Тормозное оборудование

Вагоны магистральных железных дорог, промышленного и городского транспорта оборудованы тормозным оборудованием, необходимым для замедления движения поезда или быстрой его остановки при нормальных условиях эксплуатации или аварийных ситуациях.

Тормозом называется устройство на подвижном составе, с помощью которого создается искусственное сопротивление движению, необходимое для снижения скорости и остановки поезда. От надежности тормозов в значительной мере зависят пропускная способность железных дорог, возможность движения поездов с высокими скоростями, обеспечение минимального тормозного пути и повышения безопасности движения поездов. Торможение подвижного состава может осуществляться различными способами. Основной способ торможения – фрикционный – заключается в возникновении трения при нажатии тормозных колодок на поверхность катания вращающихся колес (колодочный тормоз) или специальных дисков (дисковый тормоз. Большинство вагонов оборудовано колодочным тормозом с чугунными или неметаллическими (композиционными колодками. Композиционные колодки обладают высоким коэффициентом трения, мало зависящим от скорости движения поезда. При использовании таких колодок длина тормозного пути, т. е. расстояния, проходимого поездом от момента приведения тормозов в действие до остановки, меньше, чем при использовании чугунных.

При нажатии колодок на колеса возникает сила трения, которая затрудняет вращение колес и уменьшает скорость движения поезда. Эта сила трения называется тормозной силой. Сила трения значительно меньше силы нажатия колодки на колесо. Величина, которая показывает, какую часть от силы нажатия составляет сила трения, называется коэффициентом трения. Величина коэффициента трения зависит от скорости движения поезда (чем больше скорость, тем меньше коэффициент трения, и наоборот), а также от материала и состояния трущихся поверхностей (при влажных поверхностях коэффициент трения меньше, чем при сухих).

Под действием нагрузки и тормозной силы в месте соприкосновения вращающегося колеса с рельсом возникает сила сцепления, которая характеризуется коэффициентом сцепления. Коэффициент сцепления показывает, какую часть нагрузки, передаваемой колесом на рельс, составляет сила сцепления. Величина коэффициента сцепления колеблется в широких пределах и зависит главным образом от состояния пути. Например, при замасливании рельсов и колес, при моросящем дожде, инее, снежной пороше или гололеде коэффициент сцепления резко уменьшается.

Между тормозной силой и силой сцепления существует определенная зависимость: для вращения заторможенного колеса необходимо, чтобы максимальная тормозная сила не превышала максимальной силы сцепления его с рельсом, иначе колеса заклинятся и будут скользить по рельсам (идти юзом).

Чтобы остановить на заданном тормозном пути поезд определенной массы, следующий с определенной скоростью на данном профиле, требуется определенная сумма сил нажатия колодок: чем больше масса поезда, тем больше необходимая сумма сил нажатия. Количество тормозных единиц, а следовательно, и общая тормозная сила поезда тем больше, чем больше масса поезда, выше его скорость и круче спуск, расположенный на пути следования. В каждом поезде должно быть такое количество тормозов, которое обеспечит остановку на расстоянии тормозного пути при любых условиях, в том числе и тогда, когда поезд следует по самому крутому спуску с наибольшей допустимой скоростью.

Тормоз железнодорожного подвижного состава представляет собой комплекс устройств, в который входят следующие основные элементы: приборы питания сжатым воздухом тормозной системы поезда; приборы управления тормозом; воздухопровод, соединяющий локомотив и все вагоны поезда в одну общую тормозную сеть; приборы, осуществляющие торможение, установленные под каждым вагоном.

У всех пневматических тормозов торможение происходит при понижении зарядного давления воздуха в поездной магистрали, а отпуск – при повышении давления до зарядного.

Под каждым вагоном установлены запасные резервуары для сжатого воздуха, тормозной цилиндр и воздухораспределитель. В процессе зарядки автотормозов воздухораспределитель перепускает сжатый воздух из магистрали в запасные резервуары, при торможении соединяет запасные резервуары с тормозным цилиндром, а при отпуске тормоза выпускает воздух из цилиндров в атмосферу и одновременно обеспечивает пополнение воздухом запасного резервуара. Работа воздухораспределителя основана на взаимодействии давлений воздуха, действующих на поршень. С одной стороны, на поршень постоянно действует давление воздуха из магистрали, а с другой – из запасного резервуара. Разность этих давлений заставляет поршень передвигаться в ту сторону, где давление меньше. Таким образом, при торможении, когда давление воздуха в магистрали снижается, поршень встанет в положение, при котором запасной резервуар будет сообщаться с тормозным цилиндром, а при отпуске и зарядке тормоза, когда давление воздуха в магистрали повышается, поршень передвинется и соединит тормозную магистраль с запасным резервуаром, а тормозной цилиндр – с атмосферой.

Тормозная рычажная передача (рис. 18) пассажирских вагонов на тележках КВЗ-ЦНИИ имеет привод от одного тормозного цилиндра и обеспечивает двустороннее тормозное нажатие на колесную пару. Усилие от тормозного цилиндра при помощи промежуточного горизонтального рычага распределяется на две стороны тележки и боковыми тягами передается вертикальным рычагам, подвешенным на раме тележки, и тормозным траверсам. Траверса представляет собой прямую балку коробчатого сечения с приваренными ушками для соединения с нижними проушинами вертикальных рычагов. Цапфы траверсы имеют круглое сечение для установки поворотных башмаков. Башмак тормозной колодки надевают на цапфу траверсы вместе с подвеской, которую подвешивают на специальном кронштейне рамы тележки. Для предотвращения поворота башмака на цапфе траверсы его удерживают в нужном положении относительно подвески при помощи поводка с гайкой и пружины. Башмак с подвеской закреплен на цапфе траверсы шайбой и разводным шплинтом.

Все пассажирские вагоны оборудованы ручным стояночным тормозом, механизм которого системой рычагов и тяг связан со штоком тормозного цилиндра. Привод ручного тормоза состоит из рукоятки, пары конических зубчатых колес, винта с гайкой и системы рычагов и тяг, подвешенных на раме вагона.

Рисунок 18 Тормозная рычажная передача

Рисунок 18. Тормозная ры­чажная передача вагона:

1-тормозная тяга;2-вертикальный рыча­г;3-направляющий рычаг;4-предохранительная скоба;

5-тормозной цилиндр;6-горизон­тальный рычаг;7-поддерживающая скоба;8-стяжень муфты;

9-стержневой привод;10-упор;11-автомати­ческий регулятор;12-промежуточ­ные равноплечные рычаги;13-подвеска тормозных башмаков;14-предохранительная скоба;15-горизонтальный рычаг;16-тяга;17-винт;18-ручной тормоз