Тормоза грузовых и пассажирских вагонов

1.

2.

•Тормоз железнодорожного подвижного состава представляет собой комплекс устройств,
создающих искусственное сопротивление движению поезда при регулировании его скорости или
остановке.
•Качение стальных колёс по стальным рельсам
характеризуется сравнительно низкими (по сравнению,
например, с качением автомобильного колеса по дорожному
покрытию) коэффициентами сцепления, величина которых
изменяется в зависимости от состояния и загрязнённости
пути. Технические характеристики тормозных устройств,
которые, как правило, используют свойство сцепления колёс с
рельсами , должны, с одной стороны, отвечать требованиям
безопасности движения и обеспечивать установленные
величины тормозных путей; с другой стороны, торможение
должно происходить без превышения тормозной силы над
силой сцепления колёс с рельсами, так как в противном случае
происходит повреждение колёс. Железнодорожные тормоза,
использующие поверхность катания колёс как фрикционную,
не должны существенно сокращать срок службы колёс и сами
должны
обладать
высокой
износостойкостью
и
независимостью характеристик от климатических условий.

3.

•Для своевременной остановки пассажирского поезда в установленных местах на станциях или
перед запрещающим сигналом, а также для снижения скорости или экстренной остановки поезда
в случае опасности все пассажирские вагоны оборудуются автоматическими и ручными
тормозами.

4.

•Автоматический непрямодействующий тормоз применяется на железных дорогах для пассажирских локомотивов и вагонов.
•На каждом вагоне размещены два дополнительных прибора - воздухораспределитель 6 и запасной резервуар 8. Кран
машиниста в положении зарядки и отпуска (оно обозначено I) соединяет главные резервуары 2 и питательную магистраль 3 с
тормозной магистралью 5, а из неё воздух поступает в воздухораспределитель 6 и запасной резервуар 8. Тормозной цилиндр
7 через канал в воздухораспределителе соединен с атмосферой.
•При торможении (рисунок б) кран машиниста
соединяет
тормозную
магистраль
с
атмосферой.
Слева
от
поршня
воздухораспределителя падает давление, а справа
на него действует давления воздуха запасного
резервуара. Поршень сдвигается влево и увлекает
за собой золотник, который разобщает
тормозной цилиндр с атмосферой, но соединяет
его с запасным резервуаром. ТЦ наполняется,
тормозные колодки прижимаются к колесам.
Тормоз является автоматическим, так как
при любом падении давления в тормозной
магистрали (открытии стоп-крана 9, разрыве
магистрали - разъединении рукавов) происходит
торможение без участия машиниста. Но в
такой схеме тормоза нет прямодействия,
поскольку во время торможения и при
перекрыше главный резервуар не сообщается с
тормозным цилиндром. Таким образом, этот
тормоз является истощимым.

5.

•Автоматический прямодействующий тормоз применяется на всех грузовых локомотивах и вагонах, а также на
пассажирском подвижном составе западноевропейских железных дорог.
•На локомотиве установлены компрессор 1, главный резервуар 2, напорная (питательная) магистраль 3 и кран машиниста
4, имеющий устройство 5 для питания тормозной магистрали в положении перекрыт. Сжатый воздух, вырабатываемый
компрессором, заполняет главный резервуар и далее по питательной магистрали поступает к крану машиниста.
Если ручка крана машиниста установлена в положение I зарядки и отпуска, то воздух подается в тормозную магистраль
6, которая проходит вдоль локомотива и сцепленных с ним вагонов. Соединение магистралей отдельных единиц подвижного
состава осуществляется гибкими рукавами 7 с концевыми кранами 8. Из тормозной магистрали сжатый воздух через
воздухораспределитель 12 поступает в запасный резервуар 11. В то
время тормозной цилиндр 13 через
воздухораспределитель сообщается с атмосферой Ат. Таким образом происходит зарядка тормоза до определенного
зарядного давления.
При постановке ручки крана машиниста в
положение II торможения происходит
выпуск воздуха из магистрали 6 в
атмосферу.
Падение
давления
в
магистрали вызывает срабатывание
воздухораспределителя,
который
сообщает
запасный
резервуар
с
тормозным
цилиндром. По мере
повышения давления в цилиндре его
поршень
со
штоком
перемещает
рычажную передачу 14, в результате чего
тормозные колодки прижимаются к
колесам.
Такой тормоз называется автоматическим потому, что при понижении давления сжатого воздуха в магистрали из-за
открытия крана экстренного торможения (стоп-крана) 9 или разрыве поезда (разъединении рукавов 7) происходит
торможение независимо от действий машиниста. Тормоз является прямодействующим, поскольку в заторможенном
состоянии в положении перекрыт происходит питание всей системы сжатым воздухом прямо из главного резервуара, а
также и неистощимым, так как утечки воздуха из тормозных цилиндров постоянно восполняются.

6.

•Электропневматическими называются тормоза, управляемые при помощи электрического тока, а для создания тормозной
силы используется энергия сжатого воздуха.
•Электропневматический тормоз прямодействующего типа с разрядкой и без разрядки тормозной магистрали применяется
на пассажирских, электро- и дизель-поездах. В этом тормозе наполнение цилиндров при торможении и выпуск воздуха из них
при отпуске осуществляется независимо от изменения давления в магистрали, т. е. аналогично прямодействующему
пневматическому тормозу. Автоматичность тормоза обеспечивается наличием воздухораспределителя 9.
•Зарядка
запасного
резервуара
2
происходит через воздухораспределитель 9
из тормозной магистрали 10. При
торможении контроллер крана машиниста
1 замыкает соответствующие контакты,
и электрический ток воздействует на
электромагнитные катушки вентилей 4 и
5. Якорь 6 закрывает атмосферное
отверстие Ат, а якорь 3 сообщает запасной
резервуар 2 через клапан 8 с тормозным
цилиндром 7. Давление в тормозной
магистрали
10
краном
машиниста 1 не понижается, однако он
имеет положение, при котором может
происходить и разрядка магистрали в
атмосферу.
•При отпуске тормоза в контроллере крана машиниста 1 размыкаются контакты, катушки тормозного вентиля 4 и
вентиля перекрыши 5 обесточиваются и воздух из тормозного цилиндра 7 выпускается в атмосферу Ат. При перекрыше
после ступени торможения вентиль 4 обесточивается, а вентиль 5 находится под напряжением, при этом якорь 3
отсоединяет запасный резервуар 2 от тормозного цилиндра 7 и давление в нем не повышается.
В случае прекращения действия электрического управления тормозом воздухораспределитель 9 работает на пневматическом
управлении, как показано на схеме непрямодействующего тормоза.
•Электропневматические тормоза обеспечивают плавное торможение поездов и более короткие тормозные пути, что
повышает безопасное движение и управляемость тормозами.

7.

•Неавтоматический прямодействующий тормоз применяется только для торможения локомотива и является
вспомогательным.
•Компрессор 1 нагнетает в главный резервуар 2 сжатый воздух, который по питательной магистрали 3 поступает к крану
машиниста 4.Кран машиниста условно изображен в виде переключательной пробки, в которой высверлен прямоугольный
канал. При постановке ручки крана машиниста в положение отпуска III тормозная магистраль 5 с соединительными
рукавами, концевыми кранами и тормозные цилиндры 6 сообщаются с атмосферой Ат. Рычажная передача 9 при этом
удерживает башмаки с колодками 10 на определенном расстоянии от поверхности катания колес.
• При переводе ручки крана в положение
торможения I сжатый воздух из главного
резервуара 2 по питательной магистрали
3 через кран машиниста 4, тормозную
магистраль 5 поступает в цилиндр 6,
передвигая поршень 7 со штоком 8 и
связанную с ним рычажную передачу 9 и
прижимая
колодки
к
колесам.
Перемещение ручки крана в положение
перекрыт II приводит к отключению
главного резервуара от магистрали 5 и
цилиндра 6. Вся система остается в
заторможенном
состоянии,
причем
утечки воздуха из тормозного цилиндра не
восполняются.
•Этот тормоз называется неавтоматическим потому, что при разрыве поезда (разъединении рукавов) торможения не
происходит, сжатый воздух уходит из системы в атмосферу. Тормоз является прямодействующим и неистощимым, так
как торможение происходит за счет подачи сжатого воздуха непосредственно из главного резервуара и имеется
возможность восполнить утечки воздуха из цилиндров.

8.

К основным частя
рычажных передач
относятся
тормозные колодки,
башмаки, триангели
или траверсы, а
также рычаги, тяги
и балансиры
Детали разобранного узла башмак – колодка – подвеска рычажной передачи тележки
пассажирского вагона: поворотный башмак 8 с втулками 9, подвеска башмака 5, палец поводка 6,
композиционная тормозная колодка 11, чека 10, поводок 7, пружина 4 с колпачком, гайки 3, шайба
1 и шплинты 2.

9.

1. Вертикальный рычаг
Особенностью рычажных передач пассажирских вагонов является то, что они, в отличие от
грузовых, обеспечивают двухстороннее нажатие тормозных калодок, вместо одного, имеют
два ряда вертикальных рычагов , расположенных с внутренней стороны колесных пар, и
оборудованы ручным приводом тормоза 2 Так как на пассажирских вагонах рычажная
передача размещена на подрессоренной части и тормозные колодки 3 могут перемещаться
от вертикальных колебаний относительно поверхности колес, то они установлены в
поворотных башмаках 4, на саженных на цилиндрические цапфы траверс 5 Подвески 6
верхним концом устанавливаются в кронштейн 7 рамы тележки 8 на валиках 9,
закрепленных шайбами и шплинтами Тормозные колодки удерживаются на необходимом
расстоянии от поверхности катания колес при отпущенном тормозе фиксирующими
устройствами
2. Ручной тормоз
3. Тормозные колодки
4. Поворотные башмаки
5 Траверса
6. Подвеска
7 Кронштейн
8. Рама тележки
9. Валик
10. Тормозной цилиндр
11Автоматический регулятор
12. Защитная труба
13. Балансир
14- Промежуточная тяга
15. Серьга
16.Затяжка
17 Штурвал
18. Конические шестерни
19. 20 Рычаги
21 Тяга
22. Горизонтальный рычаг
23. Муфта

10.

•Для всех грузовых вагонов колеи 1520 мм характерной особенностью конструкции тормозной рычажной передачи является
одностороннее нажатие тормозных колодок на колеса и возможность применения чугунных и композиционных колодок.
•Настройка
рычажной
передачи
на
определенный
тип
тормозных
колодок
выполняется
перестановкой валиков затяжки 1-2 в соответствующие отверстия горизонтальных рычагов тормозного цилиндра. Ближние
к тормозному цилиндру отверстия к используются при композиционных колодках, а дальние отверстия - при чугунных
колодках.
Триангели 17, на которых установлены башмаки 12 с тормозными
колодками, соединены валиками 18 с вертикальными рычагами 1 и 14.
Устройство тормозной рычажной передача
четырехосного грузового вагона показано на
рисунке. Шток 6 поршня тормозного цилиндра и
кронштейн мертвой точки 7 соединены
валиками с горизонтальными рычагами 10 и 4,
которые в средней части связаны между собой
затяжкой 5. Затяжка 5 устанавливается в
отверстия 8 при композиционных колодках, а
при чугунных колодках в отверстие 9. С
противоположных концов рычаги 4 и 10
сочленены валиками с тягой 11 и
авторегулятором
3.
Нижние
концы
вертикальных рычагов 1 и 14 соединены между
собой распоркой 15, а верхние концы рычагов 1
соединены с тягами 2, верхние концы крайних
вертикальных рычагов 14 закреплены на рамах
тележек с помощью серег 13 и кронштейнов.

11.

Для предохранения от падения на
путь триангелей и распорок в
случае их разъединения или обрыва
предусмотрены предохранительные
угольники и скобы. Тормозные
башмаки и триангели 17 подвешены
к раме тележки на подвесках 16.
Тяговый стержень регулятора 3
соединен с нижним концом левого
горизонтального рычага 4, а
регулирующий винт — с тягой 2.
При
торможении
корпус
регулятора 3 упирается в рычаг,
соединенный с горизонтальным
рычагом
4
затяжкой.
Аналогичную рычажную передачу, отличающуюся только размерами горизонтальных рычагов, имеют полувагоны,
платформы, цистерны и др.
Действие рычажной передачи четырехосного вагона подобно действию рассмотренной выше рычажной передачи. Для
ручной регулировки рычажной передачи в тягах 2, серьгах 13 и затяжках 15 имеются запасные отверстия.
Привод ручного тормоза посредством тяги соединен с горизонтальным рычагом 4 в точке соединения с штоком 6
тормозного цилиндра, поэтому действие рычажной передачи будет такое же, как и при автоматическом торможении, но
процесс совершается медленнее.

12.

Грузовой вагон оборудован (см. рис.) тормозной магистралью ТМ диаметром 1 1/4 "(32 мм). На тормозной магистрали
расположены концевые краны 2 (№ 190) и соединительные рукава 1 (№ Р17). Концевые краны установлены с поворотом на 60
градусов относительно горизонтальной оси. Это улучшает работу рукавов в кривых участках пути и устраняет удары головок
рукавов при следовании через горочные замедлители.
К раме вагона четырьмя болтами прикреплен двухкамерный резервуар 7, который соединен трубопроводом диаметром 3/4"
(19 мм) с пылеуловкой 5 через разобщительный кран 8 (№ 372). С запасным резервуаром ЗР объемом 78 л и тормозным
цилиндром ТЦ диаметром 14" (356 мм) двухкамерный резервуар 7 соединен через автоматический регулятор режимов
торможения (авторежим) АР (№ 265А). К двухкамерному резервуару 7 прикреплены магистральная 9 и главная 6 части
воздухораспределителя ВР (№ 483).
Рис.: 1 - соединительный рукав;
2 - концевой кран; 3 - стоп-кран;
4 - тормозная магистраль;
5 - пылеловка; 6 - главная часть
воздухораспределителя №483;
7 - двухкамерный резервуар;
8 - разобщительный кран;
9 - магистральная часть
воздухораспределителя №483;
10
отвод
к
воздухораспределителю;
ЗР - запасный резервуар объёмом
78 л; АР - авторежим;
ТЦ - тормозной цилиндр.

13.

Стоп-кран 3 со снятой ручкой ставят только на вагонах с тормозной площадкой.
При зарядке и отпуске тормоза сжатый воздух из тормозной магистрали ТМ поступает в двухкамерный
резервуар 7 и заполняет золотниковую и рабочую камеры воздухораспределителя ВР, а также запасный
резервуар ЗР. Тормозной цилиндр ТЦ сообщается с атмосферой через авторежим АР и главную часть 6
воздухораспределителя ВР. При понижении давления в ТМ темпом служебного или экстренного
торможения воздухораспределитель ВР разобщает ТЦ от атмосферы и сообщает его с запасным
резервуаром ЗР через авторежим АР.
На вагонах не оборудованных авторежимом давление в ТЦ устанавливается ручным переключателем
режимов торможения воздухораспределителя ВР в зависимости от загрузки вагона и типа колодок. На
вагонах оборудованных авторежимом рукоятку переключателя режимов торможения закрепляют в
положении среднего режима при композиционных колодках или в положении груженого режима при чугунных
колодках. После чего рукоятка переключателя должна быть снята.
Рефрижераторный подвижной состав имеет аналогичное тормозное оборудование, но без авторежима АР.

14.

Наиболее ответственными деталями рычажной передачи грузовых вагонов являются
триангели с глухой посадкой тормозных башмаков 3.
Все грузовые вагоны должны иметь подвески башмаков с
резиновыми втулками в отверстиях. Это позволяет
снять нагрузки с подвески, вызывающие усталостные
трещины, предупреждает изломы и падение деталей на
путь.
Закладка 2 устанавливается с
внутренней стороны башмака.
Размещенный за башмаком
наконечник 5 ложится на
полочку боковой балки тележки
в случае обрыва подвески 4 и
предохраняет триангель от
падения
на
путь.
Смонтированные на цапфах
детали
закрепляются
корончатыми гайками 8 и
фиксируются шплинтами 9.
Колодки 7 крепятся в башмаках
чеками 6. Триангель шарнирно
соединяется
с
боковыми
балками тележки посредством
подвесок 4.

15.

Дисковые тормоза обеспечивают высокую тормозную эффективность, особенно при высоких
скоростях (160 км/ч и более). Кроме того, по сравнению с колодочным тормозом устраняются
перегревы колес, ненормальные выработки на их поверхности катания и др.
Тормоз тележки КВЗ-ЦНИИ для вагонов межобластного
сообщения состоит из четырех клещевых механизмов, каждый из
которых имеет тормозной цилиндр 1, два спаренных рычага 2 с
затяжкой 3 и фиксатором 4 и два башмака 6 с фрикционными
накладками 5.
На одной колесной паре размещают два тормозных диска 7
диаметром 620 мм с шириной поверхности трения 120 мм.
Каждый диск состоит из двух половин, соединяемых болтами. К
ступице, напрессованной на ось колесной пары, диск крепится
радиально расположенными болтами с разрезными втулками и
тарельчатыми пружинами.
Для лучшего отвода тепла диски снабжены ребрами и вентиляционными окнами. Башмаки с накладками
подвешены к консоли поперечной балки тележки на шарнирных подвесках 7. Вертикальными валиками
башмаки шарнирно соединяются с рычагами 2, которые крепятся подвесками к той же консоли, что и
подвески башмака. На каждой тележке установлено четыре тормозных цилиндра 1. Каждый из цилиндров
обслуживает одну пару тормозных башмаков 6. Тормозные накладки выполнены из композиционного
материала. Площадь трения накладки равна 430 см2, толщина 25 мм. Для закрепления в тормозном
башмаке на накладках с нерабочей стороны имеются конусообразные тыльники. При отпущенном тормозе
зазор между накладками и диском (1—3 мм) обеспечивают оттяжные пружины.

16.

Магниторельсовый тормоз (Электромагнитный рельсовый тормоз) — железнодорожный тормоз, тормозной эффект
которого создаётся за счёт взаимодействия тормозной колодки непосредственно с рельсом; тормозное нажатие при
этом образуется за счёт магнитного поля, создаваемого электромагнитами и притягивающего тормозную колодку и
рельс друг к другу. Магниторельсовый тормоз часто выделяют как разновидность магнитного тормоза. По сравнению с
обычными колодочными тормозами, магниторельсовый характеризуется высоким тормозным нажатием (около 100 кН)
и, как следствие, высоким тормозным моментом, благодаря чему активно применяется на тяговых агрегатах
промышленного транспорта, трамваях и на высокоскоростных поездах. Ввиду высокого тормозного эффекта,
магниторельсовый тормоз нередко применяется лишь при экстренном положении, либо как стояночный.
Магниторельсовый тормоз состоит из двух (по одному с каждой стороны) башмаков (изготавливаются часто из серого
чугуна), подвешенных на пружинах на расстоянии до 140—150 мм от рельсов (во избежание повреждения элементов
тормоза и пути). Каждый башмак конструкционно представляет собой стальную балку, на которой установлены
катушки индуктивности, а вместе они образуют электромагнит.
При торможении в специальные пневматические
цилиндры подвески башмаков поступает сжатый воздух,
таким образом преодолевается сопротивление пружин
подвески и башмаки прижимаются к рельсам.
Одновременно с этим на катушки индуктивности с
аккумуляторной батареи подаётся электрический ток, и
вокруг башмаков образуется магнитный поток,
направление которого поперечно оси рельса. В результате
за счет сил самоиндукции происходит прижатие каждого
тормозного башмака к рельсам. Сила их прижатия через
силу трения преобразуется в тормозную силу, которая
через башмаки и специальные упорные кронштейны
передаётся на тележку вагона или локомотива, и далее
всему поезду.

17.

Аэродинами́ческий то́рмоз, воздушный тормоз —
управляемая поверхность движущегося аппарата,
предназначенная для гашения скорости путём
принудительного увеличения лобового сопротивления.
Используется в конструкциях самолётов скоростных
поездов и автомобилей.
Эффективность
аэродинамического
торможения
зависит от скорости набегающего воздушного потока,
следовательно, затормозиться до полной остановки с
помощью воздушного тормоза невозможно. Таким
образом, необходимы другие средства торможения
(колёсные тормоза).
Крайне часто воздушными тормозами ошибочно называют интерцепторы, хотя эти органы
управления принципиально различаются по своему назначению. Интерцептор — гаситель
подъёмной силы крыла; он не только тормозит самолёт, но и меняет величину подъемной силы.
С помощью интерцепторов возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла
тангажа. То есть при одновременном выпуске интерцепторы используются в качестве
воздушных тормозов. Задача аэродинамического тормоза — оказывать наименьшее
воздействие на подъёмную силу крыла и угол наклона глиссады, при этом гася горизонтальную
скорость наиболее эффективно.

18.

Реверсивный способ торможения на локомотивах с электрической передачей осуществляется
переключением тяговых двигателей в генераторный режим, что вызывает изменение
направления электромагнитного момента электрической машины. Это торможение
называется электродинамическим. Оно бывает рекуперативным, когда вырабатываемая
электрическая энергия возвращается в контактную сеть, или реостатным. В последнем случае
электрическая энергия поступает на специальные тормозные резисторы и превращается в
тепло. которое рассеивается в окружающую среду.
Реверсивный способ создания замедления применяется и на локомотивах с гидропередачей
(гидродинамический тормоз), а также на паровозах - контрпар.

19.

Вихретоковый тормоз конструктивно похож на магниторельсовый. В нем применяются постоянные
магниты с высокой коэрцитивной силой, которые при торможении приближаются к диску (алюминиевому)
или рельсу на расстояние около 50 мм, но не соприкасаются с ними, наводя в последних вихревые токи (токи
Фуко). Более известны конструкции такого тормоза с ферромагнитным сердечником и обмоткой. За счет
взаимодействия магнитных полей возникает сила, направленная против движения. При токах в катушках
тормозного башмака от 250 до 500 А тормозная сила находится в пределах 2,5—8,0 кН.
Преимуществом этого тормоза является отсутствие износа, а недостатком — снижение эффективности
при уменьшении скорости движения (динамический тормоз).
Вес башмаков вихретоковых
тормозов составляет примерно
870 кг на одну тележку, что в 1,7
раза больше, чем у МРТ. Кроме
того, при интенсивном движении
поездов, применяющих такой
тормоз, возникают ограничения
по допустимому нагреву рельсов.
По этой причине этот тормоз
пока не вышел за рамки
экспериментальных испытаний.

20.

Тормозные системы для проектируемых вагонов и локомотивов выбирают, сравнивая количественные
и качественные характеристики тормозов по критериям безопасности движения и экономическому, а
также насколько они соответствуют нормативам.
Нормативами по тормозам, действующими на железнодорожном транспорте, установлено, что
эффективность тормозов при экстренном торможении с максимальной скорости на спуске до б %о
должна обеспечивать длину тормозного пути: для грузовых поездов, обращающихся со скоростями до 100
км/ч и пассажирских до 140 км/ч, - не более 1200 м; для грузовых при скоростях до 120 км/ч и
пассажирских до 160 км ч - не более 1600 м.
Пассажиры будут чувствовать себя комфортно, если замедление поезда останется постоянным за весь
период торможения, а его величина не превысит 1,2—1,3 м/с". В конце торможения при малой скорости
поезда тормозная сила фрикционных элементов может внезапно вырасти, что объясняется нелинейной
зависимостью коэффициента трения от скорости, однако при любых условиях величина замедления не
должна превышать 2 м/с2.
Скорость распространения воздушной волны примерно равна скорости распространения звука:
V 20 T ,
где T – температура окружающей среды в Кельвинах
По техническим условиям скорость тормозной волны для поездов, которые движутся по
международным путям сообщения, должна быть не менее 250 м/с. Наиболее совершенные современные
воздухораспределители № 483 для грузовых вагонов обеспечивают скорость распространения тормозной
волны до 300-310 м/с.