Тормоз железнодорожного подвижного состава представляет собой комплекс устройств, создающих искусственное сопротивление движению поезда при регулировании его скорости или остановке.
Особенности тормозного оборудования железнодорожного подвижного состава определяются условиями его работы в длинносоставных поездах, когда при значительном удалении пульта управления (крана машиниста) от тормозов вагонов, находящихся в хвостовой части поезда, требуется обеспечить плавность торможения.
Качение стальных колес 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 загрязненности пути. Технические характеристики тормозных устройств, которые, как правило, используют свойство сцепления колес 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 колес с рельсами, так как в противном случае происходит повреждение колес. Железнодорожные тормоза, использующие поверхность катания колес как фрикционную, не должны существенно сокращать срок службы колес и сами должны обладать высокой износостойкостью и независимостью характеристик от климатических условий.
Тормоза классифицируются по способам создания тормозной силы и свойствам управляющей части. По способам создания тормозной силы различают фрикционные и динамические тормоза.
Фрикционные тормоза — это такие, у которых тормозная сила создается трением. Применяются колодочные, дисковые и барабанные фрикционные тормоза, использующие сцепление колее с рельсами, а также магнитно-рельсовые тормоза, действие которых не зависит от сцепления колес с рельсами.
Фрикционный автоматический тормоз является основным средством обеспечения безопасности движения поезда и принимается в расчет при установлении допустимой скорости движения.
Основное требование, предъявляемое к тормозу безопасности, — срабатывание системы на торможение из положения отпуска или увеличение тормозной силы в процессе торможения при размыкании цепи управления либо возникновении другой неисправности, исключающей нормальное регулирование действия тормоза.
Динамические тормоза бывают электрические (рекуперативные, реостатные и рекуперативно-реостатные) и гидродинамические. Их применение наиболее эффективно при регулировании скорости на затяжных спусках, так как при этом уменьшается износ фрикционных материалов, и создаются условия наиболее точного поддержания заданной скорости. Однако эти тормоза не являются тормозами безопасности и не учитываются при расчете силы тормозного нажатия в поезде.
По свойствам управляющей части различают тормоза автоматические и неавтоматические. Оба эти типа тормозов бывают пневматические, электропневматические, электрические, а к неавтоматическим тормозам относятся еще и ручные.
Для автоматического тормоза характерным признаком является срабатывание при разрыве поезда независимо от действий машиниста. Приведение в действие пневматического тормоза обеспечивается выпуском сжатого воздуха из тормозной магистрали. Снижение магистрального давления воздействует на устройства, вызывающие срабатывание автоматического электрического тормоза. Автоматичность электропневматического тормоза может быть достигнута тем, что при его отпущенном состоянии линейные управляющие провода находятся под напряжением; процессу торможения соответствует обесточивание проводов или снижение величины напряжения.
Неавтоматические тормоза обычно применяются в пределах одной единицы подвижного состава (например, вспомогательный тормоз на локомотиве). В случае применения неавтоматических тормозов как непрерывных систем, т. е. управляемых с одного пульта, в пределах нескольких единиц подвижного состава или всего поезда, их используют обычно в сочетании с другой резервной системой автоматического тормоза. Примером такого технического решения является электропневматический тормоз прямодействующего типа для пассажирских поездов, при котором в качестве резервного сохраняется обычный пневматический автоматический тормоз.
Автоматические пневматические тормоза по характеристике действия бывают нежесткие, полужесткие и жесткие.
Нежесткие тормоза характеризуются срабатыванием на торможение с любого зарядного давления, а на полный отпуск — при небольшом повышении давления в магистрали (на 0,015—0,030 МПа). При медленном снижении магистрального давления темпом мягкости (до 0,03 МПа в 1 мин) находящийся в положении отпуска тормоз не затормаживает. После срабатывания тормоза нежесткого типа давление в тормозном цилиндре увеличивается при снижении давления в магистрали любым темпом.
Полужесткие тормоза по характеристикам срабатывания на торможение обладают такими же свойствами, как и нежесткие, но при отпуске каждой величине повышения давления в магистрали соответствует ступень отпуска (снижения давления в тормозном цилиндре); полный отпуск таких тормозов происходит после почти полного восстановления предтормозного зарядного давления.
Жесткие тормоза характеризуются тем, что у них каждому давлению в тормозной магистрали независимо от темпа его изменения соответствует определенная величина давления в тормозном цилиндре. Такие тормоза затормаживают при первоначальной зарядке. После зарядки повышенным давлением жесткие тормоза не приходят в действие до тех пор, пока магистральное давление не будет снижено за пределы нормального зарядного.
Нежесткие и полужесткие тормоза имеют рабочую камеру, заряжаемую из тормозной магистрали через дроссельное отверстие. Такой тормоз действует от разницы давлений в рабочей камере и магистрали, поэтому может срабатывать с любого зарядного давления, а в случае медленного снижения давления в магистрали рабочая камера разряжается через зарядный дроссель, не создавая разницы давлений, необходимой для срабатывания тормоза. Разница между тормозами нежесткого и полужесткого типов по режиму отпуска состоит в том, что в первом типе тормозов давление рабочей камеры и магистрали выравнивается в процессе торможения- или отпуска, поэтому достаточно сравнительно небольшого импульса повышения давления в магистрали для перевода тормоза в отпускное положение; в тормозе второго типа зарядное давление сохраняется в рабочей камере в течение всего процесса торможения и отпуска, и рабочая камера играет роль устройства, «запоминающего» величину зарядного давления, по достижении которой происходит полный отпуск.
В тормозах жесткого типа вместо заряженной сжатым воздухом рабочей камеры, давление которой действует на поршень воздухораспределителя, используют усилие пружины. Работа такого тормоза в коротких поездах практически не зависит от плотности любой части воздухораспределителя, тормозного цилиндра.
Применяемые в Украине для грузовых вагонов воздухораспределители являются нежесткими на равнинном и полужесткими на горном режиме. Воздухораспределители жесткого типа используются вместо типовых воздухораспределителей только на нескольких наиболее сложных затяжных спусках крутизной 0,040 и более.
По назначению тормоза делятся на пассажирские с ускоренными процессами торможения (наполнения сжатым воздухом тормозных Цилиндров), отпуска и зарядки, грузовые, приспособленные к торможению длинносоставных поездов, имеющие замедленные процессы торможения, отпуска и зарядки с учетом обеспечения их равномерности по всей длине поезда и необходимой плавности торможения, и универсальные с ручным переключением с пассажирского режима на грузовой. К пассажирским тормозам относится их разновидность — скоростные, имеющие привод к магнитно-рельсовому тормозу и осуществляющие регулирование силы нажатия в зависимости от скорости, если используются чугунные колодки. По способности автоматически восполнять утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра тормоза различают на восполняющие и невосполняющие утечки (их также называют соответственно прямодействующие и непрямодействующие).
Законспектировать и ответить на вопросы:
Какие типы тормозов применяются по принципу создания тормозной силы?
Какие типы тормозов применяются по свойствам управляющей части?
Какие типы тормозов применяются по назначению?
