2.4 Выбор воздушной части тормозной системы

В воздушную часть тяговой единицы подвижного состава входят: компрессорная установка, кран машиниста, воздухораспределитель, запасной резервуар, воздухопровод с арматурой и другие приборы.

При разработке воздушной части тормозной системы электровоза, тепловоза или вагона электропоезда предварительно выбирают тип воздухораспределителя. На железных дорогах России применяются следующие типы воздухораспределителей: усл. № 292-001, усл. № 292М, усл. № 305-000, усл. № 483, усл. № 483М и др. Тип воздухораспределителя выбирают, исходя из времени наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом до 90% его максимального давления. Для пассажирского тормоза это время не должно превышать 8 с, а для грузового – 25 с. Такие величины времени наполнения тормозного цилиндра в пассажирском тормозе обеспечиваются воздухораспределителями усл. № 292-001, усл. № 292М, а в грузовом – усл. № 483, усл.№ 483М.

Затем в зависимости от принятого диаметра тормозного цилиндра определяют объем запасного резервуара. Этот объем должен обеспечивать максимальное давление в тормозном цилиндре при экстренном или полном служебном торможении не ниже 0,38 МПа и при ходе поршня тормозного цилиндра 180 мм. Минимальный объем запасного резервуара в см³, приходящийся на один тормозной цилиндр, определяется:

, (21)

где – площадь поршня тормозного цилиндра, см².

.

По найденной величине минимального объема принимают ближайший больший стандартный запасной резервуар из следующего ряда: ,,,,,,,см³.

В пассажирском подвижном составе, предназначенном для движения со скоростью 140 км/ч и выше, воздушная часть дополняется противоюзными устройствами. В этом случае при недостаточности одного запасного резервуара в схему вводят второй с питанием непосредственно из воздухопроводной магистрали через обратный клапан, а для наполнения и опорожнения излишних объемов тормозных цилиндров в схеме предусматривается воздушное реле давления, работающее в режиме воздухораспределителя.

У грузовых локомотивов объем запасного резервуара не зависит от диаметра и количества тормозных цилиндров. Это объясняется тем, что наполнение тормозных цилиндров у этих локомотивов при автоматическом торможении осуществляется непосредственно из питательной магистрали через кран вспомогательного тормоза усл. № 254 и реле давления усл. № 404. В этом случае воздухораспределитель воздействует только на межпоршневое пространство крана усл. № 254 посредством импульсной магистрали.

Нормальная работа воздухораспределителей грузового типа (усл.№ 483 и 483М) обеспечивается при наличии объема резервуара, равного объему тормозного цилиндра грузового вагона. Поэтому в пневматических схемах тормозов предусмотрены резервуары объемом см³, которые выполняют функции фиктивного объема тормозного цилиндра. Эти резервуары установлены на импульсной (магистраль вспомогательного тормоза) магистрали. Поэтому объем запасного резервуара для грузового локомотива принимается равнымсм³(с учетом объема импульсной магистрали).

2.5 Определение подачи (производительности) компрессора и объема главных резервуаров

Питание тормозной сети поезда и различных вспомогательных пневматических механизмов локомотива сжатым воздухом обеспечивается постоянным источником сжатого воздуха – компрессором, который устанавливается на каждом локомотиве (каждой секции электровоза, тепловоза) или моторном вагоне электропоезда.

Компрессорная установка локомотива должна обеспечивать потребность поезда в сжатом воздухе при самых неблагоприятных условиях работы тормозной сети и наибольших допускаемых утечках.

Общий часовой расход воздуха, который должен подаваться компрессором при частных торможениях, в см³/ч

, (22)

где – расход сжатого воздуха на торможении, см³/ч;

– расход сжатого воздуха на утечки из магистрали и приборов тормозной системы, см³/ч;

– другие расходы, см³/ч.

Первые два расхода определяются по формулам:

;

,

где – объем тормозной сети поезда или электропоезда (магистрали с отростками, запасных резервуаров и рабочих камер), см³;

– снижение давления воздуха в тормозной магистрали при регулировочном торможении (0,08 - 0,1 МПа);

– допустимое снижение давления в тормозной магистрали в минуту за счет утечек (в соответствии с действующими инструкциями принимается 0,02 МПа·мин при давлении в магистрали 0,5 МПа);

- атмосферное давление воздуха, МПа (принять 0,1 МПа);

– число регулировочных торможений за 1 ч (для грузовых и пассажирских поездов - ч^-1, электропоездов ч^-1).

Другие расходы (питание различных вспомогательных пневматических механизмов, открывание и закрывание дверей вагонов электропоезда и др.) можно принять следующее:

для электровозов и тепловозов см³/ч;

для электропоездов .

Объем тормозной сети поезда

где – число конкретных подвижных единиц, включенных в поезд по заданию (включая локомотив и различные типы вагонов);

– объем тормозной магистрали конкретной подвижной единицы, см³(табл.7);

– объем запасного резервуара конкретной подвижной единицы (электровоза, тепловоза, вагона электропоезда (определен выше), для 8-осных вагоновсм³, 4-осных грузовых всех типов -см³ , пассажирских -см³);

– объем рабочих резервуаров воздухораспределителя подвижной единицы (для пассажирскойсм³, грузовой -см³).

Потребная подача компрессора (для двухсекционных электрвоозов, тепловозов - двух компрессоров; для электропоездов - всех компрессоров, число которых равно числу прицепных и головных вагонов) в см³/мин может быть определена:

, (23)

где 1,3 – коэффициент, учитывающий необходимость выключения компрессора для охлаждения;

– расход сжатого воздуха на компенсирование утечек из главных резервуаров и напорной сети электровоза, тепловоза, электропоезда (можно принимать= 150·10³см³/мин).

Таблица 7

Объем тормозной магистрали электровозов, тепловозов, вагонов электропоездов, грузовых и пассажирских вагонов

Тип подвижного состава	Объем магистрали, *10^3 см^3
Электровозы
ВЛ8	27,8
ВЛ60 всех индексов	21,5
ВЛ10, ВЛ11	31,7
ВЛ80 всех индексов, ВЛ82	36,8
ЧС1, ЧС3	17,5
ЧС2, ЧС2^т	19
ЧС4, ЧС4^т	18,7
ЧС6, ЧС200	35,6
ЧС7	36,3
ЧС8	35,6
Тепловозы
ТЭ3, ТЭ7	36,7
ТЭП60	23,2
2ТЭ10, 2ТЭ10В	35,4
ТЭ10, ТЭП10	17,7
2ТЭ10Л	38,5
2ТЭ116	38,8
ЧМЭ3 всех индексов	20
М62	18,7
Электропоезда
ЭР1, ЭР2, ЭР9, ЭР9П	19,3
ЭР22, ЭР200	24,6
ЭР200	25,2
Вагоны
Цельнометаллический пассажирский	22,5
Четырехосный крытый вагон	13,7
Четырехосный полувагон	12,8
Четырехосная платформа	13,4
Четырехосная цистерна	11,1
Шестиосный полувагон	15
Шестиосная цистерна	14,7
Восьмиосный полувагон	19,5
Восьмиосная цистерна	19,4

Необходимый объем главных резервуаров из условия наполнения тормозной магистрали (без питания запасных резервуаров) после торможения в см³

, (24)

где – снижение давления сжатого воздуха в тормозной магистрали поезда при торможении (при экстренном торможении=0,5 МПа, при полном служебном торможении=0,15 МПа);

– допустимый перепад давления воздуха в главных резервуарах (при экстренном торможении=0,35 МПа, при полном служебном торможении=0,2 МПа).

По полученной величине принимаем ближайший больший стандартный общий объем главных резервуаров. На электровозах и тепловозах главные резервуары соединены последовательно. Объем одного резервуара для электровозов, тепловозов и электропоездов отечественного производства выбирается из следующего ряда стандартных объемов:,,,,,,см³. На одной секции электровоза и тепловоза устанавливается не менее двух резервуаров. На электровозах серий ЧС установлены главные резервуары объемом,,,см³.

Найденные подачу компрессора и емкости главных резервуаров необходимо проверить для случаев отпуска и зарядки тормозов после служебного и экстренного торможения. В основу расчета принимаем уравнение баланса расхода сжатого воздуха в следующем виде:

(25)

где – перепад давления в рабочем резервуаре (при полном служебном и экстренном торможении с воздухораспределителями грузового типа можно принимать 0,15 МПа, пассажирского – 0,12 МПа);

– давление в запасных резервуарах (0,53 – 0,55 МПа для грузового и 0,5 – 0,52 МПа для пассажирского тормоза);

– снижение давления в запасных резервуарах (0,4 МПа);

– снижение давления в тормозной сети через неплотности (в соответствии с инструкциями можно принимать как максимально допустимое 0,02 МПа/мин);

– расчетное время отпуска тормозов и подзарядки запасных резервуаров до установленного зарядного давления, мин. (можно принять: для грузового поездамин после полного служебного торможения имин после экстренного торможения; для пассажирского поезда и электропоезда соответственно для способа торможениямин имин);

– объем главных резервуаров, полученный ранее по формуле (24).

Подставляя числовые значения в формулу (25), получим соответственно подачи компрессора, необходимые для зарядки магистрали после служебного и экстренного торможений.

Найденные подачи сравниваются с потребной, определенной по формуле (23), и делается вывод о том, обеспечивают ли компрессор и емкости главных резервуаров расход сжатого воздуха.