных величин тормозного пути для схемы без реле давления наблюдалось практически во всем диапазоне скоростей. А для схемы с Р.Д. и управляющим объемом незначительные превышения наблюдались только в диапазоне скоростей от 90 до 100 км/ч.

Для композиционных колодок и среднего режима воздухораспределителя схемы имеют запас по эффективности. При этом для схемы без Р.Д. запас составляет 156-176м, а для скорости 20 км/ч наблюдалось превышение нормативного пути на 38м. Лучшие показатели оказались у схемы с Р.Д. и управляющим объемом. Запас при скорости движения 98 км/ч составляет 43м. Это свидетельствует о более высокой эффективности автотормоза, оборудованного пневматической частью Р.Д. и управляющим объемом (У.О.). Выход штока для схемы с одним воздухораспределителем на композиционных колодках устанавливается 0,1м. Увеличение выхода штока у данной схемы приводит к снижению эффективности автотормоза в целом [5]. Наоборот, для схемы с Р.Д. и У.О., наблюдаемые тормозные пути стабильны во всем установленном диапазоне выхода штока (до 0,15м). В целом экспериментальные исследования свидетельствуют о более высокой и стабильной эффективности схемы с Р.Д. и У.О. для всего диапазона эксплуатационного выхода штока.

Существующие недостатки схемы без Р.Д. проявляются в случае использования груженого режима воздухораспределителя, что подтверждает вывод о запрещении использования этого режима на данной схеме. Использование этого режима приводит к наиболее равномерным, в сравнении с другими схемами, процесса торможения. Вместе с этим, определенным недостатком является реализация увеличенного в сравнении с другими схемами времени торможения в составе на этом режиме воздухораспределителя. Это влияет на снижение эффективности автотормоза и ее сохранение требует обеспечение повышенных нажатий тормозной колодки на колесо, за счет увеличенного передаточного числа тормозной рычажной передачи.

На основании всесторонних исследований характеристик пневматической части даны рекомендации, заключающиеся в том, что схема с одним воздухораспределителем может быть использована на восьмиосных цистернах с нагрузкой на ось не выше 220 кН. Ограничением является использование груженого режима. В качестве более перспективной, при повышении давления на ось, предлагается схема с реле давления.

Однако, выбор пневматической части автотормоза неразрывно связан с характеристиками механической части, поэтому лучшим вариантом является подвод тормозной рычажной передачи наружной двухосной тележки к тормозному цилиндру с внутренней стороны этой тележки.