Материал: Автоматические тормоза

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ТОРМОЗА

Учебное пособие

С.Н.Перминов

И.В.Бормоткина

Ярославль

2013

С.Н.Перминов, И.В.Бормоткина.

Автоматические тормоза. Учебное пособие. - Ярославль: Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» Ярославское подразделение Северного учебного центра профессиональных квалификаций, 2013. - 83 с.

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии «Автотормоза и вагоны»

Протокол № 18

от «15» ноября 2013 г.

_____________А.Л. Галабурда

Соответствуют требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки рабочих кадров локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»

Рекомендовано к использованию в учебном процессе педагогическим советом Северного УЦПК

торможение управление локомотив поезд

Аннотация

Содержание учебного пособия способствует формированию у обучающихся представлений об устройстве и эксплуатации автотормозов. Пособие написано в соответствии с учебной программой для локомотивных групп. Его можно использовать при ведении уроков в виде плана и содержания необходимого объёма информации. Автор не ставил своей целью разместить весь материал по предмету. Поэтому учащимся, при изучения этого предмета, пособие будет мало полезно без фундаментальных учебников по автотормозам. Пособие содержит краткую историческую справку, часть тормозного оборудования, его устройство и эксплуатацию. В пособие введены последние дополнения по управлению тормозами, предотвращению обрывов автосцепок, проведению опробования и контрольной проверки тормозов. Для более активного восприятия учебного материала автор использует, помимо данного пособия, мультимедийные, анимационные программы, фильмы, стенды. Принятые сокращения при изложении учебного материала позволили уменьшить объём страниц, но требуют подготовленного читателя.

Рецензенты:

Яковлев Д.В. - машинист-инструктор ТЧЭ-1

Сибирцев А.В. - преподаватель Ярославского отдела СУЦПК

Содержание

Введение

• 1. Образование тормозной силы
• 2. Условие безюзового торможения
• 3. Тормозной путь
• 4. Классификация тормозов
• 5. Тормозные процессы и термины
• 6. Тормозные схемы
• 7. Приборы питания
• 8. Приборы управления
• 9. Приборы торможения
• 10. Электропневматические тормоза
• 11. Воздухопровод и арматура
• 12. Тормозная рычажная передача
• 13. Регулирование трп
• 14. Техническое обслуживание и ремонт тормозов
• 15. Перечень работ при приемке локомотива при выезде из депо
• 16. Правила проверки и регулировки тормозного оборудования
• 17. Порядок смены кабин управления
• 18. Прицепка локомотива к составу
• 19. Порядок размещения и включения тормозов
• 20. Обеспечение поездов тормозами
• 21. Опробование и проверка тормозов
• 22. Справка формы ву-45
• 23. Обслуживание тормозов в пути
• 24. Управление тормозами в пассажирских поездах
• 25. Управление тормозами в грузовых поездах
• 26. Управление тормозами в грузовых поездах повышенного веса и длины
• 27. Обслуживание тормозов в зимних условиях
• 28. Контрольная проверка тормозов

Список литературы

Введение

Назначение тормозов

Устройства, применяемые в поездах для искусственного увеличения сил сопротивления движению поезда называются тормозами.

Силы сопротивления движению подразделяются на:

а - постоянные, действующие всегда. К ним относятся трение качения колеса по рельсу и трение в подшипниках букс.

б - дополнительные, действующие в определенных случаях. К ним относятся сопротивление от уклонов и сопротивление в кривых участках пути.

При торможении поезда колодочным (дисковым) тормозом кинетическая энергия преобразуется в тепловую и за счет этого происходит снижение скорости. Максимальные скорости движения устанавливаются исходя из максимального тормозного пути, установленного нормативными документами.

Первым изобретателем отечественного автоматического тормоза был машинист Флорентий Пименович Казанцев. Его неистощимый двухпроводный тормоз был успешно испытан в пассажирском поезде в 1910 году. Первым отечественным прибором управления тормозами, созданным в 1928 г., был кран машиниста, разработанный Ф.П. Казанцевым. Он имел автоматические перекрыши, звуковой сигнализатор обрыва тормозной магистрали, взаимозаменяемые детали и успешно эксплуатировался вплоть до 1953 г. С переходом на электрическую и тепловозную тягу и ростом длины поездов потребовалось применение сверхзарядного давления, темпа мягкости и повышение питательной способности, что привело к созданию в 1957 г. крана машиниста № 222, а затем в 1966 г. более совершенного №394. В 1925 г. Московский тормозной завод (ныне АО "Трансмаш") начал серийно выпускать первые отечественные воздухораспределители Казанцева, которые выгодно отличались от зарубежных, особенно в плане неистощимости. В период 1925-1926 г. железнодорожниками было подано более 30 предложений по совершенствованию существующей тормозной системы. Наиболее перспективной оказалась конструкция тормоза, предложенная Иваном Константиновичем Матросовым (1886-1965 гг.) для грузовых поездов, которая имела ряд существенных преимуществ перед тормозом Казанцева и обладала принципиально новыми режимами работы: «порожний-груженый» и «равнинный-горный». Это позволяло повысить управляемость тормоза и увеличить длину и вес грузовых составов. Тормозная система Матросова выдержала сложнейшие испытания, и по результатам этих испытаний была принята в качестве типовой для железных дорог СССР в 1931 году. И по сей день российская тормозная система больше известна в мире как «тормоз Матросова». Таким образом, с 1932 по 1953 гг. серийно выпускались воздухораспределители М-320. Он же, производя последовательную модернизацию этого устройства, обеспечил в течение нескольких лет переход на воздухораспределители МТЗ-135 (1953 г.), затем № 270-002 (1959 г.) и № 270-005 (1968 г.) Последнее существенное усовершенствование отечественных грузовых воздухораспределителей произошло в 1976 г. с переходом к воздухораспределителю № 483. Он обеспечивает высокую скорость тормозной волны 300 м/с, стандартность действия по давлению, позволяет водить поезда весом 8 --8,5 тыс. тонн и обладает многими другими положительными свойствами, которые ставят его в ряд

Образование тормозной силы

Для торможения подвижного состава к нему должны быть приложены внешние силы от неподвижных рельсов. Действие этих сил должно быть направлено против направления движения поезда.

Рис.1. Образование тормозной силы

Нажатие на вращающееся колесо колодки с силой К вызывает появление силы трения Т между колодкой и колесом, которая действует от колодки на колесо против его вращения, т. е. стремится остановить это вращение. Тормозить поступательное движение поезда сила трения Т не может, так как это внутренняя сила по отношению к поезду - колодка является частью самого поезда и движется вместе с ним. Сила трения Т вызывает тормозной момент Мт, направленный против вращения колесной пары. В точке А контакта колеса с рельсом тормозной момент раскладывается на две составляющие - это силу сцепления колеса с рельсом В=Т и тормозную силу Вт. Под действием внутренней силы Т колесо начинает «цепляться» за рельс в точке контакта А. Возникает сила сцепления колеса с рельсом В, равная по величине силе Т. Сила В стремится сдвинуть рельс за собой по ходу движения поезда. Так как рельс прикреплен к шпалам, то он остается неподвижным. В свою очередь, неподвижный рельс тормозит катящееся по нему колесо с силой В_т, являющейся реакцией рельса на силу В. Сила В_т является внешней силой по отношению к поезду и направлена против направления его движения, поэтому она является тормозной силой. Величина этой силы равна силе трения и зависит от коэффициента трения и силы нажатия.

Вт = Т = цк К

где: цк - коэффициент трения тормозной колодки;

К- сила нажатия тормозной колодки;

Отношение силы трения к силе нажатия называется коэффициентом трения и обозначается в тормозных расчетах цк.

На графике видно зависимость расчетных значений коэффициентов трения чугунных (кривая 1) и композиционных (кривая 2) тормозных колодок от скорости поезда.

Основными факторами, влияющими на величину коэффициентов трения, являются скорость движения, удельная сила нажатия колодки на колесо и материал колодки. Из графика видно, что с уменьшением скорости коэффициент трения увеличивается. По мере уменьшения скорости машинист ощущается усиление тормозного эффекта, т.е. замедление поезда, особенно при чугунных колодках. С увеличением силы нажатия К коэффициент трения цк снижается, но это не значит, что с ростом силы нажатия К сила трения Т уменьшается - она увеличивается, но не пропорционально К.

Из сравнения графиков коэффициентов трения чугунных и композиционных колодок видно, что у композиционных колодок коэффициент трения выше, а сами графики более пологие. Интенсивность снижения коэффициента трения при увеличении скорости значительно меньше.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что коэффициент трения цк зависит от следующих факторов:

• 1. Скорости движения поезда;
• 2. Материала изготовления колодок (чугунные, композиционные, чугунно-фосфорные);
• 3. Толщины тормозных колодок;
• 4. Температуры окружающего воздуха;
• 5. Погодных условий;
• 6. Состояния поверхности трения тормозной колодки и колеса

Рис.2. График изменения коэффициента трения колодок: 1. Чугунная колодка, 2. Композиционная колодка

Под действием нагрузки и тормозной силы в точке соприкосновения вращающегося колеса с рельсом возникает сила сцепления, как реакция рельса. Сила сцепления равна произведению величины нагрузки, воспринимаемой колесом, на коэффициент сцепления.

В_с = Р ц_с

где: Р - осевая нагрузка;

ц_с - коэффициент сцепления между колесом и рельсом;

Качение колеса по рельсу без проскальзывания происходит за счет силы сцепления В_с, действующей со стороны рельса на колесо в точке их контакта.

Коэффициент сцепления также показывает, какую часть от нагрузки на колесо составляет сила сцепления.

Коэффициент сцепления зависит в основном от осевой нагрузки, состояния поверхностей колеса и рельса, скорости движения, площади контакта, типа тягового привода и может изменяться в широких пределах (0.04 - 0.30). Снижается при моросящем дожде, образовании на рельсах инея или при загрязнении рельсов нефтепродуктами, смазкой, торфяной пылью. Наиболее высокие его значения получаются при сухих и чистых рельсах, а также при наличии на них тонкого слоя сухого чистого песка. Простым и эффективным способом повышения коэффициента сцепления является подача песка под колесные пары.

Условие безюзового торможения

Процесс изменения силы сцепления при повышенном скольжении определяется характеристикой сцепления колес с рельсами.

Рис.3. График изменения тормозных характеристик вагона при юзе колесных пар 1 -- скорость вагона при торможении; 2-- скорость вагона при юзе колес; 3 -- предполагаемая скорость вагона без юза; 4 -- тормозная сила колесной пары.

Явление, когда колесо прекращает свое вращение и начинает скользить по рельсу при продолжающемся движении поезда, называется заклиниванием или юзом. Между тормозной силой и силой сцепления существует строго определенная зависимость - для вращения заторможенного колеса необходимо, чтобы тормозная сила не превосходила силу сцепления его с рельсом.

Как правило, заклинивание колесной пары не происходит мгновенно. Предварительно колесная пара начинает проскальзывать, скорость ее становится меньше поступательной скорости подвижного состава. Это приводит к увеличению тормозной силы Вт за счет повышения коэффициента трения цк. В точке контакта колеса с рельсом кинетическая энергия превращается в тепловую, что может привести к сдвигу металла на поверхности катания колеса при проскальзывании и появлению навара или образованию ползуна при скольжении. Поэтому максимальная величина тормозной силы ограничивается условиями сцепления колес с рельсами. Следовательно, во избежание юза максимальное тормозное нажатие принимают таким, чтобы тормозная сила не превышала силу сцепления колеса с рельсом. Для этого должно выполняться правило:

Вт < Вс

Нарушение этой зависимости ведет к заклиниванию колесной пары колодками.

При снижении скорости в процессе торможения значения коэффициента трения ц_к становятся больше коэффициента сцепления ц_с, следовательно, вероятность заклинивания колесных пар выше при низких скоростях движения. При высоких скоростях значения ц_с больше ц_к и значит, опасность юза практически исключается, а силу нажатия колодки на колесо можно увеличить для реализации большей тормозной силы.

Вопросы для самоконтроля

• 1. Назначение тормозов в поезде.
• 2. Что такое тормозная сила.
• 3. Что выражает коэффициент трения.
• 4. Условие безюзового торможения.
• 5. Почему при снижении скорости растет тормозная сила.