Подвижной
состав метрополитена
Вагоны типа Д
Глава XII
ПРИБОРЫ
ПНЕВМАТИКИ
73. Спецификация пневматического оборудования
Из пневматического оборудования на вагонах Д по сравнению с вагонами Г применены новые типы лишь мотор-компрессора, тормозных цилиндров, реле давления и междувагонных соединений воздуховодов напорной и тормозной магистралей. Остальное пневматическое оборудование осталось без изменения. Поэтому описание приборов пневматики, за исключением новых, дается в краткой форме.
Спецификация пневматического оборудования вагона Д приведена в табл. 28. Расположение пневматического оборудования на раме кузова показано на рис. 126, а в пассажирском помещении и в кабине машиниста – на рис. 127.
74. Мотор-компрессор
Для вагонов Д предусматривается применение компрессора с производительностью примерно 400-450 л/мин с весом 0,6-0,75 кг/л. Этот мотор-компрессор должен устанавливаться с 1958 г.
В настоящее же время используется компрессор типа Э-300, с мотором ДК-407А, применяемый на трамвайных вагонах.
Мотор-компрессор Э-300 одноступенчатый и имеет данные, приведенные в табл. 29.
Общий вид мотор-компрессора Э-300 приведен на рис. 128.
Корпус компрессора отлит из чугуна. Он имеет три точки для крепления на вагоне.
Вместе к корпусом отлиты и цилиндры, в которые устанавливаются сменные рубашки. С торцов цилиндров укреплена чугунная клапанная коробка с четырьмя клапанами.
Коленчатый вал компрессора изготовлятся из Ст. 5. Вал закрепляется в корпусе на скользящих подшипниках, заливаемых баббитом.
Поршни, уплотнительные кольца и шатуны изготовляются из чугуна. Подшипники шатунов бронзовые.
Мотор сериесный, закрытого типа, не вентилируемый, с консольным креплением якоря на конце вала компрессора.
Якорь и коллектор собираются на стальной коробке.
Лобовые части обмотки якоря укладываются на пропитанный прессшпан и укрепляются с каждой стороны бандажной проволокой. Такой же проволокой закрепляется по краям и пазовая часть обмотки. Чехлы из сурового полотна, которыми покрываются лобовые части обмотки, закрепляются бечевкой.
В пазовой части обмотка изолируется от железа пропитанным прессшпаном. Коллекторные пластины изолируются друг от друга миканитом толщиной 0,8 мм, а от коробки и нажимной шайбы – миканитовыми конусами и цилиндром. Закрепляются коллекторные пластины гайкой. Собранный якорь с коллектором подвергают динамической балансировке.
Остов мотора – из стального литья, цилиндрической формы со стенками толщиной в средней части 17 мм. Со стороны, противоположной коллектору, остов мотора двумя болтами и двумя шпильками М16 прикрепляется к корпусу компрессора.
С другой стороны остов закрывается крышкой, на которой имеется открывающийся лючок для осмотра коллектора.
Из остова мотора выходят два провода марки ПМУ 6 мм2 длиной по 1 м.
Работа компрессора Э-300 в условиях метрополитена оказалась малоудовлетворительной. Действительная производительность его не превышает 280 л/мин, вследствие чего время зарядки магистралей сжатым воздухом доходит до 13-14 мин, а в процессе работы компрессор включается чайте, чем это для него допустимо. Кроме этого, наблюдаются большие утечки смазки.
Мотор ДК-407А также мало пригоден для условий метрополитена, так как он рассчитан на 550 в, а в действительности работает при напряжении 825 в. Это увеличивает скорость вращения, напряжение между коллекторными пластинами и потери в машине. Принятый для вагонов Д новый мотор-компрессор ЭК-4, общий вид которого приведен на рис. 129, имеет следующие данные:
Эффективная производительность – 400 л/мин
Скорость вращения коленчатого вала – 342 об/мин
Количество ступеней сжатия – 1
Рабочее противодавление – 8 ат
Количество цилиндров – 2
Диаметр поршня – 112 мм
Ход поршня – 91 мм
Габаритные размеры – 963x570x427 мм
Вес компрессора – 100 кг
Температура перегрева при длительной работе с 50%-ным режимом и противодавлением – 6,5-8 ат:
клапанной коробки – 140°, установившаяся
цилиндра – 60°, установившаяся
При часовом режиме перегрев:
клапанной коробки – до 180°
цилиндра коробки – 85°
Для компрессора применен мотор ДК-408В, рассчитанный на напряжение 825 в, с потребляемой мощностью 3,75 квт при токе 4,8 а. Скорость вращения якоря 1230 об/мин.
Компрессор имеет один двухцилиндровый блок, который вместе с клапанной коробкой прикрепляется к картеру. В картере на двух шарикоподшипниках устанавливается коленчатый вал с двумя шатунами и двумя поршнями. Конец коленчатого вала выходит в боковую полость картера и с помощью зубчатой передачи соединяется с валом мотора.
Зубчатая передача двухступенчатая, с общим передаточным числом 3,6.
Мотор закрытый с последовательным возбуждением с четырьмя главными полюсами, дополнительных полюсов не имеет. Щеткодержателей 2.
Якорь мотора имеет две опоры: со стороны коллектора – на шарикоподшипнике, который одновременно фиксирует вал в продольном направлении, и с другой стороны – на роликоподшипнике. Уплотнения подшипников канавочные. Изоляция якоря и катушек полюсов – класса А.
Остов мотора имеет фланец, которым крепится к корпусу компрессора.
Мотор собирается отдельно от компрессора и является самостоятельным агрегатом. Вес мотора 168 кг.
Мотор-компрессор ЭК-4 подвешивается на раме кузова в трех точках: одна точка – на крышке корпуса компрессора, а две другие – на корпусе мотора.
75. Реле давления
Реле давления (рис. 130) при поступлении в него сжатого воздуха определенного давления (из воздухораспределителя или от прибора замещения) открывает проход воздуху из вспомогательного резервуара в тормозные цилиндры 1-й тележки. При выравнивании давления реле закрывает этот проход.
Реле давления состоит из корпуса 1, диафрагмы 2 с зажимами, крышки 3, седла 4, клапана 5 с резиновым уплотнением, пружины 6, сальника 7, гайки 8, колпачка 9.
Корпус 1 литой из чугуна. Он имеет в средней части форму двухступенчатого цилиндра, оканчивающегося вверху квадратным фланцем, к которому сбоку прилит другой круглый фланец под прямым углом к первому. Сверху на корпусе сделаны расточки под диафрагму и ее нижний зажим. Внизу цилиндрическая часть корпуса оканчивается внутренней резьбой 2М 36 х 2.
В квадратном фланце корпуса по углам сделаны четыре отверстия для прикрепления крышки, а круглый фланец, которым реле приваливается к опорной плите на раме кузова, имеет три отверстия для крепления реле и три выводных воздушных канала А, Б и В. Резиновая диафрагма 2, в которую для прочности запрессованы две хлопчатобумажные прокладки, зажимается по периметру между корпусом и крышкой 3 и в средней части между зажимами – нижним латунным 10 и верхним стальным 11. При прогибе диафрагмы нижний зажим скользит в расточке корпуса. Снизу к нижнему зажиму прикреплена винтом 12 резиновая шайба 13 уплотнения клапана.
Крышка литая из чугуна и имеет небольшую выпуклость для создания наддиафрагменной полости, сообщающейся через отверстие в диафрагме с каналом А корпуса. Крышка прикрепляется к корпусу четырьмя болтами 14 и при этом зажимает диафрагму.
Латунное седло 4 впрессовывается в корпус снизу до упора в буртик. Внизу седло имеет специальную кромку для посадки на нее резинового уплотнения клапана.
Клапан 5 представляет собой латунный полый стержень, имеющий в верхней части трехзубое сечение для направления его при движении в отверстии седла. Через впадины между зубьями поддиаф-рагменная полость Б1 может сообщаться с полостью B1 при отжатии резинового уплотнения 15 от седла вниз. Под трехзубым сечением стержень клапана имеет буртик и резьбу, на которую навернут стальной клапан 16 со вставленной в него резиновой шайбой уплотнения 15. Для предотвращения отвертывания клапана в качестве контргайки ставится кольцо 17.
В нижней части клапан имеет гладкий цилиндрический участок под сальник 7, представляющий собой резиновую манжету, зажатую между направляющей втулкой 18 и гайкой 8. На направляющую втулку опирается пружина 6, которая снизу прижимает клапан к седлу и одновременно к уплотнению в нижнем зажиме диафрагмы. Гайка ввертывается в резьбу корпуса и несколько выступает из него для размещения колпачка 9 с отверстиями, сообщающими внутреннюю полость стержня клапана с атмосферой.
Реле давления работает следующим образом. При сработке на торможение воздухораспределителя или прибора замещения воздух одновременно с наполнением тормозных цилиндров 2-й тележки поступает через каналы А и А1 в наддиафрагменную полость и отжимает вниз диафрагму, а вместе с ней и стержень клапана. Пружина сжимается и клапан отделяется от седла, открывая проход воздуху из полости B1 (соединенной через канал В с вспомогательным запасным резервуаром) в полость Б1, откуда он через канал Б поступает в тормозные цилиндры 1-й тележки.
Как только давление под диафрагмой, а значит и в тормозных цилиндрах 1-й тележки станет равным диктующему давлению в наддиафрагменной полости, клапан вместе с диафрагмой под действием пружины поднимется вверх и прекратит дальнейшее поступление воздуха под диафрагму. При наличии утечек этот процесс соответственно повторяется, восполняя утечки.
При отпуске тормозов 2-й тележки сжатый воздух уходит из наддиафрагменной полости. Тогда диафрагма под действием имеющегося давления воздуха снизу приподнимается над стержнем клапана, который остается на месте прижатым пружиной к седлу. В образовавшуюся щель воздух выходит в атмосферу через полый стержень клапана и отверстия в колпачке.
Недостатками реле давления являются некоторое запаздывание (на 0,3-0,4 сек) в его работе и занижение им давления воздуха (на 0,2-0,3 ат) в тормозных цилиндрах 1-й тележки по сравнению с тормозными цилиндрами 2-й тележки.
76. Тормозные цилиндры
Тормозной цилиндр (рис. 131) имеет поршень диаметром 150 мм с максимально возможным ходом 140 мм. Корпус цилиндра – облегченный сварной, составленный из обечайки 1, фланца 2 и донышка 3.
После сварки корпус подвергается нормализации с целью снижения остаточных напряжений и затем проходит механическую обработку. При этом толщина обечайки не должна получаться менее 4 мм.
В днище сделана резьба диаметром 3/4", в которую ввертывается штуцер воздухопровода.
Поршень цилиндра 4 штампованный из листовой стали 20 толщиной 4 мм. К нему приваривается бобышка 5 для опоры сферического хвостовика штока 6. Бобышка имеет наружный диаметр 51,6 мм и резьбу, на которую навертывается наконечник 7 трубы 8 штока, зажимая кольцом 9 его сферическую головку. Наконечник во избежание самоотвертывания оканчивается выточенной из его тела самотормозящей пружиной 10 прямоугольного сечения с внутренним диаметром 51 мм, точно пригнанным по наружному диаметру бобышки поршня.
Поршень имеет кожаное уплотнение в виде манжеты 11, закрепляемой на шпильках 12 при помощи нажимного кольца 13. Манжета прижимается к обечайке пружинной шайбой 14.
Внутрь цилиндра вставляется возвратная пружина 15 из проволоки диаметром 1 мм, имеющая 17,5 рабочих витков. Цилиндр закрыт штампованной крышкой 16, прикрепляемой четырьмя винтами 17 М8 к фланцу корпуса через кольцевую прокладку 18.
На патрубке, приваренном снаружи к крышке, установлены сетки фильтра 19 с промасленной волосяной набивкой 20 между ними, которая необходима для устранения компрессии воздуха при движении поршня и предотвращения попадания пыли в цилиндр.
С торца крышки над трубой ставится сальник из войлочного уплотнения 21, закрепляемого упорным кольцом 22 и крышкой 23 на четырех болтах 24. Шток 6 оканчивается головкой 25 в виде вильчатой проушины с отверстием, армированным втулками, под валик диаметром 23 мм для соединения с концевым вертикальным рычагом тормоза. Головка соединяется со штоком при помощи штифта 26, расклепываемого по концам.
Кожаная манжета, внутренняя поверхность цилиндра и шаровой конец штока должны быть смазаны техническим вазелином ГОСТ 782-47. После разгонки поршня лишняя смазка со стенок цилиндра должна быть удалена.
77. Кран машиниста и золотниково-питательный клапан
Кран машиниста (рис. 132) системы Вестингауза – не прямодействующий, золотниково-поршневой. Его чугунный корпус объединяет две камеры. В одной из них имеется круглый золотник 4, в другой – уравнительный поршень 11, делящий эту камеру на две части: надпоршневую и подпоршневую.
Уравнительный поршень снабжен уплотнительным кольцом и имеет седло стержня 13, служащее выпускным клапаном. Сквозь крышку первой камеры проходит стержень 5, который своим концом входит в выемку золотника, а на верхнем конце имеет ручку 6. Поворотом ручки осуществляется повороти золотника, который при этом соответственно открывает или закрывает те или иные каналы и выемки в зеркале корпуса.
Зеркало имеет следующие каналы и выемки: сквозное отверстие, сообщающееся с полостью прилива для присоединения к тормозной магистрали, с подпоршневой камерой и каналом золотниково-питательного клапана; сквозное отверстие, имеющее небольшую выемку в виде дугообразной канавки, сообщающееся с атмосферой; три отверстия, соединяющиеся через общую полость с надпоршневой камерой и с каналом прилива для присоединения уравнительного резервуара; отверстие, ведущее в канал к золотниковопитательному клапану; две выемки для сообщения между собой каналов и выемок золотника, когда он лежит на зеркале.
Надпоршневая камера сообщается с уравнительным резервуаром, а подпоршневая – с тормозной магистралью.
При служебном торможении кран, совмещая соответствующие окна и каналы золотника и зеркала, выпускает воздух из уравнительного резервуара. Вследствие этого поршень 11 поднимается, выпуская воздух из тормозной магистрали через седло клапана, до тех пор, пока давления над поршнем и под ним уравняются. При экстренном торможении тормозная магистраль сообщается с атмосферой непосредственно через золотник.
Кран имеет пять положений, работа тормоза при которых рассмотрена в § 69.
К крану машиниста прикреплен золотниково-питательный клапан, являющийся редуктором, способным поддерживать постоянное давление 5-5,2 ат в тормозной магистрали независимо от питающего давления в напорной магистрали. В клапане имеются две части – верхняя и нижняя, исполняющие каждая свою функцию.
Верхняя часть с поршнем и золотником, сообщенная с напорной магистралью, может перепускать сжатый воздух в нижнюю полость, которая ведет в тормозную магистраль через небольшой зазор у поршня (при малых утечках воздуха из тормозной магистрали) или через окно под золотником (при большом расходе воздуха в тормозной магистрали).
Нижняя часть имеет клапан, диафрагму и пружину, которая регулируется на требуемую величину давления. Пружина, нажимая на диафрагму с одной стороны, открывает клапан, а давление воздуха, действуя на диафрагму с другой стороны, по достижении определенной величины, несколько превышающей силу пружины, сожмет ее и закроет клапан. Таким образом верхняя часть производит впуск воздуха, а нижняя регулирует его величину, причем работа обеих частей связана между собой.
Золотниково-питательный клапан установлен на вагоне также в качестве редуктора для питания магистралей приборов управления, тормоза замещения и дверной пневматики.
78. Воздухораспределитель 75М системы Матросова
Тормозной воздухораспределитель 75М (рис. 133) подает сжатый воздух в тормозные цилиндры при пневматических торможениях: служебном – полном и ступенчатом; экстренном – от крана машиниста, от стоп-крана и при обрыве поезда; автостопом. В случае наличия утечки воздуха воздухораспределитель при любом из указанных торможений обеспечивает подпитку тормозных цилиндров.
Воздухораспределитель работает под контролем авторежима таким образом, что величина давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах зависит от нагрузки вагона. Воздухораспределитель осуществляет также полный или ступенчатый отпуск тормоза.
Воздухораспределитель состоит из трех основных частей: главной Г, магистральной М и уравнительной У. Каждая часть имеет свой поршень и золотник, в зависимости от перемещения которых происходит то или иное действие воздухораспределителя. Кроме этих частей, воздухораспределитель имеет дополнительный рабочий резервуар объемом 9,5 л, с которым он совместно подвешивается на раме кузова.
При 1-м и 2-м положениях крана машиниста воздухораспределитель осуществляет зарядку сжатым воздухом рабочего и запасного резервуаров в течение 90-130 сек и, сообщая тормозные цилиндры с атмосферой, обеспечивает отпуск тормоза. Этим тормоз подготовляется к действию.
При 3-м положении крана машиниста (перекрыша) прекращается подпитка тормозной магистрали воздухом из напорной магистрали. Вследствие утечек давление в тормозной магистрали начнет падать, но торможения при этом не должно произойти, так как темп падения давления не будет превышать 1 ат в течение 2,5-3 мин.
При таком темпе воздух из рабочего и запасного резервуаров через калиброванные отверстия в воздухораспределителе, служившие для зарядки, будет лишь уходить обратно в магистраль, уравнивая давления по обе стороны главного и магистрального поршней.
При 4-м положении крана машиниста осуществляется ступенчатое или полное служебное торможение, в зависимости от величины разрядки магистрали. При этом воздухораспределитель сработает, так как темп снижения давления в тормозной магистрали будет не менее 1 ат в 20 сек, а выход воздуха из подпоршневых камер через калиброванные отверстия будет происходить медленнее.
Ступень торможения осуществляется следующим образом. Вследствие падения давления в камере над магистральным поршнем 1, он под действием оставшегося снизу давления воздуха переместится вверх, сначала на некоторую величину, и перекроет калиброванное отверстие во втулке. Затем магистральный поршень продолжает движение вместе с золотником до положения, когда указанные давления уравняются. Золотник расположится над каналами так, что произойдет дополнительная разрядка магистрали частично в тормозные цилиндры, а частично в атмосферу, что ускорит процесс торможения.
Кроме того, в камере над главным поршнем произойдет понижение давления. Тогда главный поршень 8 под действием оставшегося снизу давления воздуха также переместится на некоторую величину вверх, перекрыв свое калиброванное отверстие зарядки.
Поршень при помощи наклонных пазов в его штоке переместит вправо горизонтально расположенный главный золотник 6. Каналы главного и уравнительного золотников расположатся так, что прекратится дополнительная разрядка магистрали в атмосферу, а воздух из запасного резервуара быстро наполнит тормозные цилиндры и камеру слева от уравнительного поршня 10.
Последнее вызовет перемещение вправо уравнительного поршня вместе с уравнительным золотником 5 и сжатие режимных пружин 11 до положения, когда их сила уравняет давление воздуха. Теперь смещение уравнительного золотника в сторону от каналов главного золотника разобщит запасный резервуар от тормозных цилиндров и прекратит подачу воздуха в них по достижении определенного давления.
В случае завышения давления в тормозных цилиндрах уравнительный золотник сместится дальше настолько, что сообщит их с атмосферой, сбросит излишек давления и вернется обратно в положение перекрыши.
Таким образом, в воздухораспределителе автоматически, путем уравнивания давлений, устанавливается требуемая ступень торможения под контролем авторежима, который своим стержнем через стакан 12 изменяет силу нажатия малой пружины.
Полное служебное торможение осуществляется таким же образом, как и в описанном выше случае, только при нем ходы магистрального поршня с золотником, главного поршня с золотником и уравнительного поршня с золотником будут несколько большими. При этом запасный резервуар через обратный клапан получает подпитку из магистрали, что обеспечивает неистощимость, тормоза.
При 5-м положении крана машиниста или других видах экстренного торможения происходит резкая и быстрая разрядка тормозной магистрали. Магистральный поршень со своим золотником и главный поршень быстро перемещаются в крайние верхние положения, и воздух из запасного резервуара заполняет тормозные цилиндры через каналы в главном и уравнительном золотниках, расположенных так же, как и при полном служебном торможении. При экстренных или автостопном торможениях тормозная магистраль разряжается до нуля и поэтому не будет происходить подпитка запасного резервуара.
Таким образом, все виды торможения через воздухораспределитель осуществляются путем разрядки тормозной магистрали, в результате которой происходит наполнение тормозных цилиндров сжатым воздухом из своего источника – запасного резервуара.
Отпуск тормоза получается в результате восстановления давления в тормозной магистрали. При этом воздух попадет в камеру над магистральным поршнем и опустит его в крайнее нижнее положение. Произойдет зарядка золотниковой камеры и полости над главным поршнем, который также опустится в крайнее нижнее положение. Главный золотник займет исходное положение зарядки и отпуска, при котором тормозные цилиндры сообщаются с атмосферой, произойдет отпуск тормоза, а также зарядка запасного резервуара.
Ступенчатый отпуск осуществляется путем частичного повышения давления в тормозной магистрали; при этом поршни и золотники воздухораспределителя занимают промежуточные положения.
В нижней части воздухораспределителя под главным поршнем установлен диафрагменный клапан облегченного отпуска, который регулируется так, что он может выпускать из рабочего резервуара воздухораспределителя в атмосферу избыточное давление воздуха свыше 4,6 ат. Этим клапан ускоряет отпуск тормоза, так как требуется более низкое давление для зарядки рабочего резервуара, чем для тормозной магистрали и, кроме того, предотвращает перезарядку рабочего резервуара воздухораспределителя при отпуске.
Отпуск тормоза может быть также произведен путем непосредственного выпуска сжатого воздуха из запасного резервуара (к, вместе с ним, из тормозных цилиндров) в атмосферу через двойной выпускной клапан. Последний прикреплен к воздухораспределителю, а привод к нему осуществляется вручную через посредство тросиков с рукоятками, выведенных с правой и левой сторон кузова под рамой.
79. Электропневматический авторежим
Авторежим (рис. 134) обеспечивает одинаковую величину как ускорения, так и замедления вагона, независимо от его нагрузки.
Под воздействием авторежима, в зависимости от просадки люлечных рессор вагона под нагрузкой, изменяются величины давления воздуха, подаваемого воздухораспределителем в тормозные цилиндры при пневматических служебном, экстренном и автостопном торможениях, а также величина тока уставки реле ускорения (торможения).
Авторежим состоит из корпуса, в котором установлена подвижная головка, перемещающаяся сверху вниз. Головка через пружину передает движение штоку с поршнем. В поршне имеется небольшое калиброванное отверстие, которое путем демпфирования воздуха из подпоршневой в надпоршневую полости несколько замедляет перемещение штока при устойчивом нажатии пружины сверху и делает шток нечувствительным к кратковременным колебаниям рессор при движении вагона.
В средней части штока имеется клинообразная выемка, которая своей наклонной плоскостью при перемещении штока воздействует на тягу к режимной упорке воздухораспределителя и устанавливает ее в определенное положение. Со стороны, противоположной выемке, на штоке сделана зубчатая рейка, при помощи которой поворачивается текстолитовая шестеренка.
В корпусе авторежима имеется камера электрической части, в которую устанавливается изоляционная панель. На ней с лицевой стороны укреплены 9 неподвижных контактов, по которым перемещается рычажок с подвижным контактом, установленный на оси шестеренки. С тыльной стороны панели крепятся две трубки сопротивлений ТС-150. Каждая трубка имеет по три промежуточных вывода. Трубки между собой соединяются последовательно. Взводные концы сопротивлений крепятся к восьми неподвижным контактам. К девятому неподвижному контакту присоединяется провод от авторежимной катушки реле ускорения.
80. Дверной воздухораспределитель и дверные цилиндры
Дверной воздухораспределитель ДВР (рис. 135) производит подачу сжатого воздуха в дверные цилиндры по обе стороны поршней последних, чем осуществляется открывание и закрывание створок задвижных дверей пассажирского помещения. Управление дверным воздухораспределителем производится выключателями из кабины машиниста или непосредственным нажатием на кнопки электромагнитных вентилей ДВР.
Корпус ДВР имеет два цилиндра. В каждом из них по бронзовым втулкам перемещаются дифференциальные поршни с золотниками. Цилиндры имеют крышку, к которой прикреплены три электромагнитных вентиля (I, II и III) выключающего типа. Весь ДВР крепится через уплотнительную прокладку к специальной привалочной плите, к которой подведены воздухопроводы дверной магистрали.
При отсутствии питания катушек вентилей их клапаны под воздействием пружин находятся в верхнем положении. Сжатый воздух заполняет золотниковые камеры между дифференциальными партиями и наружные полости малого и большого поршней, что уравновешивает их в обоих цилиндрах.
При возбуждении катушки вентиля I его клапан опустится, перекроет доступ сжатого воздуха в наружную полость малого поршня одного из цилиндров и сообщит ее с атмосферой.
Равновесие дифференциального поршня цилиндра нарушится и он переместится в сторону малого поршня вместе с золотником, который сообщит заднюю полость дверных цилиндров с атмосферой, а переднюю сообщит с золотниковой камерой; в нее поступит сжатый воздух и двери одной стороны вагона откроются. То же самое произойдет с другим цилиндром при возбуждении катушки вентиля // для дверных цилиндров другой стороны вагона.
При возбуждении катушки вентиля III произойдет обратное перемещение дверных створок благодаря тому, что при этом клапан вентиля сообщит с атмосферой наружные полости больших поршней цилиндров. Независимо от наличия воздуха в наружных полостях малых поршней дифференциальные поршни вследствие разности давления вместе с золотником переместятся в сторону большого поршня. При этом золотники выпустят воздух в атмосферу из передней полости дверных цилиндров, наполнят сжатым воздухом их заднюю полость и двери закроются.
Такое же действие происходит при нажатии на кнопки вентилей вручную.
Приведенный в действие вентиль I открывает левые двери, вентиль II – правые двери. Приведенные в действие вентиль III или одновременно вентили I и II – закрывают двери вагона.
Дверной цилиндр, производящий открытие и закрытие створки задвижных дверей от действия сжатого воздуха, имеет диаметр поршня 36 мм и длину его вместе с наконечниками свыше 700 мм. К поршню присоединен длинный шток, оканчивающийся проушиной для подсоединения к дверной створке. В месте выхода из цилиндра шток проходит через резиновый сальник.
Для смягчения удара в конце хода при открывании дверной створки снаружи на шток надета буферная пружина, а для смягчения удара створок друг о друга в конце хода при закрывании дверей к поршню прикреплена другая короткая пружина, установленная внутри цилиндра. Трущиеся поверхности штока и втулки сальника покрываются смазкой через специальную масленку, расположенную в переднем наконечнике.
Кожаные или резиновые манжеты поршня вместе с внутренней поверхностью цилиндра также смазываются. При недостаточности смазки ход поршней и штоков в сальниках затруднен, отчего движение дверных створок замедляется.
Регулировка скорости движения дверей при их открывании и закрывании производится изменением проходного сечения катарактных клапанов, через которые сжатый воздух поступает в дверной цилиндр и выходит в атмосферу. Катарактные клапаны установлены на трубопроводе к дверным цилиндрам и расположены под сиденьями диванов.
81. Универсальный автоматический выключатель автостопа и автоматический выключатель торможения
Универсальный автоматический выключатель автостопа УАВА (рис. 136) предназначен для отключения тяговых двигателей при автостопном торможении, а также для отключения срывного клапана автостопа от тормозной магистрали при необходимости выключить систему автостопа.
УАВА состоит из трех частей: основания, выключательного клапана и контактной части. Каждая из этих частей исполняет свою функцию: основание, работая на напорно-эжекторном принципе, перепускает воздух для размыкания контактной части автоматически только при автостопном торможении, но не при служебном или экстренном. Выключательный клапан производит отключение системы автостопа по желанию машиниста в случае необходимости.
Для управления отключением на приборе имеется специальная рукоятка, запираемая стопором и контрольным стержнем.
При временном отключении УАВА (для проследования поездом запрещающего показания светофора по разрешению, в соответствии с Правилами технической эксплуатации) рукоятка переводится во 2-е положение и удерживается в нем легким нажатием руки, после чего под действием пружины может быть возвращена в исходное 1-е положение. При длительном отключении УАВА (в средних вагонах поезда или при неисправности автостопной системы) рукоятка переводится в 3-е положение и удерживается в нем стопором.
Как в первом, так и во втором случаях необходимо предварительно снизить давление в тормозной магистрали до 3,5 aт (разрядить на 1,5 aт), иначе клапан под действием воздуха не сядет на седло и не отключит тормозную магистраль от срывного клапана автостопа.
Для восстановления контактной части после сработки УАВА необходимо открыть верхнюю крышку и опустить толкатель вниз вместе с контактами, где они снова замнут цепь управления и позволят привести поезд в движение.
Автоматический выключатель торможения АВТ предназначен для исключения совместного действия электрического и пневматического тормозов.
В случае завышения давления в тормозных цилиндрах вагона от пневматического тормоза АВТ размыкает электрическую цепь управления.
Чугунный корпус АВТ состоит из двух частей. Внутри его помещены поршень с резиновой манжетой и шток с укрепленной на нем при помощи регулировочной гайки пружиной. Под действием пружины шток с поршнем устанавливается в крайнее нижнее положение, при котором имеющийся на верхней части штока подвижный мостиковый контакт замыкает два неподвижных контакта на изоляционной панели вверху корпуса. Электрическая часть АВТ для предохранения от попадания пыли и влаги закрывается крышкой.
При любом пневматическом торможении сжатый воздух, поступающий в тормозные цилиндры, попадает также под поршень АВТ Если давление воздуха в тормозных цилиндрах превысит силу регулировочной пружины, то поршень со штоком преодолеет ее действие и поднимется в крайнее верхнее положение, чем вызовет размыкание контактов.
При понижении давления в тормозных цилиндрах пружина опустит поршень со штоком в крайнее нижнее положение и контакты замкнутся.
Недостатком существующей конструкции АВТ является неудобный доступ к пружине, поскольку она находится внутри корпуса.
82. Клапаны
Срывной клапан автостопа (рис. 137) автоматически разряжает тормозную магистраль поезда при проезде головной кабиной запрещающего показания светофора и тем самым производит экстренное торможение поезда. Для этого светофоры оборудованы путевыми шинами, которые при запрещающем показании светофора занимают вертикальное положение, обеспечивая поворот скобы срывного клапана автостопа на движущемся составе.
Скоба клапана, поворачивающаяся на валике, расположена в нижней части корпуса срывного клапана. Она удерживается в нормальном (вертикальном) положении двумя оттяжными пружинами.
Внутри корпуса помещается клапан, который сверху прижимается пружиной к седлу и тем самым удерживает сжатый воздух тормозной магистрали от выхода в атмосферу. Снизу клапан имеет
стержень для поджатия его эксцентриком, а сверху – развитый поршень, сквозь небольшие отверстия в котором сжатый воздух тормозной магистрали поступает из подпоршневой полости в над-поршневую.
При наезде на путевую шину автостопа скоба поворачивается на угол 25-30°. При этом выступ эксцентрика приподнимает стержень клапана вместе с поршнем и сжатый воздух из тормозной магистрали устремляется в атмосферу. Несмотря на то, что скоба под действием оттяжных пружин вернется в исходное вертикальное положение, клапан при этом не закроется. Воздух из надпоршневой камеры будет отсасываться более интенсивно, и создавшимся вследствие этого воздушным подпором поршня клапан будет удерживаться в приподнятом положении почти до полной разрядки тормозной магистрали.
При отклонении скобы в обратную (нерабочую) сторону клапан не срабатывает, так как форма эксцетрика обеспечивает его действие только в одну сторону. Скоба может быть отведена в нерабочую сторону и подвешена на крючок, что делается для отключения системы автостопа на средних вагонах состава.
Предохранительный клапан устанавливается около главного резервуара на напорной магистрали и предназначен для выпуска избыточного воздуха при завышении давления в магистрали в случае неисправности регулятора, отключающего компрессор.
Предохранительный клапан состоит из корпуса, самого клапана и пружины, прижимающей клапан к седлу. Под клапан подводится сжатый воздух. При превышении давлением воздуха усилия, создаваемого пружиной, клапан приподнимается и через отверстие в корпусе выпускает воздух в атмосферу.
Клапан регулируется на 9 aт.
Переключательный клапан (рис. 138) устанавливается в местах воздухопровода, где в одну и ту же магистраль воздух может подаваться поочередно от двух источников – то от одного, то от другого. Переключательный клапан открывает в магистраль доступ воздуха от источника с более высоким давлением, одновременно прекращая связь с другим источником.
Клапан – поршневого типа; он состоит из корпуса, в котором перемещается поршень, имеющий на своих торцах уплотнительные резиновые прокладки для посадки на седла.
Всего на вагоне установлены два переключательных клапана: один – отделяющий вентиль замещения №1 от вентиля замещения №2; другой – отделяющий приборы замещения от воздухораспределителя.
Двойной выпускной клапан (рис. 139), устанавливаемый на дополнительном (рабочем) резервуаре воздухораспределителя, служит для отпуска тормозов вручную путем выпуска через него воздуха из дополнительного и запасного резервуаров.
Клапан имеет рычажок, к которому присоединены тросики от рукояток, расположенных под рамой кузова с правой и левой сторон вагона. При натяжении тросика рычажок поворачивается вокруг одной из точек его крепления и поджимает снизу стержень одного из двух клапанов, прижатых изнутри пружинами и давлением воздуха.
При нажатии на стержень клапан поднимается над седлом и открывает выход воздуху в атмосферу, осуществляя отпуск тормоза. При отпущенном тросике пружины обратно прижимают клапаны к седлам, прекращая выпуск воздуха.
Обратный клапан предназначен для пропуска сжатого воздуха только в одном направлении для сохранения накопленного давления.
Обратный клапан состоит из корпуса и стакана клапана, который перемещается в направляющих и садится на седло Поднятие клапана над седлом может происходить только при наличии давления сжатого воздуха под седлом определенной величины.
На вагоне установлены три обратных клапана: один 1 1/4" в напорной магистрали перед главным резервуаром и два 1/2" –перед резервуаром цепи управления и резервуаром к реле давления. Таким образом в случае отсутствия подпитки или повреждения питающей магистрали воздух в резервуарах будет сохранен.
Электроблокировочный клапан (рис. 140) служит для пневматического торможения и отпуска (помимо тормозного воздухораспределителя) при истощении или несработке электрического тормоза.
Электроблокировочный клапан состоит из двух частей – пневматической и электрической. Пневматическая часть представляет собой чугунный корпус, в котором помещены два дифференциальных поршня, соединенных между собой стальным штоком. Между заплечиками штока установлен латунный золотник, перемещающийся совместно с поршнями. К пневматической части клапана через переходную плиту крепится электропневматический вентиль выключающего типа.
При невозбужденной катушке вентиля сжатый воздух через нижний клапан вентиля и канал К. поступает в наружную полость большого поршня (камера Р), а через отросток В – в золотниковую камеру. В наружную полость малого поршня воздух не поступает.
За счет разности давлений дифференциальные поршни вместе с золотником находятся в крайнем левом положении (в сторону малого поршня) и выемка золотника сообщит тормозные цилиндры через камеру Н с атмосферой.
При возбуждении катушки вентиля камера Р сообщится через канал К и верхний клапан вентиля с атмосферой. Разность давлений на большой и малый поршни со стороны золотниковой камеры переместит поршни вместе с золотником в крайнее правое положение (в сторону большого поршня). Золотник закроет атмосферное отверстие, а сжатый воздух из камеры В поступит в камеру Н и оттуда через клапан максимального давления – в тормозные цилиндры.
Ввиду того что схема реостатного торможения собирается примерно за 0,5 сек, необходимо несколько замедлить время сработки электроблокировочного клапана от вентиля №2. Для этого выход воздуха из камеры Р через клапан вентиля №2 в атмосферу дросселируется при помощи регулировочного винта. В противном случае сработка электроблокировочного клапана приведет к наполнению тормозных цилиндров сжатым воздухом и к разрыву цепи схемы управления контактами АВТ.
Клапан максимального давления. Установленный в воздухопроводе от каждого электроблокировочного клапана прибора замещения к тормозным цилиндрам клапан максимального давления является редуктором, обеспечивающим в тормозных цилиндрах определенное давление воздуха.
Клапан состоит из корпуса, в котором перемещается поршень, и собственно клапана, который своим стержнем опирается на поршень. Снизу поршень поджимается большой пружиной, нажатие которой регулируется. Сверху клапан через стержень опирается на поршень усилием другой малой пружины. В этом положении клапан имеет зазор между седлом для прохода воздуха.
В корпусе клапана имеются два отверстия для соединения с воздухопроводом: первое, подводящее воздух в полость над клапаном, и второе, отводящее воздух из надпоршневой полости (под клапаном) в тормозные цилиндры.
При поступлении сжатого воздуха он беспрепятственно проходит в открытую щель под клапаном и наполняет тормозные цилиндры до тех пор, пока давление в них и в надпоршневой полости не превзойдет усилия большой пружины. При этом поршень опустится вниз, клапан под действием своей пружины сядет на седло и прекратит дальнейшее поступление воздуха в тормозные цилиндры.
При отпуске тормоза воздух из полости над клапаном выходит в атмосферу и клапан под действием оставшегося снизу давления поднимется вверх, сжимая малую пружину. Через открывшуюся щель воздух из тормозных цилиндров выйдет в атмосферу и поршень под действием большой пружины поднимется вверх до своего исходного положения.
Ножной педальный клапан, при помощи которого сжатый воздух подается под диафрагму тифона, состоит из клапана, поджатого пружиной, и педали, расположенной по другую сторону клапана. При нажатии на педаль пружина сжимается и клапан открывается, перепуская воздух. При отпущенной педали пружина закрывает клапан.
83. Воздушные резервуары, краны, шумоглушители, фильтры, сборники, тифон
Воздушные резервуары. На вагоне имеются пять воздушных резервуаров: главный резервуар емкостью 300 л; два запасных резервуара емкостью по 55 л каждый; резервуар цепи управления емкостью 30 л и уравнительный резервуар емкостью 9,5 л.
Все резервуары сварной конструкции и состоят из обечайки и двух донышков, сваренных в одно целое прочно – плотным швом электросварки.
Воздушные резервуары подвергаются гидравлическому испытанию под давлением: главный резервуар – 13 ат, а запасные: цепи управления и уравнительный – 10 ат.
Каждый резервуар имеет водоспускной краник диаметром 1/2", расположенный внизу резервуара посередине обечайки.
На всех резервуарах должны быть краской нанесены надписи о месте и дате испытания, величине давления, объеме резервуара и указан его номер.
Краны двойной тяги. Эти краны пробкового типа, имеют два положения, соответствующие открыванию и закрыванию сообщения между соединяемыми магистралями. Они установлены для разобщения напорной и тормозной магистралей от крана машиниста и от междувагонных соединений автосцепок.
Краны разобщительные (двухходовые) применяются разных сечений: 1/4, 1/2 и 3/4". Все они пробкового типа и имеют также два положения, соответствующие открыванию и закрыванию сообщающихся магистралей.
Краны трехходовые диаметром 1/2", пробковые, установлены для отключения пневматических дверей и имеют два положения: открывания и закрывания с сообщением дверного цилиндра с атмосферой.
Шумоглушители 3/8 и 3/4" применяются: первый – для дверной и второй – для тормозной магистралей при выпуске воздуха из них в атмосферу.
Шумоглушитель имеет металлические сетки, закрытые войлочными прокладками, которые помещены в коробке и зажимаются гайкой.
Воздух, попадая из трубы в камеру шумоглушителя, быстро расширяется и выходит наружу через войлочные прокладки; при этом он разбивается на ряд небольших струй, что ослабляет силу звука.
Фильтры применяются трех типов.
Всасывающий фильтр установлен для очистки воздуха, засасываемого компрессором. Он имеет сетчатые днища, между которыми набит конский волос, слегка смоченный в масле, на котором оседает пыль, всасываемая с воздухом.
Фильтры контакторные, имеющие такую же набивку, устанавливаются для очистки воздуха, поступающего в магистраль дверной пневматики и в пневматическую часть электрических аппаратов – контакторов, группового контроллера и др.
Фильтры-пылеловки установлены: один – для очистки воздуха, поступающего из тормозной магистрали в воздухораспределитель; другой – для очистки воздуха, поступающего из напорной магистрали через золотниково-питательный клапан в резервуар цепи управления и приборы замещения.
Фильтры-пылеловки имеют в верхней части обойму с двумя сетками и набивкой между ними, а в нижней части – отражатель со сборником. При движении воздуха через нижнюю часть пылеловки частицы мусора и конденсата воды задерживаются отражателем и улавливаются сборником. Воздух же следует дальше через набивку. В нижней части корпуса имеется заглушка для очистки сборника. В качестве набивки применяется промасленное металлическое мочало или конский волос.
При продолжительной работе волос загрязняется и спрессовывается, создавая сопротивление движению воздуха. Поэтому набивку необходимо периодически очищать.
Сборник (маслоотделитель) устанавливается на напорной магистрали по обе стороны главного резервуара для улавливания из воздуха частиц смазки, влаги и других включений.
Сборник состоит из корпуса, в котором помещена спиральная лента. По этой спирали воздух движется, вращаясь с большой скоростью, благодаря чему имеющиеся в нем примеси отбрасываются центробежной силой в сторону и падают вниз.
Для очистки сборника от грязи он имеет внизу спускной кран.
Тифон – пневматический сигнал – представлет собой воздушный вибратор с раструбом.
При подаче сжатого воздуха под диафрагму она периодически прогибается, а воздух выходит через раструб. Такие колебания диафрагмы происходят с определенной звуковой частотой, вызывающей сильный низкий звук.
84. Проектируемые для вагонов метрополитена новые схемы пневматического тормоза
Пневматический тормоз на вагонах типа Д незначительно отличается от пневматических тормозов вагонов метрополитена более раннего выпуска. Эти тормоза требуют значительного улучшения, так как обладают рядом недостатков, заключающихся в следующем.
Время заполнения воздухом тормозных цилиндров при экстренном торможении и при замещении электротормоза слишком велико, что снижает эффективность торможения, особенно с малых скоростей; авторежим не уравнивает полностью тормозных путей при разных нагрузках вагона и не действует при замещении тормозов, что особенно сказывается на вагонах типа Д, как более легких; давление воздуха в тормозных цилиндрах при экстренном торможении не отличается от давления при служебном торможении, между тем как возможный максимальный коэффициент сцепления бандажей с рельсами позволил бы это сделать; отпуск тормоза происходит очень медленно; монтаж пневматики вагонов Д усложнен; воздухопроводы местами имеют зауженные сечения.
Применение на вагонах типа Д реле давления не устранило этих недостатков и лишь несколько снизило, как указано выше, время наполнения тормозных цилиндров.
Поэтому в настоящее время производятся работы по повышению эффективности пневматического тормоза, которые ведутся по двум направлениям: разработки новых и усовершенствования существующих приборов и схем пневматики.
Пути улучшения тормозов вагонов метрополитена следующие: сокращение времени наполнения тормозных цилиндров при любом из видов торможения; введение зависимости всех видов торможения, включая и от вентилей замещения, от авторежима; применение тормозных колодок с постоянным коэффициентом трения, не зависящим от температуры, скорости, удельного давления и влажности; улучшение состояния сцепления бандажей с рельсами; обеспечение возможности при повышенном и надежном коэффициенте сцепления подачи более высокого давления воздуха в тормозные цилиндры при всех случаях экстренного и автостопного торможения; получение более быстрого как полного отпуска тормозов, так и ступенчатого отпуска.
Создаваемый Московским тормозным заводом новый комбинированный воздухораспределитель является прибором, объединяющим в себе собственно тормозной воздухораспределитель, вентили №1 и №2 и устройства для подачи воздуха в аппараты по повышению сцепления бандажей с рельсами (например, песочницы).
Этот воздухораспределитель имеет три редуктора, работающие каждый при определенном торможении: от вентиля замещения №1; от вентиля замещения №2 и при служебном торможении; при экстренном торможении. Все три редуктора находятся под контролем авторежима. Воздухораспределитель должен обеспечить наполнение тормозных цилиндров одного вагона сжатым воздухом при экстренном торможении не более как за 1,5 сек и шестивагонного состава не более чем за 2,5 сек, а отпуск тормоза за время 9-10 сек.
При применении такого или подобного ему воздухораспределителя отпадает надобность в реле давления.
Работы, ведущиеся по направлению усовершенствования существующих схем и приборов пневматики, имеют целью повысить качественные и эксплуатационные показатели тормозных устройств, ускорить их действие, ввести контроль авторежимом работы вентилей замещения и др. Имеется в виду изменить принципиальную и монтажную схемы пневматики так, чтобы упростить их, устранить излишние элементы и зауженные сечения в трубопроводах, а также выполнить более правильно монтаж пневматики на вагонах. В качестве ближайших мероприятий предполагается увеличить резервуар цепи управления и включить его в схему так, чтобы он подпитывал систему замещения и, кроме того, служил запасным резервуаром при других пневматических торможениях. Это позволит исключить один резервуар на вагоне.
Намечено также: в системе замещения исключить промежуточные фильтры, которые замедляют движение воздуха; разобщительный кран для отключения прибора замещения сделать трехходовым; вывести от стоп-кранов, расположенных под диванами, отводы вниз под раму кузова.
Для улучшения работы реле давления предполагается изменить схему его присоединения. Сейчас принят вариант схемы, в котором реле давления заменит оба электроблокировочных клапана прибора замещения и, таким образом, при любом пневматическом торможении все тормозные цилиндры вагона будут заполняться воздухом одновременно через реле давления.
Это исключит разницу давления воздуха в тормозных цилиндрах 1-й и 2-й тележек и надобность во втором манометре в кабине машиниста. Питание всех тормозных цилиндров будет производиться только из одного запасного резервуара, а другой запасный резервуар у воздухораспределителя будет служить лишь для воздействия на реле давления. Последнее намечено расположить в середине вагона и упростить монтаж воздухопроводов к нему.
Однако наиболее важной задачей, которая должна быть решена, является повышение коэффициента сцепления колес с рельсами. В настоящее время нельзя применять экстренное торможение без опасения заклинить колесные пары.
Для предотвращения заклинивания имеются две возможности: или понизить тормозную силу (путем снижения давления воздуха в тормозных цилиндрах, уменьшения передаточного числа рычажной передачи, применения колодок с низким коэффициентом трения), что приведет к увеличению тормозных путей и времени торможения, или улучшить состояние сцепления колес с рельсами.
Применение песочниц, выбрасывающих под колеса малые порции песка, позволяет, как показали опыты, не только сохранить тормозную силу, но и значительно повысить ее и получить среднее замедление примерно 1,5-1,7 м/сек2, а тормозные пути на 40% короче существующих без заклинивания колесных пар. При этом имеется в виду, что песочницы действуют автоматически и только при экстренных или автостопном торможениях. Однако это связано с усложнением оборудования, требует специально налаженного песочного хозяйства.
Вместо песочниц возможна установка и любых других устройств, действующих также автоматически и способных повысить коэффициент сцепления бандажей с рельсами. Таковыми могут быть специальные песчаные бруски, истирающиеся о рельсы, некоторые жидкости (эмульсии), химический состав которых очищает поверхность катания и повышает сцепление, и др.
Решение указанной задачи с одновременным усовершенствованием схем пневматики и пневматических приборов, внедрение новых тормозных колодок с постоянным коэффициентом трения позволит исключить случаи заклинивания колесных пар и получить полноценный и высокоэффективный тормоз подвижного состава метрополитена.