Оценка воздушной части тормозной системы и расчёт давлений в тормозных цилиндрах

 

На рисунке 3.1 изображена принципиальная схема тормозного оборудования ВЛ11 одной секции, т.к вторая аналогична.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема тормозного оборудования ВЛ11:

1 - регулятор давления АК-11Б; 2 – уравнительный резервуар (20 л); 3 – двухстрелочные манометры; 4 – кран машиниста № 395; 5 – фильтр Э-114; 6 – кран вспомогательного тормоза № 254; 7 – блокировочное устройство № 367; 8 – клапан автостопа № 150; 9 – пневматический выключатель управления ПВУ-2; 10 – пневматический выключатель ПВУ-7; 11 - запасный резервуар (55 л); 12 – воздухораспределитель № 483; 13 – электропневматический вентиль ВВ-1414; 14 – электроблокировочный клапан КЭ-44 или Э-104Б; 15 – дроссель с отверстием диаметром 0,7-0,8 мм; 16 – предохранительный клапан; 17 – переключательный клапан 3ПК; 18 – электропневматический клапан КП-53; 19, 25 – редуктор № 348; 20 – компрессор КТ6Эл; 21 – главные резервуары (250 л); 22 – концевой кран № 190; 23 – соединительный рукав Р17; 24 – тормозные цилиндры; 26 – обратный клапан Э-175; 27 – запасные резервуары (50 л); 28 – реле давления № 302; 29 – магистраль вспомогательного тормоза; 30 – питательная магистраль; 31 – тормозная магистраль
Таблица 5 – Спецификация тормозного оборудования электровоза ВЛ11

№	Наименование оборудования	Обозначение
1	Устройство блокировки тормозов 367.00	АБТ
2	Кран запорно-регулировочный КрЗОВ 520.50210	ВК1, ВК2
3	Воздухораспределитель 483.000	ВР
4	Пневматические выключатели управления соответственно ПВУ-3, ПВУ-4, ПВУ-7, ПВУ-7-04, АВУ-7-03, ПВУ-2	ВУП1...ВУП6
5	Датчик пневмоэлектрический 518.000 ТУ 4-5-272-72	ДПЭ
6	Дроссель  0,7 – 0,8мм	ДР1
7	Дроссель  0,5 мм	ДР2 – ДР5
8	Камера 295.001	КВР
9	Кран вспомогательного тормоза 254	КВТ
10	Компрессор КТ6-Эл ТУ 34-38-10985-85	КМ1
11	Компрессор КБ-1В ТУ 27-07-324-77	КМ2
12	Кран 1 – 1 (усл."№ 4200)	КН1 – КН13
13	Кран 1 – 2 (усл. № 383)	КН15– КН32
14	Кран 1 – 3 (усл. № 379)	КН33 – КН41, КН48
15	Кран 1 – 6 (усл. № 377)	КН42, КН43, КН47, КН51
16	Кран 3 – 1 (усл. № 114)	КН46

Продолжение таблицы 5

17	Кран концевой 190	КНК1 – КНК6
18	Клапан 1 – 8 (усл. № Э – 155)	К01, К08
19	Клапан 1 — 2 (усл. № Э – 175)	К02 – К05, К07
20	Клапан 2 – 2 (усл. № Э – 216)	КП1 – КП4
21	Клапан песочницы КП-51	КПП
22	Клапан 5 – 1 (усл. № ЗПК)	КПР1-КПР4
23	Клапан сигнала КС-52	КПС
24	Редуктор 348 с кронштейном Э-117 на давление соответственно 0,2 – 0,25МПа; 0,6 – 0,65МПа; 0,2 – 25МПа; 0,5 МПа	КР1 – КР4
25	Кран машиниста с контроллером 395.000.3	КРМ
26	Клапан электроблокировочный КПЭ-99-02	КЭБ
27	Вентиль электромагнитный токоприемника ЭВТ-54	КЭП1
28	Клапан электропневматический КП – 36	КЭП2 – КЭП9
29	Клапан продувки КП – 110А	КЭП10, КЭП11, КЭП14
30	Клапан электропневматический ЭПК – 150И ТУ24-5-176-70	КЭП13
31	Манометр МП 100 16 1,5	МН1, МН2
32	Манометр МП 100 10 1,5	МН3 – МН9
33	Пневматическая блокировка ПБ-03-02А, ПБ-33-02Б	ПБЛ1, ПБЛ2

Окончание таблицы 5

34	Ревун ТС – 22	РВН
35	Регулятор давления АК – 11Б	РГД1
36	Реле давления 304.002	РД1, РД2
37	Резервуар главный V=250 л	РС1 – РС4
38	Резервуар запасный V=55 л	РС5 – РС8
39	Резервуар уравнительный V=20 л	РС9
40	Рукав Р17	РУ1 –РУ6
41	Рукав Р11 ГОСТ 2593 – 82	РУ7 – РУ8
42	Рукав Р23	РУ9, РУ10
43	Рукав 12 20 – 16	РУ11 – РУ15
44	Трубка ПВД25 техническая	РУ16
45	Рукав 32 50	РУ17 – РУ24
46	Масловлагоотделитель	МВО
47	Стеклоочиститель СЛ – 440Б	СОЛ1, СОЛ2
48	Сигнализатор отпуска тормоза	СОТ1, СОТ3
49	Фильтр контакторный Э114.00.000	Ф1 – Ф10
50	Форсунка песочницы	ФП1 – ФП8
51	Тормозной цилиндр 10 усл. № 510Б	Ц1 – Ц6
52	Трубы соответственно, мм: 48X3,5; 42X3,5; 34X3,5; 27X3,5; 22X3,5; 13x2,5; 18X1; МЗ – М10Х1; 60X3,5.	1 – 10

Каждая секция электровоза имеет комплект тормозного и пневматического оборудования, обеспечивающий возможность как автономной работы секции, так и при формировании двух- и трёхсекционных электровозов, а также двух электровозов, управляемых по системе многих единиц.

Схемой предусмотрено автоматическое торможение в случае обрыва или расцепа межсекционных рукавов.

Источником сжатого воздуха на электровозе являются два компрессора 11 типа КТ-6Эл, установленные по одному на каждой секции. Наличие двух компрессоров гарантирует надежную работу электровоза, т.к. при неисправности одного из них предусмотрена работа с питанием от неповрежденного компрессора. Всасываемый компрессором воздух очищается от пыли фильтрами, установленными на компрессоре. Каждый из компрессоров нагнетает воздух в свою группу главных резервуаров (ГР) 16 вместимостью 250 л каждый, до установленного верхнего предельного давления 0,9 МПа, а затем автоматически отключается регулятором давления 18 и вновь запускается, когда давление в ГР падает до 0,75 МПа.

Из питательной магистрали (ПМ) через кран машиниста (КМ) 5 воздух поступает в тормозную магистраль (ТМ) электровоза, которая также, как и питательная, проходит вдоль всего электровоза заканчивается концевыми кранами 20 и соединительными рукавами 3. Давление в ТМ регулируют поворотом головки редукционного клапана КМ. В поездном положении ручки КМ давление в ТМ должно быть 0,53..0,55 МПа, а на крутых затяжных спусках крутизной 0,018 и более – 0,60..0,65 МПа.

Под КМ в обеих кабинах установлены устройства блокировки тормозов (АБТ) 8, обеспечивающие правильное включение тормозной системы электровоза при смене машинистом кабины управления (отключение КМ и вспомогательного тормоза (КВТ) 6 в нерабочей кабине с разрывом контакта электрической цепи управления электровозом и включение их в рабочей кабине). При переходе из одной кабины в другую поворот рукоятки АБТ и ее снятие в нерабочей кабине возможны только после того, как будет приведен в действие автоматический тормоз электровоза, после чего той же рукояткой включают АБТ в рабочей кабине.

На островках ТМ в каждой секции электровоза установлены воздухораспределители (ВР) 13. Каждый ВР связан со своим запасным резервуаром (ЗР) 14 и трубопроводом к реле давления 17. При торможении КВТ сжатый воздух из ПМ, пройдя через редуктор 19, поступает к реле давления и далее к соответствующим тормозным цилиндрам (ТЦ) 15. Разобщительный кран 21 предназначен для отключения реле давления или группы ТЦ только при их неисправности. Давление сжатого воздуха, поступающего к реле давления и ЗР, контролируют по манометру 2.

При торможении КМ происходит снижение давления в ТМ. При этом приводятся в действие ВР, и сжатый воздух из ЗР через реле давления, которые открывают доступ воздуху из ПМ в магистрали ТЦ. Происходит торможение поезда.

При отпуске тормозов поезда КМ воздухораспределители, снижая давление воздуха, подводимого к реле давления, приводят их в действие, и воздух из ТЦ выпускается в атмосферу. Происходит полный или ступенчатый отпуск тормозов.

Кроме автоматического тормоза, электровоз имеет вспомогательный тормоз, который применяется при следовании одиночного электровоза и маневровой работе. При торможении краном вспомогательного тормоза воздух из ПМ, пройдя через магистраль вспомогательного тормоза, поступает к реле давления, который пропускает сжатый воздух из ПМ к ТЦ. Перестановкой ручки КВТ из поездного положения в соответствующее тормозное положение и обратно можно получить любые, возможные для крана ступени торможения.

На электровозе применяется два вида торможения: электрическое (рекуперативное) и пневматическое. Одновременное действие обоих видов торможения недопустимо, т.к. это привести к заклиниванию колесных пар. Блокирование рекуперативного и воздушного торможения осуществляется электроблокировочным клапаном и пневматическим выключателем управления. В случае срыва рекуперативного торможения предусмотрено устройство автоматического торможения независимо от положения ручки КМ. Схемой предусмотрена возможность торможения КВТ при рекуперативном торможении.

В случае обрыва межсекционных рукавов, утечке воздуха из главных магистралей используется сжатый воздух ЗР, который поступает из ПМ.

Минимальный объем ЗР, приходящегося на один ТЦ V_зр, м³

                                      V_зр= 0,78F_ц,                                        (3.1)

где F_ц – площадь поршня ТЦ, м²

                                     (3.2)

Выбираем объём ЗР из типовых резервуаров, выпускаемых промышленными предприятиями: V_зр = 0,100 м³.

Объем рабочего пространства ТЦ:

                                                    
                                     (3.3)

Качественная оценка правильности выбора диаметра ТЦ и объема ЗР для грузовых неистощимых тормозов выполняется по допускаемой минимальной величине давления в ЗР после ПСТ (0,5 МПа) в соответствии с выражением

           ,             (3.4)

где Р_ат – атмосферное давление, МПа (Р_ат = 0,1 МПа);

V_вр – объем вредного пространства ТЦ, заполненный при отпущенном тормозе атмосферным воздухом (V_вр = 0,002 м³);

Р_вр – давление ЗР, МПа.

0,451 < 0,5 – диаметр ТЦ и объём ЗР выбраны правильно.

Абсолютное давление в ТЦ Р_ц, МПа вместе со скачком начального давления, в зависимости от режима торможения и глубины разрядки ТМ (от 0,03 до 0,17 МПа), находится из выражений:

– при порожнем режиме

                Р_ц.пор = 0.405(0.15·P_м + 2.4ΔP_м - 0.115),                  (3.5)

Р_ц.пор = 0,405(0,15·0,65+2,4ΔP_м - 0,115)= -0,00709 + 0,972 ΔP_м.

– при среднем режиме

                   Р_{ц. ср} = 0.92(0.15·P_м + 2.4ΔP_м - 0.13),                     (3.6)

Р_{ц. ср} = 0.92(0.15·0,65 + 2.4ΔP_м - 0.13)= -0,0299+2,208 ΔP_м.

– при груженом режиме

                   Р_{ц. гр} = 1,64(0.15·P_м + 2.4ΔP_м - 0.15),                     (3.7)

Р_{ц. гр} = 1,64(0.15·0,65 + 2.4ΔP_м - 0.15)= -0,0861+3,936 ΔP_м.

 

Таблица 6 – Зависимость давления в ТЦ от ΔP_м

ΔPм, МПа	0,03	0,065	0,1	0,135	0,17
Рц.пор, Мпа	0,022	0,056	0,09	0,124	0,158
Рц. ср, Мпа	0,036	0,114	0,191	0,268	0,345
Рц. гр, Мпа	0,032	0,17	0,308	0,445	0,583

Рисунок 3.2 – Зависимость давления в ТЦ от ΔP_м