Темпы изменения давления в тормозной магистрали

Повышение или понижение давления воздуха в тормозной магистрали вызывает соответствующее действие тормозных приборов; в первом случае происходит зарядка и отпуск тормозов, а во втором - торможение.

Чтобы привести тормоза в действие, надо понизить давление в тормозной магистрали на определенную величину определенным темпом.

Темпом падения давления в магистрали называется величина этого падения в единицу времени.

Различают следующие темпы понижения давления:

медленный (разрядка тормоза) - давление в магистрали понижается с 5 до 4кгс/см² за 120-300с (0,2-0,3кгс/см² в 1мин), тормоза в действие не проходят;

служебный - давление в магистрали понижается с 5 до 4кгс/см² за 2,5-10с (0,1-0,4кгс/см² в 1с), тормоза срабатывают на служебное торможение;

экстренный - понижение давления в магистрали с 5 до 4кгс/см² не более чем за 1,2с (0,8кгс/см² в 1с), происходит экстренное торможение.

Распространение в тормозной магистрали начала изменения давления при повороте ручки крана машиниста в тормозное положение называют воздушной волной, а скорость ее распространения - скоростью воздушной волны (330м/с при температуре окружающей среды 0^ОС).

При продолжении выпуска воздуха через кран машиниста и снижении давления в магистрали определенным темпом происходит срабатывание воздухораспределителей. Срабатывание воздухораспределителя происходит когда воздушная волна достигнет определенного прибора и создаст достаточный темп снижения давления, превышающий величину чувствительности воздухораспределителя (величина снижения давления заданным темпом, вызывающая срабатывания прибора на торможение).

Последовательное распространение срабатывания тормозных приборов по длине поезда до появления давления в тормозном цилиндре хвостового вагона называется тормозной волной и характеризуется скоростью распространения тормозной волны (до 310м/с).

Отпускной волной называется распространение повышения давления в магистрали при отпуске тормозов. Скорость отпускной волны (50-150м/с) определяется от момента перевода ручки крана машиниста в положение отпуска до начала выпуска воздуха из тормозного цилиндра хвостового вагона. Скорость распространения отпускной волны зависит от величины давления в главных резервуарах, длины поезда, положения ручки крана машиниста (I или II), утечек воздуха из магистрали, конструкции воздухораспределителя.

Качественными признаками, определяющие свойства тормозной системы, являются:

длина тормозного пути при экстренном торможении;

управляемость поезда в тормозном режиме, обеспечивающая точность регулирования скорости;

чувствительность при ступенчатом торможении к величине первой ступени на 0,3-0,5кгс/см² и повторным ступеням на 0,1-0,2кгс/см²;

легкость отпуска, характеризующаяся высокой чувствительностью к началу этого процесса и возможностью получения полного отпуска при повышении давления в ТМ на ограниченную величину 0,15-0,3кгс/см²;

неистощимость действия на крутых затяжных спусках, гарантирующая возможность остановки поезда на заданном тормозном пути при следовании по спуску в режиме повторных торможений;

степень плавности торможения, определяемая продольными ускорениями и силами, действующими на автосцепки;

скорость распространения тормозной волны, которая должна быть не менее 250м/с;

надежность действия, обеспечивающая нормальную безремонтную работу тормозов в течение не менее трех лет;

степень использования сцепления колес с рельсами, обеспечиваемая изменением тормозного нажатия в соответствии с загрузкой подвижного состава, ускоренным наполнением воздухом ТЦ, применением фрикционных материалов, у которых зависимость коэффициента трения от скорости соответствует изменению коэффициента сцепления.

Образование тормозной силы

Для торможения подвижного состава к нему должны быть приложены внешние силы, действующие против направления движения поезда.

Катящееся колесная пара совершает сложное движение, состоящее из двух простых: прямолинейного движения вместе со всем поездом со скоростью υ и вращательного вокруг собственной оси О с угловой скоростью w. Вращательное движение обусловлено сцеплением колес с рельсами в точке их контакта О₁. Это сцепление происходит под действием вертикальной нагрузки q.

Нажатие на вращающееся колесо колодки с силой К под углом α вызывает появление силы трения Т между колодкой и колесом (за счет механического и молекулярного воздействия), которая действует на колесо против его вращения, т е стремится остановить это вращение. Тормозить поступательное движение поезда сила трения Т не может, так как это внутренняя сила по отношению к поезду (колодка является частью самого поезда и движется вместе с ним).

Рис. 1.4. Образование тормозной силы

Сила трения Т создает тормозной момент Мт = ТD/2, направленный против вращения колеса и в точке О₁ контакта колеса с рельсом стремящийся сдвинуть рельс по ходу движения поезда с силой В = Т. Так как рельс прикреплен к шпалам, то он остается неподвижным. Сила Вт является реакцией рельса в точке контакта колеса с рельсом на силу В. Сила Вт внешняя по отношению к поезду и направлена против направления его движения, поэтому она является тормозной силой (рис. 1.4).