Условие безъюзового торможения

Явление, когда колесо прекращает свое вращение и начинает скользить по рельсу при продолжающемся движении поезда, называется заклиниванием или юзом.

Заклинивание колесной пары не происходит мгновенно. Сначала сила трения увеличивается до значения Вс, а затем происходит заклинивание колес и тормозная сила резко снижается до силы трения скольжения. При скольжении в точке контакта колеса с рельсом кинетическая энергия превращается в тепловую, что может привести к сдвигу металла на поверхности качения колеса (навар) или образованию овальной площадки (ползуна). Поэтому максимальное значение тормозной силы ограничивается условиями сцепления колес с рельсами. Во избежание юза максимальное тормозное нажатие принимают таким, чтобы тормозная сила не превышала силу сцепления колеса с рельсом.

Для этого должно выполняться правило:

В_Т ≤ Вс

или

φкК = ψкq.

В этом случае максимальное нажатие колодок на ось:

Отношение ψк/φк = δ называют коэффициентом нажатия тормозной колодки. При заданной осевой нагрузке допустимые значения коэффициента нажатия будут зависеть от значений ψк и φк, которые, в свою очередь, зависят от скорости движения и материала колодок.

При снижении скорости в процессе торможения значения φк становятся больше ψк, следовательно, вероятность заклинивания колесных пар выше при низких скоростях движения; при высоких скоростях значения ψк больше φк, а значит, опасность юза практически исключается и силу нажатия колодки на колесо можно увеличить для реализации большей тормозной силы. Теоретическими расчетами и практическими наблюдениями установлено, что при скорости более 40км/ч и установленном полном давлении в тормозном цилиндре заклинивание колесной пары исключается при нормальных воздействующих факторах (рис. 1.7).

Рис. 1.7. График коэффициентов трения и сцепления

Классификация тормозов

На подвижном составе применяются пять типов тормозов: стояночные (для удержания единиц подвижного состава на месте), пневматические, электропневматические, электрические, электромагнитные (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Схема классификации тормозов

Тормоза классифицируют по назначению, способу создания тормозной силы и свойствам системы управления.

По назначению различают тормоза грузовые, пассажирские и скоростные. За характеристику их работы принимают время наполнения и время выпуска воздуха из тормозного цилиндра.

По способу создания тормозной силы различают фрикционные тормоза (колодочные, дисковые, м агниторельсовые) и динамические (электродинамические, реверсивные, вихретоковые, аэродинамические).

По свойствам системы управления различают тормоза автоматические (прямодействующие и непрямодействующие) и неавтоматические прямодействующие.

Эти тормоза подразделяются на пневматические и электропневматические. Принципиальное отличие пневматического тормоза от электропневматического заключается в способе управления: управление пневматическим тормозом осуществляется изменением давления сжатого воздуха в тормозной магистрали, проложенной вдоль локомотивов и вагонов, а управление электропневматическим тормозом осуществляется электрическим током, который приводит в действие пневматические приборы. В качестве рабочего тела в обоих тормозах используется энергия сжатого воздуха.

Автоматические тормоза при нарушении целостности тормозной магистрали или открытии крана экстренного торможения автоматически приходят в действие.

Прямодействие или непрямодействие автоматического тормоза определяется конструкцией воздухораспределителя. Прямодействующий автоматический тормоз (неистощимый) - тормоз грузового вагона, оборудованный воздухораспределителем 483, который способен поддерживать установленное давление в тормозном цилиндре независимо от его плотности. Непрямодействующий автоматический тормоз (истощимый) - тормоз пассажирского вагона, оборудованный воздухораспределителем 292, который не восполняет утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра.

Неавтоматический прямодействующий тормоз применяется как вспомогательный тормоз локомотива. При торможении сжатый воздух из главных резервуаров через кран машиниста 254 поступает в тормозные цилиндры. При нарушении целостности магистрали вспомогательного тормоза воздух при торможении не может попасть в тормозные цилиндры, а в режиме перекрыши воздух из тормозных цилиндров выходит в атмосферу.

Электропневматические тормоза (неавтоматические прямодействующие, пневматические тормоза с электрическим управлением) характеризуются лучший управляемостью, уменьшением продольных динамических усилий, возможностью значительно сократить время наполнения ТЦ и уменьшить тормозной путь.

Автоматические тормоза подразделяются на:

мягкие - при медленном (не более 0,3кгс/см² за 1мин) темпе снижения давления в ТМ в действие не приходят. При быстром (0,1-0,4кгс/см² в 1с) темпе снижения давления с любого зарядного давления в ТМ приходят в действие. Полный бесступенчатый отпуск происходит после повышения давления в ТМ на 0,2-0,4кгс/см² (ВР 292, 483 на равнинном режиме);

полужесткие - обладают теми же свойствами, что и мягкие, но для полного отпуска требуют восстановления давления в ТМ на 0,2-0,3кгс/см² ниже зарядного. Позволяют производить ступенчатый отпуск тормозов (ВР 483 на горном режиме);

жесткие - действуют только при определенном зарядном давлении; при снижении давления в магистрали ниже зарядного любым темпом приходят в действие (ВР 388).