Правда о железнодорожных тормозах: часть 6 — приборы торможения грузового типа

Введение: особенности управления торможением грузовых поездов

До сих пор, в подробностях, мы рассматривали лишь тормоза пассажирских поездов. Пассажирские поезда, в реалиях сегодняшнего дня, редко превышают в длину 15-20 вагонов, имея массу чуть более тысячи тонн. Пассажирские вагоны слабо различаются по массе, ибо основной вклад в неё вносит масса тары вагона - масса пассажиров и грузов, хоть и меняется в процессе движения, но составляет малую долю брутто-массы вагона, не выходящей за пределы 60-65 тонн. Кроме того, более мягкие условия эксплуатации пассажирских вагонов, допускают применение в них электро-пневматического тормоза, привносящего равномерность срабатывания тормозов по всей длине поезда, и, как следствие, быстрое наполнение тормозных цилиндров, а так же и ступенчатый отпуск, повышающий точность и оперативность управления торможением. Как следствие - приборы торможения пассажирского подвижного состава проще по конструкции. В сети РЖД там до сих пор правят бал, глубоко модифицированные, "наследники" тройного клапана Вестингауза - воздухораспределители усл. №292 (уходит из сети) и усл. № 242. О них я писал в четвертой статье цикла.

Доля пассажирских перевозок железнодорожным транспортом, на сегодняшний день, варьируется от страны к стране. Но в любой крупной и промышленно развитой стране основная область применения железных дорог - грузовые перевозки на дальние расстояния. Это касается как гражданских, так и военных грузов. Речь идет о массах поездов намного более одной тысячи тонн. Грузовые поезда формируются из гораздо большего числа вагонов, а значит имеют длину, существенно превышающую длину пассажирского поезда. Соответственно, при применении пневматического управления тормозами, в грузовых поездах сильно возрастает влияние скорости распространения тормозной волны - скачка падения давления в тормозной магистрали. Неравномерность срабатывания тормозов по длине поезда приводит к возникновению значительных сжимающих продольных усилий в сцепках вагонов, что может привести и приводит к катастрофе - повреждению подвижного состава, выдавливанию вагонов из колеи и сходу их с рельс. Этот факт следует учитывать при организации процесса управления тормозами в первую очередь.

Стоп, скажет пытливый читатель. А как же ЭПТ? Ведь на пассажирских поездах применяют электрическое управление тормозами, и проблемы неравномерности срабатывания тормозов нет. Почему не применить ЭПТ на грузовом поезде? Такие попытки неоднократно предпринимались, о чем я обязательно напишу. Однако всё это упирается в эксплуатационные издержки. На данный момент, и в ближайшей перспективе, условия эксплуатации грузовых вагонов не позволят обеспечить надежность работы ЭПТ на грузовых поездах. Применение ЭПТ требует более высокой культуры производства, переоборудования существующего подвижного состава, что грозит колоссальными капитальными вложениями. Именно поэтому от чисто пневматического управления тормозами в грузовом движении пока уйти не удается, что приводит к необходимости идти по эволюционному пути совершенствования существующих тормозных систем.

Для обеспечения более равномерного срабатывания тормозных приборов в длинном поезде необходимо, во-первых, увеличить скорость распространения волны падения давления по тормозной магистрали, что достигается за счет её дополнительной разрядки воздухораспределителем, при срабатывании его на торможение. Во-вторых, в целом время наполнения и опорожнения тормозных цилиндров должно быть больше, чем на пассажирских вагонах, а так же, для выравнивания продольных сил в поезде, темп наполнения тормозных цилиндров в голове поезда должен быть ниже, чем в хвосте.

Вторым фактором, определяющим требования к грузовым тормозам является масса вагонов, которая может варьироваться в очень широких пределах. В отличие от пассажирских вагонов на тару приходится порядка 20% полной массы вагона, остальное - полезный груз. Значит для порожнего и груженого вагонов сила сцепления колес с рельсами будет отличаться примерно в пять раз. Соответственно, для предотвращения заклинивания колесных пар при торможении и последующего юза, следует уметь регулировать величину тормозного усилия в широких пределах, в зависимости от загрузки вагона.

Третий фактор - неизбежное наличие утечек в тормозной магистрали поезда, особенно существенный в грузовых поездах, в виду их большей длины, а значит и количестве разъемных соединений в магистрали. Кроме того, суровые условия эксплуатации грузовых вагонов ускоряют износ уплотнительных элементов, что также не способствует увеличению плотности тормозной сети. Соответственно, утечки, априори, имеются. Воздухораспределитель должен уметь отличать нормативную утечку от разрядки тормозной магистрали (ТМ) при торможении, то есть обладать мягкостью. Все воздухораспределители делятся на три типа:

• Мягкий тип - отсутствие срабатывания на торможение при нормативной утечке из ТМ, а также отсутствие ступенчатого отпуска тормозов. К таким воздухораспределителям (ВР) относят ВР ул. №292 и усл. №242, применяемые в пассажирском движении.

• Жесткий тип - воздухораспределитель срабатывает на торможении при любой утечке воздуха из ТМ, приводящей к снижению давления ниже зарядного. Он имеет исключительно ступенчатый отпуск. Такие ВР применяются на коротких грузовых поездах, работающих в условиях крутых затяжных спусков (например в карьерах).

• Полужесткий тип - воздухораспределитель, обладающий свойством мягкости, но при этом обеспечивающий возможность ступенчатого отпуска. К этому типу относится грузовой ВР усл. №483, о котором и пойдет речь ниже.

В условия отечественного полигона железных дорог, при широком разнообразии рельефа местности, желательно, с одной стороны, на равнинных участках, иметь режим легкого, бесступенчатого отпуска тормозов, для улучшения управляемости поезда и недопущения чрезмерного снижения скорости из-за длительного отпуска после торможения. С другой стороны, при движении на крутых затяжных спусках, во избежание частых повторных торможений, приводящих к истощению запасных резервуаров на вагонах, необходим режим ступенчатого отпуска. Воздухораспределитель усл. №483, применяемый на отечественном грузовом подвижном составе, обладает всеми вышеперечисленными свойствами. Конечно же его конструкция намного более сложная, чем у пассажирских приборов торможения.

1. Конструкция грузового воздухораспределителя усл. №483

В естественной среде обитания этот прибор выглядит так, как показано на этом фото.

Об его внутреннем устройстве можно судить по следующей схеме

но, мы умышленно не будем ей пользоваться, так как понять что либо по ней достаточно сложно. К этой схеме можно вернуться позже, после изучения конструкции и принципа работы этого прибора по более простой схеме, например по вот такой

Конструктивно прибор состоит из трех основных частей:

• Главная часть - обеспечивает наполнение тормозных цилиндров при торможении, их опорожнение при отпуске, а так же фиксацию набранного давления при перекрыше.

• Магистральная часть - обеспечивает дополнительную разрядку тормозной магистрали, а также переключение режимов отпуска (равнинный и горный)

• Двухкамерный резервуар - содержит резервуары, расширяющие объем рабочей (РК) и золотниковой (ЗК) камер.

Чтобы детально разобраться в работе этого нагромождения клапанов, поршней и диафрагм, рассмотрим работу прибора по частям.

2. Действие главной части воздухораспределителя

Представим себе, что у нас нет магистральной части. Золотниковая камера (ЗК) непосредственно сообщается с тормозной магистралью (ТМ), а канал дополнительной разрядки (ДР) заглушен. Не показан так же обратный клапан запасного резервуара, так как на рассмотрение работы главной части он никакого влияния не оказывает. Получится вот такой прибор

После полной зарядки прибора, давление в тормозной магистрали, рабочей и золотниковой камерах - одинаково, а давление в тормозной камере (ТК) и тормозном цилиндре - равно атмосферному, так как тормозная камера сообщается с атмосферой по осевому каналу в уравнительном поршне 8 и зазор величиной 7 мм между выпускным седлом 7 и двухседельным клапаном 5.

Рабочая камера сообщается с золотниковой через калиброванное отверстие мягкости "б" диаметром 0,6 мм. При снижении давления в тормозной магистрали, а значит и в золотниковой камере медленным темпом, до 0,4 МПа за 1 минуту, воздух успевает перетекать из рабочей камеры в золотниковую через отверстие "б" и давление в обоих камерах уравнивается. Главный поршень 2 будет неподвижен, прижатый к упорам возвратной пружиной 3. Тем самым, в главной части обеспечивается мягкость действия воздухораспределителя при торможении.

При снижении давления в тормозной магистрали темпом служебного торможения (0,01 - 0,04 МПа в секунду) давление в золотниковой камере не успевает выравниваться за счет перетока воздуха из рабочей камеры. Под действием перепада давлений между РК и ЗК главный поршень смещается вправо, при этом перекрывая сообщение рабочей и золотниковой камер.

При этом, двухседельный клапан 5, перемещаясь вместе с главным поршнем, упирается в выпускное седло на штоке уравнительного поршня, запирая осевой канал, исключая тем самым сообщение тормозной камеры и тормозного цилиндра с атмосферой. При дальнейшем снижении давления в ЗК, поршень 2 продолжает движение вправо, и клапан 5 отходит от впускного седла 6, сообщая полость запасного резервуара (ЗР) с тормозной камерой. Воздух перетекает из запасного резервуара в тормозную камеру, а оттуда в тормозной цилиндр.

Увеличение давления в тормозной камере (ТК) вызывает преодоление усилия режимных пружин 9 и 10, и, в конечном итоге, перемещение уравнительного поршня 8 вправо. Клапан 5, за счет усилия своей пружины движется вместе с ним, оставаясь прижатым к выпускному седлу 7. После того как клапан 5 садится на седло 6, полости запасного резервуара (ЗР) и тормозная камера разобщаются, доступ воздуха в ТЦ прекращается. Наступает режим перекрыши.

Давление, которое установится в ТЦ при перекрыше, зависит от двух факторов. Во-первых, от глубины разрядки тормозной магистрали и золотниковой камеры, а значит величины перемещения главного поршня. Во-вторых, от давления в тормозной камере, при которой происходит перемещение уравнительного поршня, напрямую зависящее от начального усилия сжатия режимной пружины 10. Чем оно больше, тем большее давление наберется в ТЦ при одной и той же глубине разрядки тормозной магистрали. Усилие пружины 10 регулируется эксцентриком 11 рукоятки грузовых режимов, имеющей три фиксированных положения: Г - груженый, С - средний и П - порожний. Зависимость давления в ТЦ от глубины разрядки тормозной магистрали и режима работы воздухораспределителя выражается следующим графиком

Таким образом, в зависимости от степени загруженности вагона, на его воздухораспределителе должен быть установлен соответствующий режим, обеспечивающий тормозное усилие, адекватное фактическому сцеплению колес с рельсами.

При повторном снижении давления ТМ, независимо от темпа, будет разряжаться и золотниковая камера, а так как она изолирована от рабочей камеры, то произойдет повторное перемещение главного поршня, вызывающее наполнение тормозных цилиндров. Таким образом обеспечивается ступенчатое торможение.

Что произойдет, если повысить давление в тормозной магистрали на некоторую величину, но так, чтобы итоговое давление в золотниковой камере было меньше чем давление в рабочей камере? Главный поршень, а вместе с ним и клапан 5, прижатый своей пружиной к впускному седлу, будут перемещаться влево. Клапан 5 отойдет от выпускного седла 7, сообщая тормозную камеру (ТК) с атмосферой (АТ) по осевому каналу в уравнительном поршне 8. Начнется опорожнение тормозной камеры, а вместе с ней и тормозного цилиндра (ТЦ).

При снижении давления в тормозной камере, под действием режимных пружин 9 и 10, уравнительный поршень 8 начнет движение влево, до тех пор пока не прижмется своим штоком, а значит и выпускным седлом 7 к клапану 5, разобщив полость тормозной камеры с атмосферой. Снова наступает перекрыша, с установившемся давлением в ТЦ меньше, чем после последнего торможения. Таким образом выполняется ступенчатый отпуск.

Для полного отпуска тормозов, необходимо повысить давление в тормозной магистрали, а значит и в золотниковой камере, практически до давления в рабочей камере (на 0,02 - 0,03 МПа ниже давления в рабочей камере), чтобы уравнительный поршень 8, при своем движении влево встал на упоры, и не смог запереть свой осевой канал, догоняя движущийся влево главный поршень 2. Воздух из тормозной камеры и тормозного цилиндра вытечет в атмосферу через кольцевой зазор между выпускным седлом 7 и клапаном 5, обеспечивая гарантию полного отпуска тормозов.

При дальнейшем повышении давления в золотниковой камере, главный поршень 2 становится на упоры, рабочая и золотниковая камеры снова сообщаются через калиброванное отверстие "б", давление в РК и ЗК выравнивается и становится равно давлению в тормозной магистрали. Главная часть воздухораспределителя возвращается в исходное, поездное положение.

Резюмируя вышеописанное, отметим:

• Главная часть ВР483 обеспечивает ступенчатое торможение, с возможностью регулировки установившегося давления в тормозных цилиндрах при заданной глубине разрядки тормозной магистрали и золотниковой камеры, за счет изменения усилия режимной пружины 10.

• Главная часть ВР483 обеспечивает исключительно ступенчатый отпуск тормозов. Для получения полного отпуска необходимо повысить давление в тормозной магистрали и золотниковой камере практически до первоначального зарядного давления

• При первой ступени торможения, рабочая камера изолируется, сохраняя уровень первоначального зарядного давления тормозной магистрали, тем самым и обеспечивая ступенчатый отпуск.

• Главная часть ВР483 не обеспечивает дополнительную разрядку тормозной магистрали.

Получение дополнительной разрядки и быстрого, бесступенчатого полного отпуска реализует магистральная часть воздухораспределителя. И, коль скоро мы подробно рассмотрели работу главной части, держа в голове, что торможение и отпуск инициируются изменением давления именно в золотниковой камере, а не в тормозной магистрали, можно приступить к разбору работы главной части совместно с магистральной частью.

3. Действие магистральной части воздухораспределителя

Вернув на место магистральную часть, рассмотрим работу воздухораспределителя в целом, начиная с состояния полностью разряженных тормозов, когда избыточное давление в полостях прибора отсутствует и все чувствительные органы находятся в нейтральных положениях, как показано на рисунке

Зарядка воздухораспределителя

При наполнении тормозной магистрали сжатым воздухом, начнет наполнятся и магистральная камера (МК). От возникшего в ней избыточного давления, главная диафрагма 21 прогибается вправо, так, что жестко связанная с ней втулка заходит отверстиями 14 за клапан-манжету 15 ускорителя торможения.

При этом клапан-плунжер 23, под действием втулки главной диафрагмы также смещается вправо, так, что его осевые каналы 17 и 25 заходят в полость под седлом малой диафрагмы 27. Через отверстия 14 воздух ТМ заходит во втулку, далее в осевой канал 25 плунжера, огибая его торец попадает в канал 17, через который проходит в полость золотниковой камеры (ЗК) под главной диафрагмой, а оттуда попадает в нижний резервуар ЗК и далее в полость золотниковой камеры главной части. Из полости ЗК главной части, через калиброванное отверстие мягкости "б" заполняется полость рабочей камеры слева от поршня 2, а затем и верхний резервуар рабочей камеры РК. Оттуда воздух проходит в полость рабочей камеры магистральной части.

Одновременно с этим процессом, воздух из тормозной магистрали, по отдельному каналу проходит к обратному клапану 28, отжимает его от седла и проходит в полый шток главного поршня 2, сообщающийся с запасным резервуаром ЗР, заряжая его. Обратный клапан 28 препятствует перетоку воздуха из запасного резервуара в тормозную магистраль. Таким образом обеспечивается зарядка запасного резервуара, когда давление в нем меньше давления в тормозной магистрали.

Следует отметить, что на рисунке выше показана зарядка воздухораспределителя в горном режиме, когда эксцентрик 20 режимной рукоятки сжимает режимную пружину 19, не давая малой диафрагме 27 отойти от своего седла. Поэтому зарядка рабочей камеры протекает исключительно через золотниковую камеру и отверстие мягкости "б". При равнинном режиме усилие пружины 19 существенно меньше, и при достижении давления в рабочей камере 0,28-0,32 МПа, малая диафрагма прогибается вправо, открывая второй широкий канал зарядки рабочей камеры, как показано на рисунке ниже

В конце процесса зарядки, давления в золотниковой камере (ЗК), рабочей камере (РК), а также в запасном резервуаре (ЗР), выравниваются с давлением тормозной магистрали (ТМ) и магистральной камеры (МК). Перекрывается обратный клапан запасного резервуара 28, разобщая его с тормозной магистралью. Чувствительные органы магистральной части: главная диафрагма 21 и плунжер 23 возвращаются в исходное положение, при этом главная диафрагма, под действием своей пружины, смещена чуть влево, так что толкатель 16 касается клапана дополнительной разрядки 13. Воздухораспределитель приходит в поездное положение.

В процессе зарядки, чувствительные органы главной части не перемещаются, тормозная камера и тормозной цилиндр сообщаются с атмосферой через кольцевой зазор между клапаном 5 и выпускным седлом 7 и осевой канал в уравнительном поршне 8, что соответствует отпуску тормозов.

В поездном положении, при медленной разрядке тормозной магистрали (до 0,4 МПа за 1 минуту), воздух из золотниковой камеры магистральной части успевает перетекать в магистральную камеру через клапан мягкости 30 и отверстие мягкости "в" диаметром 0,9 мм. Давления в магистральной камере и золотниковой камере уравниваются и перемещения главной диафрагмы не происходит, а значит не происходит срабатывание магистральной части на дополнительную разрядку. При указанном темпе разрядки золотниковой камеры не происходит срабатывание главной части на торможение, так как в главной части воздух из рабочей камеры перетекает в золотниковую камеру через отверстие мягкости "б".

Служебное торможение

При разрядке тормозной магистрали служебным темпом (0,01-0,04 МПа в секунду), воздух из золотниковой камеры не успевает перетекать в магистральную камеру, и под действием давления в золотниковой камере, главная диафрагма 21 смещается влево. Толкатель 16, перемещаясь вместе с главной диафрагмой 21, открывает клапан дополнительной разрядки 13. Через клапан 13, полость за клапаном-ускорителем 15, через канал дополнительной разрядки ДР, сообщается с тормозной камерой (ТК) в главной части и полостью тормозного цилиндра, а также, через осевой канал уравнительного поршня 8 с атмосферой. Воздух из полости под клапаном ускорителя 15 уходит частично в атмосферу, частично наполняет тормозной цилиндр.

Вызванное этим резкое падение давление слева от клапана 15 приводит к его открытию под действием избыточного давления в магистральной камере (МК), и выходу сжатого воздуха из МК по каналу ДР в атмосферу и тормозной цилиндр. Это инициирует дальнейшее перемещение главной диафрагмы влево. Клапан дополнительной разрядки, под действием толкателя 16 также смещается влево, и, своей ножкой открывает атмосферный клапан 12. После этого клапан дополнительной разрядки 13 упирается в корпус атмосферного клапана и останавливается. Взаимодействующие с ним плунжер 23 и толкатель 16 также прекращают свое движение влево.

Давление в магистральной камере продолжает падать, и она, вместе со своей втулкой продолжает смещаться влево, что приводит к отходу седла втулки от плунжера 23. Это инициирует быструю разрядку золотниковой камеры через отверстия 24 и открытый клапан плунжера 23.

Давление в золотниковой камере быстро выравнивается с давлением в магистральной камере, главная диафрагма перемещается вправо, упираясь втулкой в плунжер 23, вызывая его перемещение вправо вместе с толкателем 16 и закрытие клапана дополнительной разрядки 13.

Дополнительная разрядка МК и ЗК прекращается магистральной частью, что исключает продолжение дополнительной разрядки при несрабатывании главной части на торможение и возникновение так называемого "дутья", чем страдал предшественник воздухораспределителя ВР 483, старый грузовой ВР усл. №270.

При исправной главной части, разрядка золотниковой камеры, как было описано выше, приводит к срабатыванию главной части на торможение. При снижении давления в золотниковой камере главной части на 0,04-0,05 МПа, давление в рабочей камере преодолевает усилие возвратной пружины 3 и главный поршень 2, перемещаясь, первой из своих манжет 29 на штоке 4 перекрывает канал ДР со стороны тормозной камеры, исключая перетекание воздуха в канал ДР а, через него, в магистральную часть. Так как в этот момент еще продолжается движение воздуха в канале ДР, его перекрытие вызывает повышение давления в нем, что инициирует запирание клапана мягкости 30, который изолирует магистральную и золотниковую камеры друг от друга. Кроме того, при этом выравниваются давления слева и справа от клапана ускорителя 15, и он закрывается, тем самым прекращая дополнительную разрядку магистральной камеры. Разрядка золотниковой камеры продолжается через осевой канал плунжера 25, втулку главной диафрагмы, через открытый клапан дополнительной разрядки и атмосферный клапан. Этот процесс протекает до выравнивания давления между ЗК и МК и закрытия клапанов 12 и 13, при смещении главной диафрагмы в исходное положение.

При дальнейшем движении главного поршня происходит открытие клапана 5 на наполнение тормозной камеры и тормозного цилиндра, с последующим протеканием всех процессов в главной части, как уже было описано при рассмотрении её работы.

Так как клапан мягкости перекрыт, снижение давление в тормозной магистрали любым темпом будет приводить к падению давления в магистральной камере и перемещению главной диафрагмы влево, с последующей разрядкой золотниковой камеры и повторным наполнением тормозных цилиндров главной частью. Дополнительной разрядки происходить не будет, так как канал ДР перекрывается манжетами 29 главного поршня.

В режиме перекрыши, когда главная диафрагма находится в своем нейтральном положении, возможны завышения давления в ТМ, вызванные отпиткой утечек из неё краном машиниста. При возрастании давления в ТМ на 0,01 - 0,015 МПа, главная диафрагма сдвигается чуть вправо, так что канал 17 плунжера заходит в полость рабочей камеры. Это вызывает переток воздуха из рабочей камеры в золотниковую по каналу 17, давление в золотниковой камере повышается на те же 0,01 - 0,015 МПа и диафрагма снова возвращается в нейтральное положение. Это исключает отпуск тормозов при незначительном повышении давления в ТМ (до 0,03 МПа), что особенно важно при работе воздухораспределителя на равнинном режиме. В этом случае возможно лишь незначительное падение давления в тормозном цилиндре, из-за уменьшения разности давлений в РК и ЗК и небольшого перемещения главного поршня влево.

За счет дополнительной разрядки тормозной магистрали, при служебном торможении, воздухораспределитель усл. №483 обеспечивает скорость распространения тормозной волны до 280 м/с. Это означает, что в поезде из 100 вагонов воздухораспределитель хвостового вагона срабатывает на торможение через примерно через 5,5 секунды после начала торможения краном машиниста. Время наполнения тормозных цилиндров в голове поезда в груженом режиме до величины 0,35 МПа составляет 16 - 22 секунды.

Экстренное торможение

Все протекающие в магистральной и главной части процессы абсолютно аналогичны, с той лишь разницей, что тормозная магистраль, магистральная камера и золотниковая камера разряжаются в "ноль", крайне быстрым темпом.

Полный отпуск на равнинном режиме

При отпуске, машинист переводит рукоятку крана машиниста в одно из отпускных положений: II - поездное или I - зарядка и отпуск. В обоих случаях происходит так называемая импульсная сверхзярядка, когда давление в тормозной магистрали повышается выше первоначального зарядного.

Так как давление в запасном резервуаре после торможения меньше первоначального зарядного давления, повышение давление в ТМ вызывает открытие обратного клапана 28 и воздух из тормозной магистрали устремляется в запасный резервуар, заряжая его.

С другой стороны, поступая в магистральную камеру, воздух из ТМ увеличивает давление в ней и главная диафрагма перемещается вправо, так что отверстия 14 в её втулке заходят за клапан ускорителя 15, а каналы 17 и 25 плунжера перемещаются в полость рабочей камеры. Через отверстия 14, по осевому каналу 25 воздух из магистральной камеры проходит в полость рабочей камеры, обходя торец плунжера по каналу 17 протекает в золотниковую камеру.

При равнинном режиме пружина 19 малой диафрагмы 27 не сжата, поэтому давления, возникающего в рабочей камере под седлом 18 хватает чтобы переместить диафрагму 27 вправо. Тем самым в полости рабочей камеры соединяются между собой каналы 25, 17 и канал из верхнего резервуара рабочей камеры. Воздух из рабочей камеры по каналу 17 также устремляется в золотниковую камеру. Давление в золотниковой камере возрастает, а давление в рабочей камере - снижается достаточно быстро, так, чтобы за счет быстрого снижения разности давлений между РК и ЗК в главной части, главный поршень 2 стал быстро перемещаться влево, увлекая за собой клапан 5. Клапан 5 отходит от седла 7, открывая полость тормозной камеры и тормозной цилиндр в атмосферу. Начинается опорожнение тормозного цилиндра.

Давления в РК и ЗК главной части уравниваются быстро, и уравнительный поршень, двигаясь влево из-за снижения давления в тормозной камере, не успев догнать клапан 5 встает на упоры. Конструктивный зазор в 7 мм между седлом 7 и клапаном 5 гарантирует невозможность установления перекрыши. Происходит быстрый бесступенчатый отпуск тормозов.

В головных вагонах темп нарастания давления в магистральной камере высокий, за счет чего медленнее снижается давление в рабочей камере, ведь часть воздуха из магистральной камеры стремиться зарядить рабочую камеру и препятствует её быстрой разрядке в полость золотниковой камеры. Поэтому отпуск в головных вагонах, хоть и начинается раньше, но происходит менее интенсивно, так как давление между РК и ЗК в главной части уравнивается медленно.

В хвостовых вагонах, напротив, темп наполнения магистральной камеры ниже, что увеличивает приток воздуха из рабочей камеру в золотниковую, и хоть отпуск в хвостовых вагонах начинается позже, но протекает он быстрее, чем головных. Такое поведение прибора обеспечивает плавность процесса отпуска тормозов по поезду, снижая возникающие при отпуске продольные растягивающие усилия в сцепных приборах.

После возврата главного поршня в исходное положение, манжета 29 открывает канал дополнительной разрядки ДР. Избыточное давление, имевшееся в нем после начала торможения сбрасывается в атмосферу через тормозную камеру и осевой канал поршня 8. Это вызывает открытие клапана мягкости. Сообщение между магистральной и золотниковой камерами через дроссель "в" восстанавливается. Воздухораспределитель переходит в поездное положение

Таким образом, работа магистральной части обеспечивает, во-первых равнинный бесступенчатый режим отпуска тормозов. Во-вторых, действие магистральной части зависит от темпа наполнения тормозной магистрали, что обеспечивает выравнивание темпа отпуска тормозов по длине поезда и улучшает его продольную динамику.

Ступенчатый отпуск на горном режиме

При включении режима ступенчатого отпуска (горный режим), эксцентриком 20 сжимается режимная пружина малой диафрагмы 27. В этом случает, при поступлении магистрального воздуха в полость под седлом 18 малой диафрагмы, возникающего давления недостаточно для перемещения диафрагмы. Давление, равное давлению рабочей камеры, в полости под диафрагмой быстро падает до давления в золотниковой камеры камеры. Золотниковая камера наполняется по осевым каналам плунжера 25 и 17, а давление в рабочей камере остается неизменным. Отпуск в этом режиме происходит исключительно за счет повышения давления в золотниковой камере.

Возрастание давление в золотниковой камере в главной части приводит к перемещению главного поршня влево, но медленнее, чем это происходит в равнинном режиме. Кроме того, прекращение зарядки магистральной камеры, через некоторое время приводит к выравниванию давлений в магистральной и золотниковой камере, главная диафрагма переходит в нейтральное положение, плунжер 23 движется вместе с ней влево, выводя каналы 25 и 17 из полости под малой диафрагмой, а отверстия 14 втулки возвращаются в положение слева от клапана 15, выходя из магистральной камеры. Магистральная часть переходит в положение перекрыши.

После стабилизации давления в золотниковой камере главной части, прекращается перемещение влево поршня 2. Снижение давления в тормозной камере приводит к перемещению уравнительно поршня 8, до его упора в клапан 5. Выпуск воздуха из тормозной камеры и тормозного цилиндра прекращается. Главная часть воздухораспределителя переходит в положение перекрыши. Так реализуется ступень отпуска.

Зарядка запасного резервуара происходит ровно тем же способом, что и при равнинном режиме. Ступенчатый отпуск выполняют постановкой крана машиниста во II положение (поездное), с последующим переводом в VI положение (перекрыша с питанием утечек из тормозной магистрали). О действии крана машиниста можно почитать подробно в третьей статье цикла. При каждой постановке крана машиниста во II положение происходит кратковременное повышение давления в тормозной магистрали выше зарядного, что приводит к перетеканию воздуха из тормозной магистрали в запасный резервуар и его зарядке. Таким образом, ступенчатый отпуск позволяет контролировать скорость поезда на крутом затяжном спуске, не прибегая к повторным торможениям, более того, при выполнении ступенчатого отпуска происходит восполнение запаса воздуха в запасных резервуарах, обеспечивая, при необходимости, повторное торможение без истощения тормозов.

Полный отпуск в горном режиме происходит только при таком положении главного поршня, при котором, вставший на упоры уравнительный поршень уже не может перекрыть свой атмосферный канал за счет зазора между седлом 7 и клапаном 5. Это происходит при давлении в золотниковой камере на 0,02-0,03 МПа ниже, чем давление в рабочей камере.

В конце процесса отпуска открывается канал дополнительной разрядки ДР, за счет схода с него манжеты 29 на штоке главного поршня. Давление в ДР выравнивается с атмосферным, клапан мягкости 30 открывается, восстанавливая сообщение между магистральной камерой и золотниковой камерой через дроссель "в". Главный поршень, встав на упоры восстанавливает сообщение между рабочей камерой и золотниковой камерой через дроссель "б". Мягкость действия воздухораспределителя восстанавливается.

Заключение

Грузовые воздухораспределители прошли значительный путь развития, не в пример своим пассажирским собратьям. Именно на их совершенствование были направлены идеи Флорентия Пименовича Казанцева и разработки Ивана Константиновича Матросова, основателей отечественной тормозной науки. Грузовой воздухораспределитель серии 483, начав свой путь на подвижной состав в начале 80-х годов, остается в строю до сих пор, за счет своих исключительных эксплуатационных свойств, и, как это не покажется странным, но относительной простоты конструкции. Его характеристики позволяют считать этот прибор достаточно универсальным для использования на огромных пространствах нашей страны, за счет наличия двух режимов отпуска. Применение нескольких грузовых режимов позволяют достаточно гибко регулировать тормозное усилие в зависимости от загрузки вагонов. Кроме того, существуют так называемые авторежимы - приборы, работающие совместно с ВР483, позволяющие автоматически регулировать степень наполнения тормозных цилиндров в зависимости от загрузки вагона. Но, конечно, применение авторежимов имеет свои нюансы, о чем я может быть когда-нибудь расскажу.

В общем-то эта статья является логичным завершением обзора современных тормозных средств, используемых в нашей стране и ближнем зарубежье. Конечно, цикл на этом не закончится, будут еще статьи. Поэтому, спасибо всем за внимания и до новых встреч!