Устройство воздухораспределителя 483

Рис. Внутреннее  устройство воздухораспределителя 483

    ВР 483 состоит из трех основных частей: двухкамерного резервуара, главной части и магистральной части. На грузовых и грузопассажирских локомотивах, дополнительно, между главной и магистральной частью устанавливается сигнализатор разрыва тормозной магистрали с датчиком 418.

Двухкамерный резервуар:

 Внутри двухкамерного резервуара имеется рабочая камера (РК) объемом 6 л (сверху), золотниковая камера объемом (ЗК) 4,5 л (снизу) и камера связанная с атмосферой (посередине). Внутри атмосферной камеры располагается эксцентриковый вал переключателя загрузки вагона. 

  Магистральная часть:

Магистральная часть контролирует давление в ТМ и обеспечивает "запуск" воздухораспределителя на торможение или отпуск тормозов, а также фиксирует его работу в поездном положении или состоянии перекрыши. Магистральная часть состоит из корпуса и крышки, между которыми зажат чувствительный элемент (резиновая магистральная диафрагма с двумя дисками, толкателем и плунжером), который реагирует на изменение давления в ТМ. Магистральная диафрагма делит магистральную часть на две камеры: магистральную (МК, слева на рисунке) и золотниковую (ЗК, справа на рисунке). Слева от диафрагмы расположен узел дополнительной разрядки, который при срабатывании чувствительного элемента на торможение обеспечивает срабатывание воздухораспределителей на торможение по всему поезду. Плунжер со втулкой (справа от диафрагмы) "запускают" процессы зарядки и отпуска тормозов подвижной единицы при повышении давления в ТМ. Сверху магистральной части 483 имеется клапан мягкости. Когда тормоза отпущены и рукоятка крана машиниста находится в поездном положении, клапан мягкости открыт и не позволяет воздухораспределителю самопроизвольно срабатывать на торможение при медленном понижении давления в ТМ (например при ликвидации сверхзарядного давления). При выполнении служебного торможения, клапан мягкости закрывается и повышает чувствительность воздухораспределителя к изменению давления в ТМ. Таким образом, он обеспечивает адекватную реакцию воздухораспределителя на изменение давления в ТМ.

На крышке магистральной части имеется переключатель профиля пути.  

Главная часть:

Это исполнительная часть, которая регулирует давление в ТЦ и подчиняется процессам, происходящим в магистральной части. Состоит из корпуса и крышки. В корпусе расположены главный, уравнительный органы и обратный клапан. В крышке размещается клапан принудительного отпуска тормозов с поводком. Главный орган представляет собой главный поршень с полым штоком, который нагружен возвратной пружиной. Внутри полого штока располагается подпружиненный тормозной клапан. Главный поршень делит главную часть на две камеры: рабочую (РК) и золотниковую (ЗК).

Уравнительный орган предназначен для ограничения давления в ТЦ при торможении. Он состоит из уравнительного поршня и двух пружин режимного переключателя загрузки вагона. От величины предварительной затяжки пружин зависит величина давления воздуха в ТЦ при торможении. Слева от уравнительного поршня находится тормозная камера (ТК), которая напрямую связана с тормозным цилиндром. Уравнительный поршень имеет сквозной осевой канал, который связывает тормозную камеру с атмосферой.

Обратный клапан обеспечивает подпитку запасного резервуара (ЗР) из ТМ.

Режимный переключатель загрузки вагона.

Устанавливает величину наполнения ТЦ при торможении. Имеет три режима:

П - порожний - обеспечивает максимальное давление в ТЦ при полном служебном и экстренном торможении 1,4 - 1,8 кгс/см²;

С - средний - обеспечивает максимальное давление в ТЦ при полном служебном и экстренном торможении 2,8 - 3,5 кгс/см²;

Г - груженый - обеспечивает максимальное давление в ТЦ при полном служебном и экстренном торможении 3,8 - 4,5 кгс/см².

Режимный переключатель профиля пути.

Определяет принцип отпуска тормозов. Имеет два режима:

Р - равнинный (рукоятка вниз). Обеспечивает быстрый бесступенчатый отпуск тормозов не дожидаясь зарядки камер воздухораспределителя. На равнинном режиме минимальны потери скорости поезда во время отпуска тормозов.

Г - горный (рукоятка вверх). Обеспечивает ступенчатый отпуск тормозов. Полный отпуск тормозов наступает только после зарядки золотниковой камеры воздухораспределителя до давления на 0,2 - 0,3 кгс/см² ниже зарядной величины. Это позволяет удерживать в заторможенном состоянии поезд до момента зарядки тормозов на крутом затяжном спуске, когда поезд невозможно удержать тормозами локомотива. Отпускают тормоза на горном режиме в 1,5 раза дольше чем на равнинном. Это является недостатком, так как приводит к значительной потере скорости при отпуске тормозов.

Назначение камер воздухораспределителя 483

МК - магистральная камера - напрямую связана с ТМ. Относительно золотниковой камеры (ЗК) находится по разные стороны магистральной диафрагмы. Понижение давления в ТМ и МК вызывает смещение диафрагмы влево, т.е. в сторону торможения, а повышение давления смещает диафрагму вправо, т.е. в сторону отпуска и зарядки тормозов.

ЗК - золотниковая камера. Через элементы магистральной части в ЗК повторяется все, что происходит в ТМ и МК. В принципе, без нее можно было бы и обойтись, но она обеспечивает бесступенчатый отпуск тормозов на равнинном режиме. Утечка воздуха из ЗК приводит к самозатормаживанию отдельной подвижной единицы.

РК - рабочая камера. Давление в ней при всех режимах работы воздухораспределителя почти постоянно. Относительно ЗК она находится по разные стороны главного поршня. При торможении давление снижается в ТМ, МК и ЗК на одну и ту же величину, а давление в РК почти не изменяется от зарядной величины. Это вызывает перемещение главного поршня в сторону торможения на величину, соответствующую выполненной ступени торможения, независимо от величины зарядного давления в ТМ. Кроме того, совместно с ЗК, рабочая камера обеспечивает быстрый бесступенчатый отпуск тормозов на равнинном режиме за счет перетекания воздуха из РК в ЗК до выравнивания в них давления. Если РК недостаточно заряжена, то при торможении давление в ТЦ не будет появляться вообще или величина его будет менее установленной нормативами. Утечка воздуха из РК приводит к отсутствию наполнения ТЦ или к самопроизвольному отпуску тормозов.

Принцип работа воздухораспределителя 483:

    В зависимости от изменения давления в ТМ, воздухораспределитель может находиться в четырех состояниях: зарядка и отпуск, мягкость, служебное торможение, экстренное торможение.

Зарядка (рис.):

При повышении давления в ТМ, воздух из ТМ внутри воздухораспределителя проходит по двум основным направлениям:

1. Через калиброванное отверстие и обратный клапан происходит зарядка запасного резервуара (см. по рисунку влево);

2.  Сжатый воздух попадает в магистральную камеру (МК) и перемещает диафрагму до отказа вправо вместе с плунжером в положение отпуска и зарядки. Тогда отверстия плунжера устанавливаются так, что воздух из ТМ через каналы внутри дисков диафрагмы и плунжера, через промежуточную камеру (П) начинает заполнять золотниковую   камеру (ЗК) двухкамерного резервуара и главной части. Через ЗК воздух попадает в главную часть, отжимает главный поршень влево (если имеются в РК остатки сжатого воздуха) и через открывшееся калиброванное отверстие происходит наполнение РК. На равнинном режиме, при повышении давления в ТМ до 3,0 - 3,5 кгс/см², воздух из ТМ через каналы внутри дисков диафрагмы и плунжера, через промежуточную камеру (П) отжимает диафрагму режимного переключателя профиля пути и вторым путем заряжает РК. На горном режиме диафрагма переключателя сильно зажата пружинами и блокирует второй канал зарядки РК.  По этой причине, время зарядки тормозов на горном режиме в 1,5 раза дольше. Параллельно, сжатый воздух из МК отжимает клапан мягкости и вторым путем заряжает ЗК.  

Так как при зарядке тормозов главный поршень уходит в крайнее левое положение, тормозной цилиндр соединяется с атмосферой через тормозную камеру и сквозной осевой канал уравнительного поршня.

     Зарядка считается завершенной, когда давление в ТМ, ЗР и во всех камерах воздухораспределителя повысится до зарядной величины и выровняется. Тогда магистральная диафрагма становится в среднее положение и все каналы плунжера закрываются. Остается открыт только канал подпитки из МК в ЗК и далее через главную часть в РК через клапан мягкости. Такое состояние называется поездным.

Время зарядки РК с 0 до 5,0 кгс/см² составляет:

На равнинном режиме - 3-3,5 мин;

На горном режиме - 4-4,5 мин.

Рис. Зарядка и отпуск тормозов на равнинном режиме

Рис. Зарядка и отпуск на горном режиме

Рис. Поездное состояние на равнинном режиме.

Рис. Поездное состояние на горном режиме.

Мягкость (свойство воздухораспределителя не срабатывать на торможение при медленном понижении давления в ТМ. (рис.3):

Отпуск тормозов в грузовом поезде длиной более 100 осей выполняется с завышением давления в ТМ выше зарядного, после чего происходит ликвидация сверхзарядного давления. Кроме того, давление в ТМ хвостовой части поезда большой длины может незначительно изменяться в движении за счет изменяющихся утечек. Если параметры изменения давления в ТМ не превышают допустимых пределов, то тормоза поезда не должны самопроизвольно срабатывать на торможение.

ВР 483 имеет два режима мягкости: основной и резервный.

Основной режим:

Если темп понижения давления в ТМ не превышает 0,5 кгс/см² в 1 мин., то избыток воздуха из РК через калиброванное отверстие перетекает в ЗК, и далее через клапан мягкости и его калиброванное отверстие в МК и ТМ. Так как давление снижается во всех камерах одновременно, магистральная диафрагма остается в среднем поездном положении.

Рис. Основной канал мягкости

Резервный режим:

 Если темп понижения давления в ТМ превысит 0,5 кгс/см² в 1 мин., но не превысит 1,0 кгс/см² в 1 мин., калиброванное отверстие клапана мягкости не будет успевать выпускать воздух из РК и ЗК в МК и ТМ. Тогда давление в МК будет снижаться быстрее чем в ЗК и магистральная диафрагма слегка прогнется влево, приоткрыв клапан дополнительной разрядки. Через этот клапан и каналы плунжера избыточный воздух из РК и ЗК будет стравливаться в атмосферу не вызывая дальнейшего смещения магистральной диафрагмы влево в сторону торможения.

Резервный канал особо важен при засорении калиброванного отверстия клапана мягкости или заклинивания в закрытом состоянии самого клапана мягкости, так как это приведет к самопроизвольному срабатыванию тормозов по всему поезду.

Когда в грузовом поезде один из воздухораспределителей работает на резервном канале, появляется склонность к самопроизвольному срабатыванию тормозов в случае возникновения реакций по поезду, так как у этого воздухораспределителя диафрагма слегка прогнута и любой толчок может подтолкнуть ее в сторону торможения (влево по рисунку).

Рис.  Резервный канал мягкости

Служебное торможение (рис.):

            При снижении давления в ТМ темпом 0,1-0,4 кг/см² в 1с., воздух из РК и ЗК не успевает перетекать в МК и ТМ через основной и резервный каналы мягкости.  Тогда магистральная диафрагма перемещается до отказа влево и внутри узла дополнительной разрядки открываются клапаны. Через эти клапаны воздух из ТМ устремляется через канал дополнительной разрядки и тормозную камеру (ТК) частично в ТЦ и частично через сквозное осевое отверстие уравнительного поршня в атмосферу.   Происходит дополнительная разрядка ТМ через воздухораспределитель, в результате которой каждый воздухораспределитель заставляет сработать на торможение последующий и ускоряется скорость распространения тормозной волны (Если бы не было дополнительной разрядки, то в поезде надежно срабатывали бы на торможение не более 15 вагонов и скорость распространения тормозной волны была бы недопустимо мала).

Попутно, воздухом их канала дополнительной разрядки (КДР) опускается и закрывается клапан мягкости. Он разобщает между собой МК и ЗК.

Рис. Дополнительная разрядка ТМ

После смещения магистральной диафрагмы влево до упора, внутри дисков диафрагмы открывается клапан плунжера, который начинает разряжать ЗК в атмосферу через узел дополнительной разрядки на ту же величину, что ТМ и МК, после чего магистральная диафрагма возвращается в почти среднее положение и фиксируется в слегка прогнутом в сторону торможения положении.

При снижении давления в ЗК, воздух из РК не успевает перетечь в ЗК через калиброванное отверстие. Это вызывает перепад давлений в РК и ЗК, что приведет к перемещению главного поршня вправо. Поршень своей манжетой при этом закроет калиброванное отверстие и разобщит РК с ЗК.

После смещения главного поршня вправо, его хвостовик крайней правой манжетой перекроет канал выхода воздуха из ТМ через КДР в ТЦ и в атмосферу. На этом прекратится дополнительная разрядка ТМ. Наступит это при падении давления в ТМ на 0,15-0,45 кгс/см² от зарядной величины. Если главный поршень по какой то причине не сможет переместиться вправо, то дополнительная разрядка ТМ все равно прекратится манжетой дополнительной разрядки внутри узла дополнительной разрядки. Это исключает так называемое "дутье" воздухораспределителя.

Рис. Прекращение дополнительной разрядки

После прекращения дополнительной разрядки главный поршень со своим полым штоком перемещается еще далее вправо. Тогда его тормозной клапан (внутри штока) сначала закроет сквозное осевое отверстие уравнительного поршня, а затем сам отожмется от седла и откроет проход воздуха: из ЗР→через внутреннюю полость штока главного поршня→через тормозной клапан→через тормозную камеру (ТК)→через боковые отверстия в уравнительном поршне→в ТЦ. Происходит наполнение ТЦ, которое началось еще при дополнительной разрядке.

Рис. Наполнение ТЦ

Как только давление воздуха в ТЦ, а соответственно и в тормозной камере превысит усилие пружин режимного переключателя загрузки вагона, воздух переместит уравнительный поршень вправо до момента закрытия тормозного клапана. Наступит перекрыша.

Рис. Перекрыша

Если в ТЦ имеются утечки, то давление в ТЦ будет падать, пружины переключателя загрузки преодолеют усилие воздуха в ТК и сместят уравнительный поршень влево. Откроется тормозной клапан и ЗР подпитает ТЦ. Сам ЗР будет подпитываться из ТМ через обратный клапан.

Рис. Неистощимость

Давление в ТЦ при торможении зависит от величины разрядки ТМ и от положения режимного переключателя загрузки вагона. Чем глубже разряжается ТМ, тем далее вправо передвигается главный поршень. Тогда, чтобы произошла перекрыша, необходимо далее вправо переместить уравнительный поршень, т.е. сильнее сжать воздухом в ТК пружины режимного переключателя. Главный поршень перемещается до отказа вправо и обеспечивает максимальную величину наполнения ТЦ для определенного режима загрузки при разрядке ТМ на 1,3 кгс/см².

На порожнем режиме сопротивляется уравнительному поршню только одна пружина, а поэтому достаточно небольшого давления в ТК, чтобы обеспечить перекрышу.

Рис. Давление в ТЦ при торможении на порожнем режиме.

На среднем режиме при разрядке ТМ более чем на 0,9 кгс/см2 вступает в работу вторая пружина, а поэтому при таких разрядках ТМ давление в ТЦ будет выше чем на  порожнем режиме.

Рис. Давление в ТЦ при торможении на среднем режиме.

На груженом режиме сопротивляются две пружины, а поэтому давление в ТЦ максимально.

Рис. Давление в ТЦ при торможении на груженом режиме.

Давление в ТЦ при различных ступенях торможения и при различных разрядках ТМ регулируется на стенде по диаграмме (см. рис.___) и его величина абсолютно не зависит от зарядного давления в ТМ (т.е. ВР 483 "не боится" перезарядки тормозной сети).

На штоке главного поршня имеется так называемый "замедлитель торможения". Это восемь широких отверстий и одно узкое, которые отделены друг от друга манжетой. Когда происходит служебное или экстренное торможение поезда, в его головной части все процессы внутри ВР 483 происходят быстро, и главный поршень быстро перемещается вправо. Во время его перемещения происходит быстрое начальное наполнение ТЦ через восемь отверстий в штоке главного поршня (широкий канал), а затем процесс наполнения переходит через одно отверстие (узкий канал). В хвосте поезда все процессы внутри ВР 483 сильно замедляются, и главный поршень перемещается вправо медленно. Пока он переместится вправо до узкого канала, он успевает быстро наполнить ТЦ через широкий канал. Таким образом, выравнивается скорость наполнения ТЦ в голове и хвосте поезда длиной до 350 осей включительно и обеспечивается плавность торможения.

Экстренное торможение:

           Происходит аналогично служебному. Особую роль играет "замедлитель торможения" который предотвращает набегание хвостовых вагонов на головные, которое может привести к сильным продольно-динамическим реакциям и к выдавливанию вагонов. Неистощимость тормоза при экстренном торможении не обеспечивается, так как в давление ТМ равно 0 кгс/см².

Отпуск тормозов на горном режиме (рис.7):

При повышении давления в ТМ, магистральная диафрагма перемещается вправо до упора и через отверстия плунжера воздух начинает поступать из МК в ЗК. В РК через плунжер и промежуточную камеру воздух поступать не будет, так как диафрагма переключателя профиля пути зажата пружинами и блокирует этот канал. Давление в ЗК увеличивается и перемещает главный поршень влево.