Воздухораспределитель №242
Воздухораспределитель усл. №242.
Воздухораспределитель условный номер 242, это прибор торможения, который является новейшим ВР для пассажирского подвижного состава (вагоны, локомотивы, дизель и электропоезда), от Московского тормозного завода МТЗ Трансмаш. Основное отличие от предшественника, золотниково-поршневого ВР № 292, этот ВР является беззолотниковым, с манжетно-поршневой (клапанной) конструкцией и отсутствием притираемых элементов, что существенно повышает межремотный ресурс.
По принципу работы, этот ВР аналогичен 292. У него так же постоянно сообщён с ТМ запасный резервуар, имеется перекрыша без питания утечек из ТЦ. Этот воздухораспределитель устанавливается уже на все типы новостроящегося подвижного состава. Прибор полностью взаимозаменяем с распределителем 292м и модулем к электровоздухораспределителю 305. При замене 292 на 242, особого монтажа конструкции не требуется.
| Признаки (параметры) |
292 |
242 |
| Скорость тормозной волны при экстренном торможении, М\С: |
190 |
250 |
| Минимальное снижение давления в ТМ, служебным темпом для срабатывания прибора, кгс/см2: |
0.3 |
0.15 |
| Переодичность технического обслуживания, лет: |
0.5 |
4 |
| Назначенный срок службы, лет: |
10 |
20 |
Матераил взят из журнала «Локомотив»
Устройство:
1,3,6,16 - калиброванные отверстия;
2,4 - фильтры;
5 - поршень ограничителя дополнительной разрядки ТМ (ОДР ТМ, ОДР);
7,10,13,21,22 – пружины;
8 – выпускной клапан;
9 – полый стержень;
11 – главный поршень;
12 – клапан дополнительной разрядки;
14 – упорка переключателя режимов работы;
15 – поршень переключателя режимов работы;
17, 28 – штоки;
18 – тормозной клапан;
19 – срывной клапан;
20 – упорка переключателя экстренного торможения;
23,26 – клапаны;
24 – отверстие;
25 – поршень ускорителя экстренного торможения;
27 – клапан ограничителя дополнительной разрядки;
УК – ускорительная камера;
ЗК – золотниковая камера;
МК – магистральная камера;
ТМ -тормозная магистраль;
ЗР – запасный резервуар;
ТЦ – тормозной цилиндр.
Воздухораспределитель состоит из двух частей:
- переходника с ускорителем экстренного торможения;
- главной части с переключателем режима работы.
Воздухораспределитель 242, имеет два режима работы при служебном торможении:
- короткосоставный "К";
- длинносоставный "Д".
Так же его ускоритель экстренного торможения УЭТ (как и на предшественнике 292), имеет функцию выключения "УВ". Таким образом при быстром падении давления в ТМ, темпом экстренного торможения, ускоритель не сработает.
Принцип работы
Статическое положение:
Когда сжатый воздух в ТМ отсутствует (см.картинку устройство) главный поршень 11 занимает среднее положение. При этом выпускной клапан 8, закрыт усилием пружины 7, а клапан 12 дополнительной разрядки ТМ - пружины 13. Поршень 5, ограничителя дополнительной разрядки ТМ, под усилием своей пружины занимает крайнее верхнее положение, при котором манжета поршня, открывает калиброванное отверстие 6. Через это отверстие, а так же через калиброванное отверстие 16, полость У2, сообщается с полостью У1, а ТЦ с атмосферой АТ1. Клапан 27, ограничителя дополнительной разрядки открыт, а осевой канал в штоке 28, сообщает ТМ с ЗР через фильтр 4.
Тормозной клапан 18 переключателя режимов работы, открыт штоком поршня 15, сдвинутого в лево, под действием своей пружины.
Срывной клапан 19 и поршень 23, под усилием пружины 21 и 22, занимают крайнее верхнее положение, а клапан 26, перекрывает осевой канал полого штока поршня 23.
Зарядка:
При зарядке, воздух из ТМ поступает в камеру У4 и через фильтр 4 по каналу а в магистральную камеру МК. Главный поршень 11 перемещается вверх и отжимает от седла выпускной клапан 8. Одновременно воздух из ТМ по осевому каналу в штоке 28 и каналу н через калиброванное отверстие 3 поступает в ЗР и далее по каналу б в ЗК и в полый стержень 9. УК заряжается через колпачковый фильтр 2 и калиброванное отверстие 1. После окончания зарядки, когда давления в МК и ЗК выравниваются, главный поршень 11 перемещается вниз. При этом выпускной клапан 8, под действием пружины 7, так же перемещается вниз (опускается на седло). В поездном положении, ТМ сообщается с ЗР через калиброванное отверстие 3, а ТЦ продолжает сообщаться с АТ1 по каналу л через открытый тормозной клапан 18, каналы г и д, полость У2 и калиброванное отверстие 6. Тем самым, в случае возможного пропуска выпускного клапана 8, воздух из ЗР не сможет накапливаться в ТЦ (так как тот всё время сообщён с АТ1) и тем самым вызывать самопроизвольное торможение.Этим обеспечивается надёжность отпуска.
Служебное торможение:
1) Дополнительная разрядка ТМ в атмосферу:
При разрядке ТМ и камеры У4 темпом служебного торможения, воздух из УК через калиброванное отверстие 1, успевает перетекать в камеру У4 не вызывая перемещения вниз поршня 25 ускорителя экстренного торможения. При этом так же, понижается давление в МК.
Главный поршень 11, перемещается вниз под действием давления в ЗК и своим толкателем открывает клапан 12, дополнительной разрядки ТМ. Воздух из ТМ и МК начинает выходить в атмосферу АТ1 через открытый клапан 12, канал к, открытый клапан 27 и далее по каналам г и д. По каналу л, воздух частично попадает в ТЦ.
2) Начало наполнения ТЦ:
Происходит дополнительная разрядка ТМ, в результате чего главный поршень 11, продолжает перемещаться вниз. Полый стержень 9, отходит от уплотнения выпускного клапана 8 и сообщает ЗР и ЗК с ТЦ по каналу б, осевому каналу стержня 9, каналу г, открытому тормозному клапану 18 и каналу л. Одновременно с этим по каналу д, воздух поступает в камеру У2.
Когда давление в камере У2 повышается, поршень 5 перемещается вниз и закрывает клапан 27 ограничителя дополнительной разрядки, а резиновая манжета поршня 5, перекрывает калиброванное отверстие 6, изолируя от атмосферы канал д. В результате, дополнительная разрядка ТМ прекращается. Во время перемещения штока 28 вниз, его радиальные отверстия перекрываются резиновыми манжетами, разобщая ТМ с ЗР.
3) Завершение наполнения ТЦ:
По мере наполнения ТЦ, постепенно, через калиброванное отверстие 16, воздухом заполняется камера У1 переключателя режимов работы. На режиме «Д» за время повышения давления в камере У1, до величины уравновешивающей усилие пружины на поршень 15, переключателя режимов, происходит быстрое начальное наполнение ТЦ.
Когда давление воздуха на поршень 15 из камеры У1 уравновесит усилие пружины, тормозной клапан 18 закрывается. Дальнейшее наполнение ТЦ осуществляется через осевой канал тормозного клапана 18. На режиме «К», упорка 14 переключателя разворачивается на 90° (на картинке под 180°) и не позволяет перемещаться поршню 15 вправо. Поэтому тормозной клапан 18 остаётся постоянно открытым.
Наполнение ТЦ воздухом, продолжается до выравнивания давлений в камерах МК и ЗК, главного поршня. Из-за этого главный поршень 11, перемещается вверх под усилием пружины 13, и осевой канал полого стержня 9, перекрывается выпускным клапаном 8. Одновременно закрывается клапан 12 дополнительной разрядки ТМ. Наступает перекрыша.
Примечание: как видно, при дополнительной разрядке ТМ в атмосферу, воздух частично попадает в ТЦ, а это значит что шток ТЦ (или срабатывание повторителей при пневмоусилении), уже начнёт своё движение к прижатию колодок к колёсам. Тем самым, достигается наиболее быстрое распространение тормозной волны и уже начального тормозного эффекта в составе.
Перекрыша:
Как видно, практически тоже самое, что при статическом положении, за исключением утопленного вниз поршня ограничителя дополнительной разрядки ТМ и поршня переключателя режимов.
Примечание: если в этом положении распределителя выпустить воздух из ТЦ, то это приведёт к движению поршня ограничителя дополнительной разрядки ТМ вверх, тем самым ТМ и ЗР соединятся. Поршень переключателя режимов вернётся в исходное положение.
Отпуск:
1) Начало отпуска:
При повышении давления в ТМ, поршень 11 перемещается вверх, открывает выпускной клапан 8, который сообщает ТЦ с атмосферой АТ2 по каналам л, г и осевому каналу тормозного клапана 18 (на режиме «Д»). Время отпуска определяется размером поперечного сечения осевого канала, так как тормозной клапан 18, открывается только в конце отпуска, когда давление в камере У1 на поршень 15, станет меньше усилия пружины.
На короткосоставном режиме работы «К», упорка 14 переключения режимов устанавливается в положение, при котором она упирается в шток поршня 15. При этом тормозной клапан 18, будет открыт навсегда. Другими словами, на режима «К», переключателя режимов работы, при любом служебном торможении, он не играет никакой роли.
2) Завершение отпуска
Одновременно по каналу д, через открытый клапан 8, воздух выходит в атмосферу АТ2 из камеры У2. Поршень 5, перемещается вверх под усилием своей пружины, открывая манжетой, калиброванное отверстие 6, сообщая канал д с АТ1. Осевой канал штока 28, сообщает ТМ и ЗР, а клапан 27 ограничителя дополнительной разрядки ТМ, отходит от седла вверх. Начинается процесс зарядки ЗР и ЗК из ТМ, через фильтр 4.
Когда давления в ЗК и МК уравняются, главный поршень 11 переместится в первоначальное среднее положение, при котором выпускной клапан 8 закроется. Если к этому времени не произойдёт полного опорожнения ТЦ, то оставшееся давление воздуха, выйдет по каналу д, калиброванное отверстие 6 и АТ1.
При отпуске тормозов (особенно I положением ручки крана машиниста), давление в ТМ головной части поезда, становится близким к зарядному давлению в напорной магистрали локомотива, появляется «импульсная» сверхзарядка. Рассмотрим процесс зарядки ускорительной камеры и несрабатывание ускорителя экстренного торможения, при резком переходе от импульсной сверхзарядки, к давлению полученному в уравнительном резервуаре локомотива, после постановки ручки крана машиниста во II положение.
Когда большое давление от напорной магистрали локомотива поступает в камеру У4, клапан 23, сжимая большую пружину 21, опускается вниз вместе с полым штоком, который отходит от клапана 26. При этом осевой канал в штоке 24 открывается. В результате УК сообщается с камерой У4 не только через калиброванное отверстие 1, но и через осевой канал 24 большого сечения.
Не секрет, что давление напорной магистрали (особенно характерно это, для распределителей стоящих на локомотиве) установится и в УК. Когда машинист устанавливает ручку крана во II положение, то происходит резкий сброс импульсной сверхзарядки. Что бы поршень ускорителя не переместился при этом вниз, вызывая открытие срывного клапана, клапан 23, остаётся в нижнем положении сообщая УК с ТМ через свой осевой канал, до момента полного ухода импульсной сверхзарядки из ТМ. В процессе перехода со сверхзарядного давления, на нормальное зарядное, ни один чувствительный элемент прибора, не должен прийти в движение.
Экстренное торможение:
При разрядке ТМ темпом экстренного торможения (таким же темпом понижается давление в МК) воздух из УК, не успевает перетекать в камеру У4 ускорителя экстренного торможения, через калиброванное отверстие 1. Избыточным давлением из УК, поршень 25 ускорителя, перемещается вниз, открывая срывной клапан 19. Происходит дополнительная разрядка ТМ в атмосферу, через отверстия АТ3. Характерный кратковременный выброс воздуха. Так как давление в УК всё же уходит в ТМ, через калиброванное отверстие 1, то усилие пружины 22, преодолевает давление на поршень 25 из УК, тем самым он уходит вверх и закрывает срывной клапан 19.
При резком понижении давления в МК (то есть темпом экстренного торможения), главный поршень 11 перемещается вниз до упора. Далее происходит аналогичный процесс торможения, как и при служебном, только дополнительной разрядки ТМ через отверстие АТ1 не происходит. Главный поршень сразу открывает свой осевой канал, по которому воздух из ЗК и ЗР, бежит наполнять ТЦ, через режимное устройство. Работа режимного устройства «К» или «Д», описана в разделе «Служебное торможение» и ничем не отличается при экстренном. Поршень ограничителя дополнительной разрядки, уходит в низ практически сразу, так как в камеру У2 поступает большое давление из ЗК. Именно поэтому, процесс дополнительной разрядки ТМ, в этом случае, не происходит. Это делает ускоритель экстренного торможения.
Выключение ускорителя экстренного торможения (УЭТ):
Выключение УЭТ, осуществляется вращением переключателя 20, против часовой стрелки. Усилие пружины 21, на поршень 23 уменьшается. Под действием давления из камеры У4 на поршень 23, он опускается вниз и его полый шток отходит от клапана 26. Тем самым через полый шток поршня 23, осуществляется прямая связь УК и камеры У4, при любом режиме работы воздухораспределителя. Это значит, что при экстренном торможении, воздух из УК, будет успевать выходить в ТМ, через осевой канал поршня 23. Тем самым поршень УЭТ 25, не пойдёт вниз, так как будет отсутствовать разница давлений между камерами УК и У4.
Анализ
Рассматривая конструкцию и принцип работы данного прибора, можно выделить некоторые новшества и особенности, по сравнению с предшественником.
1) Дополнительная разрядка ТМ, осуществляется непосредственно в атмосферу, а не в камеру, как на ВР 292. Это лишает разрядки "затухания" процесса, из-за наполнения камеры дополнительной разрядки, что была на ВР 292.
2) При дополнительной разрядке ТМ, воздух частично попадает в ТЦ, что уже может вызвать движение рычажной передачи, или срабатывание повторителей, при пневмоусилении (вагоны с дисковыми тормозами и локомотивы).
3) Отсутствие такой неисправности, при которой ВР292 срабатывает на экстренное торможение, при служебной разрядке ТМ.
На этом типе ВР, УЭТ располагается отдельным элементом от главной части и его работа не зависит от движений главного поршня. Напомню, что на ВР 292, излом буферной пружины, в которую упирается магистральный поршень при служебном торможении, приводит к движению поршня до упора, тем самым вызывая срабатывание УЭТ, а следовательно сработают и все остальные ВР состава.
4) Дутьё клапана 8, если воздух будет проходить из ЗК в каналы д и г, не приведёт к самопроизвольному торможению, так как канал д, постоянно связан с атмосферой, через отверстие 6, ограничителя дополнительной разрядки. Но это будет справедливо, только если воздух будет успевать выходить в АТ1, через калиброванное отверстие ОДР 6. Другими словами, скорость протекания воздуха через калиброванное отверстие 6, должна быть равна скорости пропуска воздуха, неисправного клапана 8.
В случае очень сильного пропуска клапана 8, поршень 5 всё же опустится и перекроет АТ1. В этом случае самопроизвольное торможение неизбежно. Однако, если даже ТЦ наполнится, а поршень ограничителя дополнительной разрядки разобщит ТМ от ЗР, то давление в ЗР понизится на величину чувствительности главного поршня, так как давление в ЗК станет меньше МК. Главный поршень 11, уйдёт вверх и произойдёт процесс отпуска, описанный выше.
Достоинства и недостатки.
Несомненное достоинство данного ВР, перед предшественником 292, его клапанно-поршневая конструкция. Более высокий срок службы, при меньших затратах на обслуживание. Как уже упоминалось выше, дополнительная разрядка ТМ в атмосферу, а не в камеру (как на ВР 292). Это лишает процесс затухания, предварительно наполняет ТЦ, что способствует быстрому распространению тормозной волны и относительную равномерность наполнения ТЦ во всём составе.
Однако данный прибор, имеет один характерный недостаток, перед ВР 292 - он не поддерживает возможность стабилизации зарядки всех ЗР по составу поезда, независимо от длинны состава.
Напомним, что в магистральном поршне ВР 292, имеется кольцевой поясок, с отверстием 2.0 мм, играющий роль, так сказать "запорного клапана высокого давления". В приборах, которые находятся в голове состава, при отпуске, из-за более высокого давления, магистральный поршень, упирается во втулку золотниковой камеры, тем самым перекрывая зазор между пояском и стенкой втулки. Воздух из ТМ, будет проходить через три отверстия по 1.25 мм, а далее только через отверстие в пояске 2.0 мм. А в хвостовой части поезда, из-за слабого притока отпускного импульса давления, магистральный поршень, не дойдёт до упора во втулку камеры, тем самым оставляя доступ воздуха полностью, через три отверстия по 1.25 мм. Этим достигается равномерная зарядка всех ЗР состава поезда. В случае частых, повторных, регулировочных торможений, ТЦ будут наполняться практически одинаковыми порциями воздуха на составе.
Но ВР 242, такого "запорного клапана" не имеет! А ЗР всегда заряжается из ТМ (через хвостовик клапана ОДР), через калиброванное отверстие. Это неблагоприятно сказывается на зарядке ЗР по составу. А в случае частых, повторных торможений, ТЦ поезда будут хаотично наполняться разными порциями воздуха, что будет приводить к продольным реакциям по поезду и ухудшению плавности торможения. Поэтому для более совершенной конструкции ВР 242, необходимо внедрить такой клапан, в цепь зарядки ЗР, от ТМ. Но будут ли заниматься этой проблемой на МТЗ "Трансмаш", остаётся только гадать.
