ВАГОНОВ серии 81-717, 81-714,Е,ЕЖ,502,501 1 страница

Главный инженер

Службы подвижного состава

КП «Киевский метрополитен»

Михальченко Г.С.

Г.

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВАГОНОВ серии 81-717, 81-714, Е, ЕЖ, 502, 501

ВВЕДЕНИЕ

Каждый вагон метрополитена имеет пневмооборудование.

Работа приборов пневматики осуществляется воздухом, запас которого создается в главном резервуаре вагона за счет работы мотор – компрессора.

В связи с различием функций приборов пневматики они объединяются в регулировочные схемы, составляющие в совокупности общую схему пневматики вагона.

Основная роль отводится схеме тормозной пневматики, так как она обеспечивает тормозные средства вагона. Другие схемы обеспечивают работу раздвижных дверей, вспомогательных аппаратов и аппаратов управления.

НАЗНАЧЕНИЕ ТОРМОЗОВ

Тормозом называется устройство на подвижном составе, при помощи которого создается искусственное сопротивление движению, необходимое для уменьшения скорости и остановки поезда.

По способу создания тормозной силы тормоза бывают: электрические, механические (фрикционные).

По способу приведения в действие тормоза разделяются на: ручные, пневматические и электропневматические.

При ручном тормозе тормозная сила создается в результате приложения усилий человека (через систему рычагов и т.п.). При пневматическом – приборами, работающими от сжатого воздуха. Электропневматические тормоза отличаются от пневматических тем, что управление ими производится при помощи электрического тока.

Электрический тормоз применяется на электроподвижном составе и может быть реостатным и рекуперативным. Тормозная сила при электрическом тормозе создается тяговыми двигателями.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГОЗОВ

Воздух подчинен всем законам газов. Все вещества могут находится в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. Газ в отличие от твердого вещества и жидкости имеет малое молекулярное сцепление, в связи с чем он занимает полностью тот объем (V) в котором оно находится.

Давление газа в закрытом сосуде на все стороны передается равномерно.

Давлением называется величина измеряемая отношением силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности.

За единицу давления принимается такое давление, при котором на единицу площади действует единица силы.

Это давление, которое показывает ртутный столбик высотой 760 мм при 0^о на 1 см² поверхности. При этом давление определяется в размере 1, 033 кг/см². Техническая атмосфера – это давление – 1 кг/см².

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЖАТОГО ВОЗДУХА

Для приведения в действие пневматических приборов вагона используется сжатый воздух, давление которого в атмосферах определяется по показанию манометра. Все манометры показывают избыточное давление (ати).

Давление в закрытом сосуде без учета атмосферного давления называется избыточным или манометрическим.

В теоретических расчетах учитывают природное давление воздуха или барометрическое давление (ата), так как давление атмосферы абсолютное.

Абсолютное давление равно атмосферное плюс избыточное давление.

Рабс. = Рат.+ Ризб. Рабс. = 1ат + 8ат = 9ата

Например: давление сжатого воздуха в главном резервуаре 8 ат или 8 ати. В перерасчете на абсолютные атмосферы давление в главном резервуаре будет 8 ат + 1 ат = 9ата.

Давление ниже атмосферного называется вакуумным.

Для измерения указанных давлений применяются следующие приборы: атмосферное давление измеряется – барометром, избыточное – манометром, ниже атмосферного – вакуумметром.

ТИПЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ТОРМОЗОВ

Тормоза можно разделить на три типа и три подгруппы.

1. Прямодействующие неавтоматические. Тормоз называется прямодействующим потому, что в процессе торможения тормозные цилиндры сообщаются с источником сжатого воздуха и являются неистощимыми, так как с помощью крана машиниста всегда можно пополнить утечку воздуха из тормозных цилиндров.

Неавтоматические потому, что при разрыве поезда тормоз не приходит в действие, а если тормозные цилиндры были наполнены воздухом, то произойдет оттормаживание. Действие тормоза медленное т.к. весь воздух проходит через кран машиниста.

2. Автоматические не прямодействующие. Отличаются от неавтоматических прямодействующих тем, что на каждом вагоне между тормозной магистралью и тормозным цилиндром установлен воздухораспределитель, который соединен с запасным резервуаром. Этот тормоз перед отправлением поезда заряжается сжатым воздухом при отпускном положении ручки крана машиниста (КМ). При этом магистраль и запасные резервуары наполняются сжатым воздухом из главного резервуара через КМ до зарядного давления, а тормозные цилиндры через воздухораспределитель сообщены с атмосферой.

Торможение производится постановкой ручки КМ в тормозное положение, при этом воздух из тормозной магистрали выпускается в атмосферу. Т.к.

давление в запасном резервуаре станет больше давления в тормозной магистрали, то поршень воздухораспределителя разобщит тормозной резервуар с магистралью, а тормозной цилиндр с атмосферой и тормозной цилиндр наполнится воздухом из запасного резервуара.

Для отпуска тормоза ручку КМ ставят в отпускное положение, при этом главный резервуар сообщается с тормозной магистралью и давление в ней повышается до зарядного. Воздухораспределитель приходит в действие, его поршень перемещается и сообщает тормозные цилиндры с атмосферой, а запасной резервуар с тормозной магистралью (происходит зарядка тормоза). Такие тормоза являются автоматическими, т.к. при любом понижении давления в тормозной магистрали немедленно приходят в действие. Торможение происходит быстро, т.к. запас воздуха для наполнения тормозных цилиндров есть на каждом вагоне.

Тормоз называется не прямодействующим потому, что при торможении тормозные цилиндры не сообщаются с источником сжатого воздуха, пополнение утечек из тормозных цилиндров производится из запасного резервуара, который в процессе торможения разобщен с тормозной магистралью.

При длительном торможении давление в тормозных цилиндрах и запасном резервуаре падает, поэтому тормоз называется истощимым. Истощение заключается в том, что уменьшается сила торможения при понижении давления в тормозных цилиндрах.

3. Автоматические прямодействующие. Благодаря особому устройству КМ и воздухораспределителя поддерживают давление в тормозной магистрали и позволяют регулировать силу в нужных пределах.

Если в процессе торможения давление в тормозных цилиндрах снижается, то оно восстанавливается за счет поступления сжатого воздуха из запасного резервуара. А в запасном резервуаре давление восстанавливается через клапан из тормозной магистрали.

Расход воздуха из тормозной магистрали в свою очередь пополнится через КМ из главного резервуара. Благодаря этому давление в тормозных цилиндрах может поддерживаться постоянным длительное время. Такие тормоза называют неистощимыми.

Автоматические тормоза делятся на три подгруппы:

Жесткие – требующие для нормальной работы определенного зарядного давления в тормозной магистрали. При любом снижении давления в

· тормозной магистрали тормоза приходят в действие. Для полного отпуска требуется восстановить первоначальное давление в тормозной магистрали.

· Нежесткие – могут работать при любом зарядном давлении в магистрали, при медленном снижении давления в тормозной магистрали они в действие не приходят. Отпуск тормоза происходит при повышении давления в тормозной магистрали 0, 2 – 0, 3 атм.

· Полужесткие – имеют те же свойства что и жесткие, но для полного отпуска тормоза давление в тормозной магистрали необходимо повысить до первоначального.

Прямодействие – свойство тормоза у которого в процессе торможения, воздух поступает в ТЦ из главного резервуара (ГР) или напорной магистрали (НМ) прямо или через приборы.

Непрямодействие – свойство тормоза у которого при торможении ГР и НМ разобщаются от ТЦ, а воздух в ТЦ поступает через запасной резервуар (ЗР).

Автоматичность – свойство тормоза у которого при любой разрядке ТМ автоматически происходит процесс торможения.

Не автоматичность – при любой разрядке ТМ тормоз не срабатывает.

СИЛЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕСО ПРИ ТОРМОЖЕНИИ

Тормозная сила поезда возникает в результате нажатия тормозных колодок на колеса. Нажатие колодки силой К вызывает силу трения Fтр.

Сила трения равна произведению силы нажатия К на коэффициент трения fтр между колодкой и колесом. Fтр = 1000 х К х fтр

Коэффициент трения является величиной непостоянной и изменяется:

· от скорости движения, с ростом скорости уменьшается;

· от материала и состояния трущихся поверхностей;

· от величины силы нажатия К на колодки (с ростом силы К, коэффициент несколько снижается);

· от длительности торможения (поверхности пришлифовываются, коэффициент уменьшается).

Т.к. колесо имеет упор в рельс в точке 0, то заторможенное колесо действует с продольной силой F₂, стремящейся потянуть рельс в сторону движения. Поскольку рельс закреплен неподвижно, то он создаст реактивную силу F₁, приложенную к колесу и направленную в противоположную сторону.

Эта сила F₁, равна силе трения Fтр и есть тормозная сила (рис.1).

Наибольшая допустимая сила трения Fтр определяется величиной коэффициента сцепления (fсц). F тр

К

рис.1

F-1 F-2 рельс

Сцепление – это сопротивление сдвигу колеса относительно рельса, к которому оно прижато вертикальной нагрузкой Р.

Коэффициент сцепления fсц зависит:

· от состояния поверхности рельса и колеса (влажность и грязь уменьшают fсц);

· от скорости движения (с увеличением скорости f уменьшается).

Сила сцепления – является внешней силой и зависит от силы давления колеса на рельс и коэффициента сцепления fсц колеса с рельсом.

Fсц = 1000 х Р х fсц

Если увеличить силу К сверх нормы, то сила трения Fтр станет больше силы сцепления Fсц, в этом случае колесо перестанет вращаться и начнет скользить по рельсу – заклинивание или юз.

На метрополитене для бакелитовых колодок fтр = 0, 2/0, 35; f = 0, 2/0, 22

Для предупреждения юза необходимо чтобы К х fтр был меньше чем Р х fсц или Fтр меньше или равно Fсц.

Тормозной путь – наибольшее расстояние проходимое поездом от начала торможения до полной остановки. Sт – состоит из предтормозного пути Sп, т.е. расстояние проходимое поездом с момента поворота ручки КМ до достижения расчетного нажатия колодок на колеса, и действительного пути торможения Sд, который поезд проходит, будучи заторможенным.

ОБЩАЯ СХЕМА ПНЕВМАТИКИ

Включает в себя следующие участки (рис.2):

1. напорная магистраль;

2. тормозная магистраль;

3. автостопная магистраль;

4. магистраль управления;

5. дверная магистраль;

6. вспомогательная магистраль.

В напорную пневматическую магистраль входят приборы.,

· воздушный фильтр;

· мотор – компрессор (МК);

· змеевик – охладитель;

· масло – влагоотделители (два);

· обратный клапан;

· разобщительный кран (для подключения к деповской магистрали);

· главный резервуар (ГР) 300л;

· предохранительный клапан и воздухопроводы.

От трубы напорной магистрали заполняется запасной резервуар объемом 100л.

В тормозную пневматическую магистраль входят:

· кран машиниста (с редуктором для КМ-334 и без КМ-013)

· воздухораспределитель (ВР) с авторежимом;

· тормозные цилиндры (ТЦ);

· уравнительный резервуар.

Пневматика управления обеспечивает сжатым воздухом электрические аппараты.

В автостопную пневматическую магистраль входят: (рис.3)

· УАВА;

· срывной клапан.

рис. 2

рис. 3

В дверную пневматическую магистраль входят:

· фильтр контакторный;

· редуктор;

· ДВР;

· дверные цилиндры;

· катарактные клапана (пневмодроссели);

· шумоглушитель.

Во вспомогательную пневматическую магистраль входят:

· тифон;

· педаль тифона;

· стеклоочиститель;

· манометры;

· стеклообдув.

СХЕМА НАПОРНОЙ МАГИСТРАЛИ

Напорная магистраль служит для создания запаса сжатого воздуха, необходимого для обеспечения работы всех пневматических устройств на вагоне.

Начинается схема от всасывающего фильтра и заканчивается трубой напорной магистрали, проходящей вдоль всего поезда. Такое прохождение напорной магистрали обеспечивает большой запас сжатого воздуха, который машинист может использовать при работе.

В схеме напорной пневматики вагона питание всех воздушных приборов обеспечивается мотор – компрессором типа ЭК – 4А.

Количество воздуха, которое должен обеспечить МК определяется потребностью вагона в сжатом воздухе.

Сжатый воздух потребляется:

· тормозными приборами;

· приборами управления;

· дверными цилиндрами;

· вспомогательными приборами.

Общее количество воздуха, необходимое для работы поезда, обеспечивается его объемом заключенным в ГР поезда, соединенных между собой общей трубой напорной магистрали.

Для присоединения шланга деповской магистрали при ремонте вагонов в депо имеется резьбовой штуцер с краном.

Кран штуцера перекрыт, если его ручка находится в вертикальном положении вниз.

После главного резервуара установлен предохранительный клапан. Далее воздух поступает в напорную магистраль. Трубопровод напорной магистрали проложен трубами диаметром 1 дюйм (25, 4 мм) вдоль рамы вагона.

Перед автосцепкой трубопровод имеет резинотканевые рукава, закрепленные накидными гайками.

Междувагонное соединение напорной и тормозной магистралей в комбинированной автосцепке осуществляется через автоматические пневматические соединительные клапана.

Для разобщения магистрали при расцепке вагонов в поезде имеются концевые краны. Штанги этих кранов выведены на торцевую сторону вагонов по обе стороны автосцепки.

Рукоятки штанг напорной магистрали окрашены в синий цвет, тормозной – в красный.

Для поддержания давления в НМ 6, 3 – 8, 0 атм., к ней подключен регулятор давления, который автоматически включает и выключает МК.

ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР

Воздушный фильтр предназначен для очистки воздуха, поступающего в цилиндры МК.

Воздушный фильтр с двойной степенью очистки воздуха от автомобиля «Москвич». Состоит из корпуса с капроновой набивкой и поддона с масляной ванной.

Корпус с поддоном соединяются с помощью двух пружинных зажимов и уплотняется войлочной прокладкой.

Корпус изготовлен из листовой стали сварной конструкции, внутри которого располагаются верхняя и нижняя сетки с радиальными отверстиями, капроновой набивки между ними и штампованной сферической формы шумоглушителя.

В корпусе вертикально расположена приемная труба, через которую поступает атмосферный воздух.

В верхней части корпуса расположен патрубок, который резиновым рукавом соединяется с всасывающим патрубком МК.

В поддон заливают жидкое масло (около 400г), машинное или смесь машинного с веретенным.

Во внутренней части поддона расположен маслоотделитель с 4-мя отверстиями прямоугольного сечения.

В верхней части поддона расположен маслоуспокоитель с радиальными отверстиями.

При работе МК воздух всасывается по приемной трубке в камеру маслоразделителя, где давлением воздуха часть масла выжимается к маслоуспокоителю. Меняя направление движения, воздух, соприкасаясь с маслом, оставляет механические примеси в масле.

Проходя через капроновую набивку, воздух вторично очищается от более мелких примесей и поступает в цилиндры МК .

МОТОР – КОМПРЕССОР

Технические данные:

· эффективная производительность при противодавлении 8 атм – 420л/мин

· вес с мотором – 272 кг

· диаметр поршня – 112 мм

· ход поршня – 92 мм

· число цилиндров – 2 шт.

· передаточное число редуктора – 3, 6

· нагрев клапанной коробки max. – 190^о

· число оборотов электродвигателя – 1500 об/мин

· напряжение – 750 В

· мощность – 3, 7 кВт

· количество масла – 2, 5 кг

· расход масла – 6 г/мин

МК состоит из двух частей: мотора и компрессора.

Компрессор одноступенчатый, двухцилиндровый, поршневого типа и оборудован устройством для смазки путем механического разбрызгивания.

Компрессор состоит из:

· корпуса (или редуктора), внутри которого расположен коленвал, установленный в подшипниках;

· блока цилиндров, где расположены шатуны с поршнями;

· редуктора;

· клапанной коробки.

Корпус компрессора литой, чугунный, с одной стороны имеет привалочный фланец для соединения с двигателем 6-тью болтами. В корпусе имеется два люка осмотра. На одной из крышек находится сапун для сообщения картера с атмосферой. Торцевая крышка картера имеет отверстие (закрытое пробкой) для замера числа оборотов коленвала при помощи тахометра. В дна картера имеется сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой, для слива масла при ремонте. К боковой плоскости с фланцем и отверстиями крепится блок цилиндров, с другой стороны – крышка для осмотра и ремонта шатунов. Со стороны блока имеется отверстие для масломерного щупа, имеющего две риски, соответствующие max и min уровню масла (компрессионное).

Смазка компрессора – барботажная, т.е. самосмазывание разбрызгиванием при вращении коленвала. Забрасываемая в цилиндры смазка снимается со стенок маслосъемными кольцами, отличающимися от компрессионных наличием специальных фасок и скосов. Таких колец – два.

Блок цилиндров литой, чугунный с наружным охлаждением ребрами. К блоку крепится клапанная коробка. КШМ состоит из коленвала и шатунов с поршнями. Коленвал стальной, штампованный, имеет 2 коренные шейки и 2 – шатунные, которые располагаются под углом 180^о. Коренные подшипники роликовые, а шатунные – бабитовые скользящие. На продолжении коленвала насажена ведомая шестерня со шпонкой, которая дополнительно закреплена шайбой и болтом. Наружный подшипник закрывается крышкой.

Шатун штампованный, стальной. Малая головка шатуна имеет запрессованную бронзовую втулку с отверстием диаметром 30 мм, для соединения с поршнем через поршневой палец. Другая головка шатуна разъемная (со съемной крышкой). Между съемной крышкой и шатуном устанавливается регулировочная прокладка, а также лопатки для разбрызгивания смазки.

Поршень литой, чугунный, имеет 4 ручья (канавки) для установки 2-х компрессионных и 2-х маслосъемных колец.

Клапанная коробка – состоит из чугунного корпуса с ребрами охлаждения и двух клапанных досок (верхняя и нижняя), между которыми располагаются пластинчатые клапаны.

Доски изготовлены из стали и имеют каждая по 12 прорезей. Пластинчатые клапаны изготавливают из высокопрочной стали (8 х 80 х 0, 3 мм).

Редуктор – 2-х ступенчатый, предназначен для уменьшения числа оборотов и передачи вращающего момента, состоит из двух пар цилиндрических с косыми зубьями шестерен.

Ведущая располагается на валу двигателя (со шпонкой). От продольного сдвига шестерня закреплена торцевой шайбой и болтом.

Промежуточные шестерни выполнены в виде блока. В ступицу блока запрессована бронзовая втулка. Блок изготовлен сборной конструкции: на удлиненную ступицу промежуточной шестерни напрессована большая промежуточная шестерня.

Блок шестерен вращается на оси, которая закреплена неподвижно в корпусе компрессора. Ось имеет эксцентричные цапфы с эксцентриситетом 0, 25 мм. Для возможности регулировки в оси имеется 4-ре отверстия, через которые стопорится положение оси. Это необходимо при регулировке зазора между зубьями шестерен.

Подвеска МК – осуществляется при помощи трех болтов диаметром 30 мм к специальным кронштейнам, приваренным к раме кузова.

Работа мотор – компрессора

При вращении коленвала происходит перемещение поршней в цилиндрах. При движении поршня от клапанной коробки в цилиндре происходит разряжение, благодаря чему воздух через всасывающие клапана всасывается и заполняет полость цилиндра. Одновременно в другом цилиндре поршень движется к клапанной коробке. В этой полости происходит сжатие и нагнетание воздуха через нагнетательные клапаны в напорную магистраль и в главный резервуар.

Проверка производительности МК на вагоне

Производительностью МК называется количество литров воздуха, подаваемого МК в единицу времени (мин.), при противодавлении 8 атм..

Все магистрали и ВР должны быть открыты. Ручка крана машиниста во ІІ положении (поездном). При атмосферном давлении во всех магистралях, включить МК и замерить время его работы до достижения рабочих давлений в магистралях вагона. Время работы должно быть не более 7-ми минут (в эксплуатации 8 мин.).

ЗМЕЕВИК – ОХЛАДИТЕЛЬ

Змеевик служит для охлаждения выходящего из компрессора сжатого воздуха, а также является температурным компенсатором для трубопровода напорной магистрали.

Он устанавливается на раме кузова вагона в вертикальном положении. Укрепляется с помощью хомутов к угольникам, которые крепятся к кузовной раме.

Состоит из пяти секций цельногнутых труб диаметром 38 мм и длинной 650 мм, на которые надеты круглые, штампованные ребра 2 диаметром 35 мм (по 60 штук на каждый отрезок трубы 3). Отрезки труб соединяются между собой угольниками 1 специального профиля на сварке.

МАСЛОВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ

На воздухопроводе, после змеевика – охладителя, установлены последовательно два сборника для очистки воздуха от частиц масла, влаги и пыли.

Корпус 6 сборника литой, чугунный, внутри которого установлены две решетки 5. Между ними закладывается набивка из 800 стальных штампованных цилиндров 4 размером 10х12 мм в промасленном виде.

Корпус сверху закрывается крышкой 1 с болтовым соединением.

Сборник крепится двумя болтами к кронштейну, приваренному к балкам рамы кузова.

При работе МК сжатый воздух входит в корпус через нижний патрубок и проходя через наполнитель, оставляет на нем примеси, которые прилипают к большой поверхности цилиндров.

При остановке МК масло, влага и механические примеси оседают в отстойниках, откуда периодически через спускные краники удаляются наружу. Очищенный воздух, через верхний патрубок выходит в магистраль. Воздух подвергается двойной очистке в первом и втором масловлагоотделителях и поступает через обратный клапан в главный резервуар.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН типа Э – 155

Перед ГР устанавливают обратный клапан (далее ОК) для пропуска воздуха только в одном направлении от компрессора к главному резервуару с необходимым давлением, и после остановки МК, обеспечивает сохранение воздуха в ГР, чем обеспечивает последующий пуск МК.

При работе МК сжатый воздух поступает под стакан и подымает его вверх. При этом атмосферный воздух, находящийся в полости под крышкой сжимается, образуя компрессию, и препятствует удару стакана в крышку. Благодаря неплотной посадке стакана в корпусе, эта компрессия рассасывается, и при попытке клапана сесть вниз над ним создается присос за счет увеличения объема, удерживая клапан во взвешенном положении. Давление над и под клапаном не успевает уровнятся, за счет перетекания воздуха благодаря неплотностям, как уже подается следующая порция воздуха и стакан вновь подымается.

Опускание клапана на седло под действием собственного веса происходит только с окончанием работы компрессора, т.к. при этом давление воздуха в корпусе клапана уравнивается и присос исчезает.

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН типа Э – 175

Установлен перед запасным резервуаром.

Отличается от Э – 155 только размерами. Для правильного монтажа клапанов на трубопроводе на их корпусе отлита стрелка.

ПРОВЕРКА ПЛОТНОСТИ ОБРАТНОГО КЛАПАНА

При наличии воздуха в ГР и остановке МК, открыть спускной краник сборника для выпуска оставшегося воздуха, затем закрыть краник. Через 1 – 2 минуты краник сборника открыть вновь. Если пропуска воздуха не будет, то плотность обратного клапана хорошая. Проверяется на слух или обмыливанием.

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН типа Э – 216

Предназначен для выпуска воздуха при избыточном давлении (9 атм) из напорной магистрали при неисправном регуляторе давления и прекращении работы МК вагона.

Устанавливается после главного резервуара. ПК состоит из:

· корпуса – 6;

· стакана 3, который ввинчивается в корпус;

· регулировочного винта 2;

· спиральной пружины – 5;

· клапана тарельчатого типа 7, который притирается к седлу;

· центрирующей шайбы 4;

· крышки с отверстием для пломбировки 1.

Работа клапана

Воздух снизу из ГР давит на рабочую поверхность тарельчатого клапана. Когда это давление превысит силу нажатия регулировочной пружины, клапан начнет отходить от своего седла, и сжатый воздух уже будет действовать на всю площадь клапана, т.е. на срывную площадь. Вследствие этого усилие на клапан возрастает и он резко поднимается вверх. Сжатый воздух, обтекая клапан, будет выходить в отверстия стакана до тех пор, пока усилие пружины не превысит давление воздуха на клапан снизу до 5, 5 атм.