УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
ТОРМОЗА
Вагоны-самосвалы, так же как и грузовые вагоны магистральных железных
дорог, оборудованы автоматическими воздушными тормозами системы
Матросова. Автоматический воздушный тормоз имеет приборы для получения
сжатого воздуха (паровоздушный насос или компрессор с соответствующей
арматурой), приборы управления тормозом (кран машиниста и
вспомогательные краны), приборы, осуществляющие торможение каждой
тормозной единицы (воздухораспределители, тормозные цилиндры, запасные
резервуары, рычажная передача).
В тормозной магистрали поддерживается постоянное давление воздуха 60,0
Н/см2 (6 ат); при этом сжатый воздух поступает в запасной резервуар
через воздухораспределитель. При резком снижении давления в тормозной
магистрали или обрыве состава поезда воздух из запасного резервуара
через воздухораспределитель начинает поступать в тормозной цилиндр,
приводя в движение поршень со штоком. В результате этого начинает
работать рычажная система тормоза и происходит торможение.
Принципиальное отличие различных систем автоматических воздушных
тормозов Матросова, применяемых в настоящее время на подвижном составе
железнодорожного транспорта, заключается в конструкции
воздухораспределителя — прибора, служащего для распределения воздуха при
зарядке, торможении и отпуске.
В зависимости от установленного типа воздухораспределителя получил
соответствующее название и автоматический тормоз: автоматический тормоз
системы Матросова с воздухораспределителем № 320 (MT3-320), с
воздухораспределителем № 135 (MT3-135), с воздухораспределителем №
270-002 (МТЗ-270-002) и № 270-005 (МТЗ-270-005).
Вагоны-самосвалы постройки прежних лет оборудованы автоматическим
тормозом с воздухораспределителем № 135 (MT3-135); вагоны-самосвалы
выпуска более поздних лет имеют воздухораспределитель № 270-002. В
последнее время вагоны-самосвалы оборудуют автоматическим тормозом с
воздухораспределителем № 270-005.
Воздухораспределитель MT3-135 состоит из четырех основных узлов:
магистрального, главного, режимного (колпак) и переключающего (кран).
Детали этих узлов соединены болтами через уплотняющие резиновые
прокладки. Внутри воздухораспределителя расположены три рабочих узла:
магистральный, главный, и уравнительный.
Основными деталями этих узлов являются поршень и золотник. Неотъемлемый
узел воздухораспределителя — ускоритель экстренного торможения, который
укреплен отдельно от воздухораспределителя (вагоны узкой колеи не имеют
ускорителя).
Воздухораспределитель MT3-135 осуществляет зарядку
тормоза, (заполнение запасного и рабочего резервуаров сжатым воздухом до
давления, равного магистральному), торможение, которое в зависимости от
темпа и величины снижения давления в магистрали может быть служебным или
экстренным.
При служебном торможении скорость снижения давления равна 1—4 Н/см2
(0,1—0,4 ат) в 1 с, экстренном 8 Н/см2 (0,8 ат) в 1 с и выше.
Служебное торможение бывает ступенчатым, когда давление в магистрали
понижается ступенями, и полным, когда давление в магистрали снижается на
12—14 Н/см2 (1,2—1,4 ат) за один прием.
В зависимости от положения ручки переключающего крана процессы
торможения бывают ускоренные (пассажирский режим) и замедленные
(равнинный и горный режимы). Отпуск тормоза происходит при повышении
давления в магистрали. При этом для пассажирского и равнинного режимов
отпуск получается бесступенчатым и происходит при повышении давления в
магистрали на 1 — 2 Н/см2 (0,1—0,2 ат) по сравнению с давлением в
золотниковой камере. При горном режиме отпуск может быть или ступенчатым
(при частичном повышении давления в магистрали), или полным (при
повышении давления в магистрали до того, с которого происходило
торможение).
При экстренном торможении ускоритель выполняет разрядку магистрали в
атмосферу до давления 8—12 Н/см2 (0,8—1,2 ат), дополнительную разрядку
золотниковой камеры воздухораспределителя в атмосферу и разрядку
ускорительной камеры приблизительно за 20 с. При экстренном торможении
ускоритель обеспечивает быстрое распространение торможения по поезду,
снижение времени наполнения тормозного цилиндра и повышение давления в
тормозном цилиндре.
Воздухопровод представляет собой систему труб для подвода воздуха к
тормозным приборам. Магистральная труба имеет диаметр 31,7 мм (1 1/4"),
подводящие трубы — диаметр 19 мм (3/4"). По концам магистральной трубы
установлены два концевых крана с соединительными рукавами. Трубопровод
от магистрали к воздухораспределителю имеет тройник-пылеловку и
разобщительный кран, которым включается и выключается
воздухораспределитель.
К рабочему резервуару воздухораспределителя прикреплен двойной выпускной
клапан, который служит для отпуска тормоза вручную, а также для выпуска
сжатого воздуха при отключении воздухораспределителя. Магистраль также
соединена с запасным резервуаром трубами диаметром 19 мм (3/4").
Воздухораспределитель соединен с тормозным цилиндром емкостью 0,055 м3
трубами диаметром 19 мм (3/4").
Тормозные приборы закреплены на нижней раме вагона на кронштейнах.
Наряду с положительными качествами воздухораспределитель (уел. № 135)
имеет следующие недостатки: большую массу (масса комплекта с камерой —96
кг); значительное количество деталей из
цветного металла (масса —6,5 кг); высокую
трудоемкость изготовления и ремонта; большие продольные усилия при
торможении в поездах массой свыше 6000 т. В связи с этим данный
воздухораспределитель (уел. № 135) был заменен воздухораспределителем
уел. № 270-002, который состоит из трех узлов: двухкамерного рабочего
резервуара, главной части с отпускным клапаном и магистральной части с
переключателем горного и равнинного режимов.
В воздухораспределителе уел. № 270-002 сохранены такие основные свойства
воздухораспределителя уел. № 135, как прямо-действие, дополнительная
разрядка магистрали при служебных и экстренных торможениях, ограничение
предельного давления в тормозных цилиндрах и др. Кроме того, конструкция
нового воздухораспределителя имеет следующие преимущества:
обеспечивает более надежный и почти одновременный отпуск всех тормозов в
поездах большой длины и массы, благодаря чему значительно снижаются
продольные динамические усилия, возникающие при экстренном торможении
поезда, и повышается плавность торможения;
улучшает и убыстряет отпуск при равнинном режиме, что, в свою очередь,
повышает управляемость тормозами и позволяет машинисту регулировать
движение при малых скоростях;
повышает неистощимость действия воздухораспределителя благодаря
постоянному при всех процессах торможения и отпуска питанию запасного
резервуара из магистрали через обратный клапан;
обеспечивает на крутых спусках неистощимость действия тормоза в
результате постановки золотника с увеличенным диаметром калиброванного
отверстия (с 1,3 до 2,5 мм) для питания запасного резервуара;
снижает массу и упрощает конструкцию воздухораспределителя; масса
съемных частей у воздухораспределителя уел. № 270-002 составляет 24 кг
вместо 46 кг у воздухораспределителя уел № 135; количество деталей
уменьшено примерно в 2 раза.
В результате улучшения конструкции воздухораспределителя уел. № 270-002
заметно облегчено его обслуживание при эксплуатации и ремонте. Однако в
эксплуатации выявились и следующие недостатки в работе
воздухораспределителя: самопроизвольный
отпуск тормозов на первой ступени торможения при завышении давления в
магистрали на 1 —1,5 Н/см2 (0,1—0,15 ат); быстрое наполнение тормозных
цилиндров в головной части поезда; в зимних условиях наблюдались случаи
самопроизвольного отпуска тормозов при равнинном режиме, если в
хвостовой части поезда несколько главных узлов (не менее трех) не
срабатывали на торможение из-за сильного пропуска манжет главного
поршня. В связи с этими недостатками воздухораспределитель уел. №
270-002 был модернизирован и с 1968 г. вагоны-самосвалы начали
оборудовать воздухораспределителями уел. № 270-005-1.
Воздухораспределитель 270-005-1 состоит из главного узла, камеры
воздухораспределителя (уел. № 270-002) и магистральной части
диафрагменно-клапанной конструкции (уел. № 270-001),
которая в последнее время заменена магистральной
частью диаф-рагменно-золотникового типа (уел. № 461).
Воздухораспределитель уел. № 270-005-1 обеспечивает распространение
тормозной волны со скоростью —200 м/с при экстренном торможении и со
скоростью —190 м/с при служебном; стабильность распространения первой
ступени торможения по поезду; повышенную чувствительность при торможении
и отпуске.