Классификация тормозов железнодорожного подвижного состава

По одному из основных признаков — реакции на разрыв управляющего канала (тормозной магистрали) тормоза разделяют на автоматические и неавтоматические. Первые срабатывают на торможение при разрыве поезда и останавливают все его разорвавшиеся части без участия машиниста. Такие тормоза являются основным средством безопасности, с учетом их эффективности выполняется расчет тормозного пути и осуществляется расстановка сигналов на перегоне. Автоматическими тормозами оборудованы все поезда.

Неавтоматические тормоза при разрыве поезда не тормозят, а будучи в заторможенном состоянии дают отпуск. Они имеют ограниченное применение в основном в качестве вспомогательных на локомотивах и автономных подвижных единицах.

По способу создания тормозного эффекта различают фрикционные и динамические тормоза. К фрикционным относятся колодочные, дисковые и магниторельсовые тормоза. Последние отличаются тем, что их максимальная эффективность не ограничена силой сцепления колес с рельсами.

Они применяются на скоростном подвижном составе и трамваях.

Динамическими являются реостатные и рекуперативные тормоза, которыми оборудовано большинство магистральных электровозов. Эти тормоза выгодно применять для регулирования скорости на небольших спусках, так как уменьшается износ тормозных колодок и расход сжатого воздуха. Динамические тормоза не являются тормозами безопасности, так как с падением скорости снижают свою эффективность, и устанавливаются только на тяговом подвижном составе.

По характеру действия различают нежесткие, полужесткие и жесткие тормоза. Нежесткие тормоза работают с любого зарядного давления и не требуют специальной настройки под уровень установившегося поездного давления, которое зависит от длины ТМ и утечек в ней (рис. 2.5). На медленный темп снижения давления в ТМ в поездном положении (темп мягкости) такие тормоза не реагируют, обладая определенной нечувствительностью к естественным колебаниям давления в ТМ при движении поезда. Для полного отпуска нежесткого тормоза достаточно поднять давление в ТМ после торможения на небольшую величину (0,02-0,03 МПа).

Такой отпуск называется легким. Им обладают все пассажирские ВР и грузовые, которые и относятся к нежестким на равнинном режиме работы.

Полужесткие тормоза обладают теми же свойствами, что и нежесткие, но каждой величине роста давления в ТМ после торможения соответствует определенная ступень отпуска в ТЦ. Практически полный же отпуск наступает при восстановлении зарядного (поездного) давления. Такой отпуск называют тяжелым, или ступенчатым. Им обладают грузовые ВР на горном режиме работы, что позволяет обеспечить эксплуатацию подвижного состава на спусках круче 18%о. После торможения этим тормозом при отпуске колодки не отходят от поверхности колес до тех пор, пока ТМ и подключенные к ней ЗР не будут заряжены до исходного давления. Следующее торможение будет происходить с полным тормозным эффектом, как и предыдущее. Управляемость поездов с полужестким тормозом хуже, чем с нежестким, но она компенсируется высокой безопасностью движения.

Жесткие тормоза настраиваются на определенный уровень зарядного и поездного давления в ТМ и при его изменении в любом темпе устанавливают соответствующее давление в ТЦ. Они имеют ограниченное применение и используются на крутых спусках от 40 %о и более, в особенности на карьерном транспорте, применяемом на открытых горных разработках.

По способности восполнять утечки в ТЦ и запасных резервуарах различают неистощимые (прямодействующие) и истощимые (непрямодействующие) тормоза. В прямодействующих тормозах грузовых поездов при перекрыше связь ГР на локомотиве и ЗР, а также ТЦ на каждой подвижной единице, не разрывается и все утечки восполняются.

В непрямодействующих тормозах пассажирских поездов эта связь нарушается и снижение давления в ЗР, а также в ТЦ не компенсируется из ГР. Указанное свойство позволяет на затяжных спусках тормозить грузовые поезда длительно без потери их тормозной эффективности. Пассажирский поезд с ускоренными процессами торможения и отпуска в этих случаях ведут в режиме периодического затормаживания с отпуском для подзарядки ЗР, не усложняя конструкцию ВР.

По темпам изменения давления тормоза разделяют на быстродействующие пассажирские и медленнодействующие грузовые. Скорость протекающих процессов обусловлена при торможении допустимыми продольно-динамическими реакциями, а при отпуске — длиной ТМ и величиной подключенных к ней объемов ЗР и камер.

В тормозной технике различают пять основных групп приборов тормозного оборудования:

1) приборы, предназначенные для создания давления сжатого воздуха и контроля над ним. К этим приборам относятся компрессоры, регуляторы давления, манометры, предохранительные клапаны, влагосборники, клапаны продувки и максимального давления и ряд других;

2) приборы управления тормозами, к которому относятся КМ (поездной и вспомогательный), автостопы, а также современные электронные системы САУТ, КЛУБ, КОНСУЛ, УСАВП, АВТОМАШИНИСТ и ряд других, воздействующих на тормоза с участием машиниста или в автоматическом режиме;

3) приборы тормозного оборудования вагонов. Это ВР, ЭВР, АР, ТЦ, ЗР и другие приборы, относящиеся к пневматической части тормоза вагонов;

4) устройства механической части тормоза. Сюда можно отнести ТРП, автоматический регулятор ТРП, тормозные башмаки и колодки;

5) воздухопровод и арматура. К ним относятся ТМ, соединительные рукава, концевые, разобщительные, выпускные и экстренного торможения краны, тройники и ряд других элементов, обеспечивающих работу управляющего тормозами канала.

Необходимо отметить, что все пять групп тормозного оборудования в полной мере представлены на локомотивах.

⇐ | Коэффициент и характеристика сцепления колес с рельсами при торможении и их особенности | | Автоматические тормоза подвижного состава | | Тормозные рычажные передачи ТРП локомотивов и вагонов | ⇒

Правда о железнодорожных тормозах: часть 2 / Хабр

Вижу, что первая, историческая часть моего повествования публике понравилась, а поэтому не грех и продолжить.

Высокоскоростные поезда, вроде TGV уже не обходятся пневматическим торможением

Сегодня мы поговорим о современности, а именно о том, какие подходы к созданию тормозных систем подвижного состава используются в XXI веке, буквально через месяц разменяющему свой третий десяток.

Исходя из физического принципа создания тормозного усилия все железнодорожные тормоза можно разделить на два основных типа: фрикционные, использующие силу трения, и динамические, использующие тяговый привод для создания тормозящего момента.

К фрикционным тормозам относятся колодочные тормоза всех конструкций, в том числе и дисковые, а также магниторельсовый тормоз, который применяется на высокоскоростном магистральном транспорте, в основном в Западной Европе. На колее 1520 этот вид тормоза применялся исключительно на электропоезде ЭР200. Что касается того же «Сапсана», РЖД отказались от использования магниторельсового тормоза на нем, хотя прототип этого электропоезда, немецкий ICE3 таким тормозом оснащен.

Тележка поезда ICE3 с магниторельсовым тормозом

Тележка поезда «Сапсан»

К динамическим, а точнее электродинамическим тормозам относятся все тормоза, действие которых основано на переводе тяговых электродвигателей в генераторный режим (

рекуперативный и реостатный тормоз), а так же торможение противовключением

С рекуперативным и реостатным тормозом все относительно понятно — двигатели тем или иным способом переводятся в генераторный режим, и в случае с рекуперацией отдают энергию в контактную сеть, а в случае с реостатом, выработанная энергия сжигается на специальных резисторах. И тот и другой тормоз применяется как на поездах с локомотивной тягой, так и на моторвагонном подвижном составе, где электродинамический тормоз является основным рабочим тормозом, в виду большого количества тяговых электродвигателей, распределенных по всему поезду. Единственным недостатком электродинамического торможения (ЭДТ) является невозможность торможения до полной остановки. При снижении эффективности ЭДТ выполняется его автоматические замещение пневматическим фрикционным тормозом.

Что касается торможения противовключением, то оно обеспечивает торможение до полной остановки, так как заключается оно в реверсировании тягового двигателя на ходу. Однако этот режим, в большинстве случаев является аварийным — его штатное применение чревато повреждением тягового привода. Если взять, для примера, коллекторный двигатель, то при изменении полярности напряжения, подаваемого на него, противо-ЭДС, возникающая во вращающемся двигателе, не вычитается из питающего напряжения а складывается с ним — колеса как вращались так и вращаются в туже сторону что и в тяговом режиме! Это приводит к лавинообразному нарастанию тока, и самое лучшее что может случиться — сработают электрические аппараты защиты.

По этой причине на локомотивах и электропоездах принимаются все меры к недопущению реверсирования двигателей на ходу. Реверсивная рукоятка блокируется механически при нахождении контроллера машиниста на ходовых положениях. А на тех же «Сапсанах» и «Ласточках» поворот реверсивного переключателя при скорости выше 5 км/ч приведет к немедленному экстренному торможению.

Однако, некоторые отечественные локомотивы, например электровоз ВЛ65, используют реверсивное торможение как штатный режим на малых скоростях движения.

Реверсивное торможение — штатный, обеспечиваемый системой управления режим торможения на электровозе ВЛ65

Надо сказать, что несмотря на высокую эффективность электродинамического торможения, любой поезд, всегда, подчеркиваю — всегда оснащается пневматическим тормозом автоматического действия, то есть срабатывающего за счет выпуска воздуха из тормозной магистрали. Как в России, так и во всем мире старые-добрые колодочные фрикционные тормоза стоят на страже безопасности движения.

По функциональному назначению тормоза фрикционного типа подразделяются на

1. Стояночные, ручные или автоматические
2. Поездные — пневматические (ПТ) или электропневматические (ЭПТ) тормоза, устанавливаемые на каждую единицу подвижного состава в поезде и управляемые централизовано из кабины машиниста
3. Локомотивные — пневматические прямодейсвующие тормоза, предназначенные для затормаживания локомотива, без затормаживания состава. Управляются они отдельно от поездных.

Ручной тормоз с механическим приводом никуда не делся с подвижного состава, он устанавливается как на локомотивах, так и на вагонах — просто сменил специальность, а именно превратился в стояночный тормоз, позволяющий исключить самопроизвольное движение подвижного состава в случае выхода воздуха из его пневмосистемы. Красное колесо, похожее на корабельный штурвал — привод ручного тормоза, один из вариантов его исполнения.

Штурвал ручного стояночного тормоза в кабине электровоза ВЛ60пк

Ручной тормоз в тамбуре пассажирского вагона

Ручной тормоз на современном грузовом вагоне

Ручной тормоз с помощью механического привода прижимает к колесам те же самые колодки, что используются при обычном торможении.

На современном подвижном составе, в частности на электропоездах ЭВС1/ЭВС2 «Сапсан», ЭС1 «Ласточка», а так же на электровозе ЭП20, стояночный тормоз автоматический и прижатие колодок к тормозным диском там выполняется пружинными энергоаккумуляторами. Часть клещевых механизмов, прижимающих колодки к тормозным дискам снабжена мощными пружинами, причем такими мощными, что отпуск выполняется пневматическим приводом давлением 0,5 МПа. Пневмопривод, в данном случае, противодействует пружинам, прижимающим колодки. Управление таким стояночным тормозом выполняется кнопками на пульте машиниста.

Кнопки управления стояночным пружинным тормозом (СПТ) на электропоезде ЭС1 «Ласточка»

По своему устройству такой тормоз аналогичен тому, что применяется на мощных грузовиках. Но в качестве основного тормоза в поездах такая система совершенно непригодна, а почему, я подробно объясню после рассказа о работе поездных пневматических тормозов.

Каждый грузовой вагон оснащается следующим комплексом тормозного оборудования

Тормозное оборудование грузового вагона: 1 — тормозной соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3 — стоп-кран; 5 — пылеуловитель; 6, 7, 9 — модули воздухораспределителя усл. №483; 8 — разобщительный кран; ВР — воздухораспределитель; ТМ — тормозная магистраль; ЗР — запасный резервуар; ТЦ — тормозной цилиндр; АР — грузовой авторежим

Тормозная магистраль (ТМ) — труба диаметром 1,25» идущая вдоль всего вагона, на концах она снабжена концевыми кранами, для разобщения тормозной магистрали при расцепке вагона перед разъединением гибких соединительных рукавов. В тормозной магистрали в нормальном режиме поддерживается, так называемое зарядное давление величиной 0,50 — 0,54 МПа, так что разъединять рукава без перекрытия концевых кранов занятие сомнительное, которое в прямом смысле слова может лишить вас головы.

Запас воздуха, непосредственно подаваемого в тормозные цилиндры хранится в запа́сном резервуаре (ЗР), объем которого в большинстве случаев равен 78 литрам. Давление в запасном резервуаре в точности равно давлению в тормозной магистрали. Но нет, это не 0,50 — 0,54 МПа. Дело в том, что такое давление будет в тормозной магистрали на локомотиве. И чем дальше от локомотива, тем меньше давление в тормозной магистрали, потому что в ней неизбежно имеются неплотности приводящие к утечкам воздуха. Так что давление в тормозной магистрали последнего вагона в поезде будет несколько меньше зарядного.

Тормозной цилиндр, а на большинстве вагонов он один, при наполнении его из запасного резервуара, через тормозную рычажную передачу прижимает к колесам все имеющиеся на вагоне колодки. Объем тормозного цилиндра около 8 литров, поэтому при полном торможении в нем устанавливается давление не более 0,4 МПа. До той же величины снижается давление и в запасном резервуаре.

Главным «действующим лицом» в этой системе является воздухораспределитель. Этот прибор реагирует на изменение давления в тормозной магистрали, выполняя ту или иную операцию в зависимости от направления и темпа изменения этого давления.

При снижении давления в тормозной магистрали происходит торможение. Но не при любом снижении давления — уменьшение давления должно происходить определенным темпом, называемым темпом служебного торможения. Этот темп обеспечивается краном машиниста в кабине локомотива и составляет от 0,01 до 0,04 МПа в секунду. При снижении давления меньшим темпом торможение не происходит. Сделано это для того, чтобы тормоза не срабатывали при нормативных утечках из тормозной магистрали, а так же не срабатывали при ликвидации сверхзарядного давления, о чем мы поговорим попозже.

При срабатывании воздухораспределителя на торможение он выполняет дополнительную разрядку тормозной магистрали служебным темпом на величину 0,05 МПа. Делается это для того, чтобы обеспечить устойчивое снижение давления по всей длине поезда. Если дополнительной разрядки не делать, то последние вагоны длинного поезда могут и не затормозить в принципе. Дополнительную разрядку тормозной магистрали выполняют все современные воздухораспределители, в том числе и пассажирские.

При срабатывании на торможение, воздухораспределитель отключает запасный резервуар от тормозной магистрали и подключает его к тормозному цилиндру. Происходит наполнение тормозного цилиндра. Происходит оно ровно столько времени, сколько продолжается падение давления в тормозной магистрали. При прекращении снижения давления в ТМ наполнение тормозного цилиндра прекращается. Наступает режим перекрыши. Давление, набранное в тормозной цилиндр зависит от двух факторов:

1. глубины разрядки тормозной магистрали, то есть величины падения давления в ней относительно зарядного
2. режима работы воздухораспределителя

Грузовой воздухораспределитель имеет три режима работы: груженый (Г), средний (С) и порожний (П). Различаются эти режимы максимальным давлением, набираемым в тормозные цилиндры. Переключение между режимами осуществляется вручную путем поворота специальной режимной рукоятки.

Если подытожить, то зависимость давления в тормозном цилиндре от глубины разрядки тормозной магистрали при 483-воздухораспределителе на различных режимах выглядит так

Недостатком использования режимного переключателя является то, что работник вагонного хозяйства должен пройти вдоль всего состава, залезть под каждый вагон и переключить режимный переключатель в нужное положение. Делается это, по слухам, доходящим из эксплуатации, далеко не всегда. Чрезмерное наполнение тормозных цилиндров на порожнем вагоне чревато юзом, снижением эффективности торможения и порчей колесных пар. Для выхода из подобной ситуации на грузовых вагонах между воздухораспределителем и тормозным цилиндром включают так называемый авторежим (АР), который, механически определяя массу вагона плавно регулирует максимальное давление в тормозном цилиндре. Если вагон оборудован авторежимом, то режимный переключатель на ВР устанавливают в положение «груженый».

Торможение обычно выполняют ступенчато. Минимальной ступенью разрядки тормозной магистрали для ВР483 будет 0,06 — 0,08 МПа. При этом в тормозных цилиндрах устанавливается давление в 0,1 МПа. При этом машинист ставит кран в положение перекрыши, при котором в тормозной магистрали сохраняется величина давления, установленного после торможения. Если тормозной эффективности от одной ступени недостаточно, выполняется следующая ступень. При этом воздухораспределителю уже все равно, каким темпом происходит разрядка — при снижении давления любым темпом происходит наполнение тормозных цилиндров пропорционально величине снижения давления.

Полный отпуск тормозов (полное опорожнение тормозных цилиндров на всем поезде) выполняется повышением давления в тормозной магистрали выше зарядного. Причем, на грузовых поездах выполняется существенное завышение давления в ТМ над зарядным, для того чтобы волна повышения давления дошла до самых последних вагонов. Полный отпуск тормозов в грузовом поезде процесс длительный и может занимать до минуты.

ВР483 имеет два режима отпуска: равнинный и горный. В равнинном режиме при повышении давления в тормозной магистрали происходит полный, бесступенчатый отпуск. В горном режиме возможен ступенчатый отпуск тормозов, что есть не полное опорожнение тормозных цилиндров. Применяется этот режим при движении по сложному профилю с большой величиной уклонов.

Воздухораспределитель 483 вообще очень интересный прибор. Подробный разбор его устройства и работы это тема для отдельной большой статьи. Здесь же мы рассмотрели общие принципы работы грузового тормоза.

Тормозное оборудование пассажирского вагона: 1 — соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3, 5 — соединительные коробки линии электропневматического тормоза; 4 — стоп-кран; 6 — трубка с проводкой электропневматического тормоза; 7 — изолированная подвеска соединительного рукава; 8 — пылеуловитель; 9 — отвод к воздухораспределителю; 10 — разобщительный кран; 11 — рабочая камера электровоздухораспределителя; ТМ — тормозная магистраль; ВР — воздухораспределитель; ЭВР — электровоздухораспределитель; ТЦ — тормозной цилиндр; ЗР — запасный резервуар

В глаза сразу бросается большее количество оборудования, начиная с того что тут аж три стоп-крана (по одному в каждом тамбуре, и один в купе проводника), заканчивая тем, что отечественные пассажирские вагоны оборудованы как пневматическим, так и электропневматическим тормозом (ЭПТ).

Внимательный читатель сразу отметит главный недостаток пневматического управления тормозами — конечная скорость распространения тормозной волны, ограниченная сверху скоростью звука. На практике же эта скорость ниже и составляет 280 м/с при служебном, и 300 м/с при экстренном торможении. К тому же эта скорость сильно зависит от температуры воздуха и зимой, например, она ниже. Поэтому извечный спутник пневматических тормозов — неравномерность их срабатывания по составу.

Неравномерность срабатывания приводит к двум вещам — возникновению значительных продольных реакций в поезде, а так же увеличению тормозного пути. Первое не столь характерно для пассажирских поездов, хотя прыгающие на столике в купе емкости с чаем и другими напитками никого не обрадуют. Увеличение же тормозного пути является серьезной проблемой, особенно в пассажирском движении.

К тому же, отечественный пассажирский воздухораспределитель — как старый усл. №292, так и новый усл. №242 (которых, к слову, в парке пассажирских вагонов становится всё больше), оба эти прибора — прямые наследники того самого тройного клапана Вестингауза, и работают они на разности двух давлений — в тормозной магистрали и запасном резервуаре. От тройного клапана их отличает наличие режима перекрыши, то есть возможность ступенчатого торможения; наличие дополнительной разрядки тормозной магистрали при торможении; наличие в конструкции ускорителя экстренного торможения. Эти воздухораспределители не обеспечивают ступенчатого отпуска — они дают сразу полный отпуск как только давление в тормозной магистрали превысит давление в запасном резервуаре, установившееся там после торможения. А ступенчатый отпуск очень полезен при регулировочных торможениях для точной остановки у посадочной платформы.

Обе проблемы — неравномерность срабатывания тормозов и отсутствие ступенчатого отпуска, на колее 1520 мм решаются установкой на вагоны воздухораспределителя с электрическим управлением — электровоздухораспределителя (ЭВР), усл. №305.

Отечественный ЭПТ — электропневматический тормоз — прямодействующий, неавтоматического действия. На пассажирских поездах с локомотивной тягой ЭПТ работает по двухпроводной схеме.

Структурная схема двухпроводного ЭПТ: 1 — контроллер управления на кране машиниста; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — статический преобразователь питания; 4 — панель контрольных ламп; 5 — блок управления; 6 — клемная колодка; 7 — соединительные головки на рукавах; 8 — изолированная подвеска; 9 — полупроводниковый вентиль; 10 — отпускной электромагнитный вентиль; 11 — тормозной электромагнитный вентиль.

Вдоль всего поезда протягиваются два провода: №1 и №2 на рисунке. На хвостовом вагоне эти провода электрически соединены между собой и по получившейся петле пускают переменный ток частотой 625 Гц. Делается это для контроля целостности линии управления ЭПТ. При разрыве провода цепь переменного тока разрывается, машинист получает сигнал в виде погасания в кабине контрольной лампы «О» (отпуск).

Управление же ведется постоянным током разной полярности. При этом проводом с нулевым потенциалом являются рельсы. При подаче на провод ЭПТ положительного (относительно рельс) напряжения срабатывают оба электромагнитных вентиля, установленных в электровоздухораспределителе: отпускной (ОВ), и тормозной (ТВ). Первый из них изолирует рабочую камеру (РК) электровоздухораспределителя от атмосферы, второй — наполняет её из запасного резервуара. Дальше в дело вступает установленное в ЭВР реле давления, работающее на разности давлений в рабочей камере и тормозном цилиндре. При превышении давления в РК над давлением в ТЦ происходит наполнение последнего воздухом из запасного резервуара, до давления, которое было набрано в рабочую камеру.

При подаче на провод отрицательного потенциала, тормозной вентиль выключается, так как ток к нему отрезается диодом. Остается активным только отпускной вентиль, удерживающий давление в рабочей камере. Так реализуется положение перекрыши.

При снятии напряжения отпускной вентиль теряет питание, открывает рабочую камеру в атмосферу. При снижении давления в рабочей камере реле давления выпускает воздух и из тормозных цилиндров. Если после кратковременного отпуска снова поставить кран машиниста в положение перекрыши, то падение давления в рабочей камере прекратится, прекратится и выпуск воздуха из тормозного цилиндра. Таким образом добиваются возможности ступенчатого отпуска тормоза.

Что произойдет при обрыве провода? Правильно — ЭПТ отпустит. Поэтому этот тормоз (на отечественном подвижном составе) является неавтоматическим. При выходе из строя ЭПТ машинист имеет возможность перейти на пневматическое управление тормозами.

ЭПТ отличается одновременным наполнением тормозных цилиндров и их опорожнением по всему поезду. Темп наполнения и опорожнения довольно высокий — 0,1 МПа за секунду. ЭПТ является неистощимым тормозом, так как при его работе обычный воздухораспределитель находится в режиме отпуска и питает запасные резервуары из тормозной магистрали, которая в свою очередь отпитывается краном машиниста на локомотиве из главных резервуаров. Поэтому тормозить ЭПТ можно с любой частотой, требуемой для оперативного управления тормозами. Возможность ступенчатого отпуска позволяет управлять скоростью поезда очень точно и плавно.

Пневматическое же управление тормозами пассажирского поезда мало чем отличается от грузового тормоза. Есть разница в приемах управления, например отпуск пневматического тормоза производится до зарядного давления, без завышения. Вообще же чрезмерные завышения давления в тормозной магистрали пассажирского поезда чреваты неприятностями, поэтому при полном отпуске ЭПТ давление в ТМ завышается максимум на 0,02 МПа над величиной установленного зарядного давления.

Минимальная глубина разрядки ТМ при торможении на пассажирском тормозе составляет 0,03 — 0,05 МПа, при этом в тормозных цилиндрах создается давление 0,1 — 0,15 МПа. Максимальное давление в тормозном цилиндре пассажирского вагона ограничивается объемом запасного резервуара и обычно не превышает 0,4 МПа.

Теперь я обращусь к некоторым комментаторам, которых удивляет (а по-моему, даже и возмущает, но утверждать не берусь) сложность поездного тормоза. В комментариях предлагается применить автомобильную схему с энергоаккумуляторами. Оно, конечно, с дивана, или компьютерного кресла в офисе, через окно браузера многие проблемы виднее и очевиднее их решение, но позволю себе заметить, что большинство технических решений, принятых в реальном мире, имеют под собой четкое обоснование.

Как уже говорилось, главная проблема пневматического тормоза в поезде — конечная скорость движения скачка падения давления по длинной (до 1,5 км в поезде из 100 вагонов) трубе тормозной магистрали — тормозной волны. Для ускорения этой тормозной волны требуется дополнительная разрядка, выполняемая воздухораспределителем. Не будет воздухораспределителя, не будет и дополнительной разрядки. То есть тормоза на энергоаккумуляторах будут очевидно заметно хуже по характеристикам равномерности срабатывания, возвращая нас во времена Вестингауза. Грузовой поезд — это не грузовой автомобиль, тут другие масштабы, а значит и другие принципы управления тормозами. Уверен, что это не просто так, и направление мировой тормозной науки не случайно пошло по тому пути, который привел нас к такого рода конструкциям. Точка.

Данная статья — своего рода обзор существующих на современном подвижном составе тормозных систем. Дальше, в других статьях этого цикла я подробнее остановлюсь на каждой из них. Мы узнаем, какие приборы используются для управления тормозами, как устроены воздухораспределители. Подробнее рассмотрим вопросы рекуперативного и реостатного торможения. Ну и конечно рассмотрим тормоза высокоскоростного транспорта. До новых встреч и спасибо за внимание!

P.S.: Друзья! Отдельное спасибо хочу сказать за массу личных сообщений с указанием ошибок и опечаток в статье. Да, я грешник, который не дружит с русским языком и путается на клавишах. Постарался исправить ваши замечания.

Продолжение следует…

Понимание классификации тормозов, применение, галерея инженеров

Классификация тормозов

Требования к тормозной системе:

1. торможение контролируемым повторяемым образом
2. помогает поддерживать постоянную скорость на спуске
3. удерживать автомобиль неподвижно на ровной поверхности или на уклоне

«Кинетическая энергия движения транспортного средства рассеивается в виде тепловой энергии за счет трения между движущимися частями (колесом или колесным барабаном) и неподвижными частями транспортного средства (тормозными колодками)».

Пекарская система необходима в автомобиле для остановки транспортного средства. Тормоза воздействуют на колеса, чтобы остановить или замедлить транспортное средство.

• Функции тормозов

Тормоза выполняют две основные функции:

1. Для замедления или остановки транспортного средства в кратчайшие сроки в нужный момент.
2. Для контроля скорости автомобиля на поворотах, а также при движении вниз по склону холма.

Рис. 1 Механические тормоза

На основе метода приведения в действие

(a) Ножной тормоз (также называемый рабочим тормозом), приводимый в действие ножной педалью

это называется ножной тормоз.

(b) Ручной тормоз – его также называют стояночным тормозом с ручным управлением

Стояночные тормоза или аварийные тормоза представляют собой механические тормоза, приводимые в действие вручную. Они используются для предотвращения движения транспортного средства при парковке на месте или при парковке на склонах. В автомобилях эти тормоза обычно крепятся к задним колесам. В этом типе трос соединяет ручной рычаг с тормозом. Тормоза включаются потянув за рычаг и отпускаются нажатием кнопки (предусмотренной на рычаге) и нажатием рычага вниз.

В зависимости от режима работы

(a) Механические тормоза

Колодочные тормоза с внутренним расширением чаще всего используются в автомобилях. В автомобиле колесо надевается на колесный барабан. Тормозные колодки соприкасаются с внутренней поверхностью этого барабана для включения тормозов.

(b) Гидравлические тормоза

Тормоза, приводимые в действие гидравлическим давлением (давлением жидкости), называются гидравлическими тормозами. Гидравлические тормоза обычно используются в автомобилях.

(c) Пневматические тормоза

Пневматические тормоза приводятся в действие давлением сжатого воздуха. Давление воздуха воздействует на тормозные колодки через соответствующие рычаги, приводя в действие тормоза. Воздушный компрессор используется для сжатия воздуха. Этот компрессор работает от мощности двигателя.

(d) Вакуумные тормоза

Вакуумные тормоза представляют собой поршень или диафрагму, работающую в цилиндре. Для включения тормозов одна сторона поршня подвергается атмосферному давлению, а другая — вакууму путем выпуска воздуха с этой стороны. На поршень действует сила из-за разницы давлений. Эта сила используется для управления тормозом через соответствующие рычаги.

(e) Электрические тормоза

В электрических тормозах электромагнит используется для приведения в действие кулачка, расширяющего тормозные колодки. Электромагнит питается током, протекающим от батареи. Когда ток прекращается, кулачок и тормозные колодки возвращаются в исходное положение, и тормоза отключаются. Электрические тормоза не используются в автомобилях в качестве рабочих тормозов.

В зависимости от действия на передние или задние колеса

(a) Тормоза передних колес

Дисковый тормоз в основном используется в тормозах передних колес.

(b) Тормоза задних колес

Барабанные тормоза используются в тормозах задних колес.

На основе метода применения тормозного контакта

(a) Внутренние – расширяющиеся тормоза

(b) Внешние – сжимающиеся тормоза

При нажатии педали тормоза для включения тормозов поршень в главном цилиндре нагнетает тормозную жидкость. Это увеличивает давление жидкости. Это давление передается по всем трубопроводам и ко всем рабочим цилиндрам по закону Паскаля. Это повышенное давление выталкивает два поршня в колесных цилиндрах. Эти поршни соединены с тормозными колодками. Таким образом, тормозные колодки расширяются относительно тормозных барабанов. Из-за трения между тормозными накладками и барабаном колеса замедляются и включаются тормоза.

Преимущества

1. Одинаковое торможение на всех колесах.
2. Увеличенное тормозное усилие.
3. Простота конструкции.
4. Низкая скорость износа тормозных колодок.
5. Гибкость тормозных колодок.
6. Увеличено механическое преимущество.

Недостатки

1. Отказ всей тормозной системы из-за утечки жидкости из тормозных накладок.
2. Наличие воздуха внутри трубки разрушает всю систему.

Классификация конструкции тормозной системы — Знания

3 мая 2021 г.

1. Классификация по источнику тормозной силы

В зависимости от источника тормозной силы тормозная система делится на три типа: ручное торможение, вспомогательное торможение, и человек + ассистированное торможение.

1) Тормоз человека

Передача силы человеком через механизмы или гидравлическое масло называется торможением человеком, которое подходит только для небольших автомобилей, а не для легковых и грузовых автомобилей.

2) Торможение с усилителем

Грузовик использует разницу давлений между сжатым воздухом воздушного компрессора (относительное давление от 5 до 8 бар) и атмосферным давлением воздуха (относительное давление o).

Усилитель из-за большой разницы давлений может уменьшить размер сервомеханизма для обеспечения торможения.

3) Рабочая сила + ускоренное торможение

Автомобиль использует разницу давлений между источником вакуума (—0,3 бар) и атмосферным давлением (относительное давление равно 0) для оказания помощи, называемой вспомогательным вакуумным давлением

Максимальная разница составляет 0,7 бар, а торможение представляет собой суперпозицию рабочей силы и силы вакуумного торможения, что является обычным способом торможения автомобиля. Только при отказе вакуумного наддува.

При ручном торможении значительно увеличивается тормозной путь. Существует три типа источников вакуума: для бензиновых двигателей используйте степень вакуума во впускном коллекторе при работающем двигателе; для дизельного топлива

В машине используется лопастной вакуумный насос, приводимый в движение задней частью генератора или концом распределительного вала; можно также использовать электрические вакуумные насосы. Теперь автомобиль комплектуется АКПП

Чтобы увеличить эффект усиления тормозов, существует также метод проектирования, в котором используется электрический вакуумный насос, помогающий впускному коллектору двигателя формировать источник вакуума.

 

 

 

2. Классификация по типу тормозной передачи

Тормозная система делится на механический тип, гидравлический тип, пневматический тип, электромагнитный тип в соответствии с различными средами передачи тормозного усилия. Среди них тихоходные сельскохозяйственные машины — часть из них механические, а в большинстве — гидравлические способы передачи мощности; во всех автомобилях используются гидравлические методы передачи мощности; легкие грузовики могут использовать гидравлическое давление или давление воздуха в качестве среды передачи мощности, а все тяжелые грузовики используют давление воздуха в качестве среды передачи мощности. Различие среды тормозной передачи приводит к различию различных главных тормозных цилиндров, тормозных цилиндров, главных цилиндров сцепления и цилиндров сцепления.

3. Классифицируется по количеству главных цилиндров (воздушный тормоз делится на количество закрытых трубок, деленное на четырехходовой клапан) торможение трубопровода. Когда главный цилиндр использует один трубопровод, это называется торможением с одним трубопроводом, и используются два трубопровода.

Трубопровод называется двухтрубным тормозом. До 1980-х годов автомобильные тормозные системы были в основном одноконтурными (также называемыми одноконтурными). В одноконтурной тормозной системе главный цилиндр имеет

Выходной порт подключен к тормозному трубопроводу для подачи тормозного усилия на тормоза всех колес. Хотя структура тормозной системы проста, она должна быть только в любом месте системы.

Поврежденная утечка воздуха или масла приведет к выходу из строя всей тормозной системы, то есть к «отказу тормозов». Чтобы обеспечить надежное торможение, страны последовательно внедряют «резервную технологию»,

. Двухконтурная тормозная система обеспечивается за счет правил, обеспечивающих надежность тормозной системы и безопасность вождения. Двухконтурная тормозная система также называется двухконтурной 9.0003

Под тормозной системой понимаются две независимые цепи, состоящие из гидравлических или пневматических трубок всех рабочих тормозов всего транспортного средства. Торможение двухконтурной тормозной системы

Главный цилиндр имеет 2 независимые рабочие камеры, которые соответственно соединены с трубопроводами соответствующих им контуров. Если одна из цепей выйдет из строя, другая — неповрежденная цепь все еще может быть использована для запуска

Эффект торможения.

В настоящее время только очень небольшое количество легких и низкоскоростных грузовиков все еще используют одноконтурное гидравлическое торможение, и все автомобили используют гидравлическое двухконтурное торможение. Пневматические тормозные тележки

Использование тормозных кранов верхней и нижней камер не может быть эквивалентно двухтрубному торможению, поскольку тормозные краны сами по себе не создают тормозного усилия. Таким образом, он должен быть закрыт в зависимости от того, насколько разделен четырехходовой клапан

Чтобы определить количество трубопроводов, многоосные грузовики будут иметь два трубопровода или три трубопровода для торможения, а оставшийся трубопровод используется для вспомогательного управления торможением.

Кран ножной тормозной пневматической тормозной системы эквивалентен главному цилиндру гидравлического тормоза, а тормозная камера пневматической тормозной системы эквивалентна тормозному колесу гидравлической тормозной системы

Цилиндр. В настоящее время ножной тормозной клапан пневматической тормозной системы разделен на верхний и нижний трубопроводы, нижний трубопровод предназначен для торможения передним рулевым колесом, а верхний трубопровод предназначен для торможения задними колесами.

 

4. Классифицируется по расположению трубопроводов двухконтурной тормозной системы

Двухконтурная тормозная система имеет следующие 5 различных компоновок трубопроводов.

1) Тип II (передний и задний)

Расположение трубопроводов типа II означает, что один контур подключен к колесным тормозам передней оси (оси), а другой контур подключен к колесным тормозам задней оси (оси ), как показано на рис. 4-

Как показано на рис. 1(а), колесные тормоза передней оси и колесные тормоза задней оси используют один контур.

Схема трубопровода типа II проста и может использоваться в сочетании с традиционными барабанными тормозами с одним колесным цилиндром (или с одной тормозной камерой). Стоимость низкая. В настоящее время используется в различных типах пара

Широко используется на грузовиках, особенно грузовиках. Выход из строя набора цепей и потеря тормозного усилия колес передней или задней оси снизит эффективность торможения всего транспортного средства. Задний тормоз задний

Когда дорога выходит из строя, для автомобиля без устройства ABS, как только переднее колесо заблокировано, легко потерять способность торможения на повороте. Наиболее серьезным является отказ тормозов передней оси, отсутствие ABS

Установленный автомобиль будет не только блокировать задние колеса и терять устойчивость, но и потому, что стояночный тормоз работает через заднюю ось, даже если стояночный тормоз затянут

Торможение автомобиля не может компенсировать потерю тормозного усилия передней оси.

2) X-тип (диагональный)

Одна цепь соединяет левое переднее колесо и тормоз правого заднего колеса, а другая цепь соединяет правое переднее колесо и тормоз левого заднего колеса, как показано на Рисунке 4-1(b). Передняя ось

Колесный тормоз на одной стороне задней оси относится к той же цепи, что и колесный тормоз на противоположной стороне задней оси.

 

 

Схема трубопровода X-типа проста. При прямолинейном торможении, если какой-либо набор цепей негерметичен, остаточная общая тормозная сила может поддерживать 50% нормального значения без потерь

Устойчивость, т. к. нет тормозной силы — колеса сбоку выдерживают боковые нагрузки. Однако при повреждении определенного трубопровода и возникновении утечки жидкости тормозная сила с обеих сторон будет потеряна.

Баланс. В это время переднее колесо будет вращаться вокруг шкворня в сторону с большим тормозным усилием, и тормоз отклонится. Но вы можете отрегулировать смещение шкворня, чтобы сделать его отрицательным значением (например,

Точка заземления переднего колеса находится на внутренней стороне пересечения линии продолжения шкворня и земли, до 20 мм). В это время неуравновешенная тормозная сила заставляет колесо вращаться в противоположном направлении, чтобы избежать обеих сторон.

Неравномерное тормозное усилие вызывает отклонение при торможении. Однако величина смещения шкворня не должна быть слишком маленькой, иначе это не только утяжелит рулевое управление, но и сделает шину и дорогу

Между ними будет большее проскальзывание, что усугубит износ шины.

Расположение трубопроводов двухконтурной тормозной системы должно быть I или X. Для грузовых автомобилей с тяжелыми задними колесами, такими как средние и тяжелые грузы, следует использовать ткань типа I.

Для автомобилей с эксцентричным центром масс, таких как легковые автомобили и автомобили малой грузоподъемности, часто применяется Х-образная компоновка.

5. Классифицируется по наличию или отсутствию электронной системы управления

Тормозная система делится на традиционные тормозные системы и электрические системы управления в зависимости от наличия электронной системы управления. Электронная система управления разделена на ABS и ABS/ESP.

Вид электронной системы управления.

В конструкции традиционной тормозной системы, с точки зрения контроля времени, дозирующий клапан разработан по принципу, что задние колеса тормозятся нормально, а передние колеса тормозятся позже, чем задние. Эта функция есть в

Электрическая система управления больше не используется на автомобилях, и в программном обеспечении нет функции дозирующего клапана. С точки зрения управления интенсивностью торможения, тормозная сила задних колес меньше, чем у передних колес (чтобы предотвратить торможение задних колес 9).0003

Авария с отрывом хвоста из-за блокировки), в принципе, следует спроектировать пропорциональный клапан или пропорциональный клапан, чувствительный к нагрузке.

После внедрения системы ABS с электронным управлением заднее колесо использует принцип низкого выбора, который представляет собой функцию электронного распределения тормозного усилия, поэтому в электронной системе управления нет измерений

Клапаны и пропорциональные клапаны. Когда электрическая система управления типа ABS/ESP, в дополнение к функции регулировки тормозного давления ABS в рабочем тормозе, в автомобиле

Когда автомобиль поворачивает, функция ESP обеспечивает автоматическое торможение «части колеса» для реализации функции отслеживания пути намерения водителя.

6. В зависимости от того, имеет ли рабочая тормозная система функцию торможения с обратной связью по энергии, классификация

В зависимости от того, имеет ли рабочая тормозная система функцию торможения с обратной связью по энергии, ее можно разделить на механическое фрикционное торможение и гибридное торможение.