Зміст
Введення
Основна частина
1. Розвиток пристроїв гальмування
2. Історія виникнення і пристрій автозчеплення
Висновок
Список літератури
Кузов вагона призначений для розміщення пасажирів чи вантажів. Його конструкція залежить від типу вагону. У багатьох вагонів підставою кузова є рама, що складається в основному із сукупності поздовжніх і поперечних балок, жорстко з'єднаних між собою. Рама кузова спирається на ходові частини, на ній розміщені ударно-тягові прилади і частина гальмівного обладнання.
Ходові частини призначені для безпечного руху вагона по рейковому шляху, з необхідною плавністю ходу і найменшим опором руху. До ходовим частинам відносяться колісні пари, букси і рессорное підвішування. У сучасних (які мають більше чотирьох колісних пар) вагонах ходові частини об'єднуються в самостійні вузли, звані візками.
Ударно-тягові прилади призначені для зчеплення вагонів між собою та з локомотивом, для передачі та пом'якшення дії розтягуючих (тягових) і стискають зусиль від локомотива і від одного вагона до іншого. Сучасним ударно-тяговим приладом є автозчіпного пристрій, що виконує основні функції ударних (буфера) і тягових (зчіпка) приладів. Автосцепка, встановлена на вагоні, автоматично взаємно зчіплюється при натисканні ударі з автосцепкой локомотива або іншого вагону і розчіплюється вручну за допомогою спеціального важеля.
Зменшення поздовжніх зусиль, що передаються на раму і інші частини вагона через автозчеплення, забезпечують поглинаючі апарати. Крім автозчеплення і поглинаючого апарата, є тяговий хомут з клином, що підтримують болтами і наполегливої плитою. Автозчіпного пристрою має також розетку з центрирующей видолинку, маятниковими підвісками і передніми упорами, а також задні упори і підтримуючу планку.
Процес зчеплення двох автозчеплень відбувається наступним чином: скошені поверхні великих зубів направляють малий зуб кожної автозчеплення в зів інший. При цьому, спочатку замки під тиском малих зубів переміщуються всередину головної частини, а після того, як малі зуби стали на свої місця, замки, нічим не утримувані, під дією своєї ваги опускаються в простір, і займають своє нижнє положення, замикаючи автозчеплення.
Гальма - це встановлені на локомотивах і вагонах пристрої, за допомогою яких створюються гальмівні сили, що сприяють зменшенню швидкості руху поїзда або повної його зупинки.
За способом управління гальма діляться на автоматичні і неавтоматичні. За принципом дії пневматичні гальма діляться на три основні групи: прямодействующіе автоматичні, автоматично не прямодействующіе і неавтоматичні прямодействующіе.
Автоматичний прямодействующій гальмо застосовується на всіх вантажних локомотивах і вагонах. Гальмо називається автоматичним тому, що при зниженні тиску стисненого повітря в магістралі через роз'єднання рукавів відбувається гальмування незалежно від дій машиніста. Гальмо є прямодействующім, оскільки в загальмованому стані в положенні ручки крана машиніста "перекрита" з харчуванням гальмівної магістралі відбувається харчування всієї системи стисненим повітрям прямо з головного резервуара локомотива, а також невичерпним, так як витоку повітря з гальмових циліндрів постійно поповнюються.
Перші гальма рейкового транспорту в XVIII столітті (ще до того, як він став залізничним) були ручними. У дію вони наводилися тормозілицікамі. Вантажні вагончики з дерев'яними колесами були тоді малі, рухалися з використанням кінної тяги, і для їх ефективного гальмування досить було притиснути до полотна дороги збоку від рейкового шляху загострений залізний брус, укріплений на вагонної рамі. Інший варіант гальмівного пристрою тих часів - важіль, вручну притискається до колеса вагона; в відпущеному стані він підвішувався на ланцюгу до кузова.
За таким же принципом приводилися в дію і перші гальма пасажирських поїздів з паровою тягою. Однак саме застосування сили пари дало поштовх до швидкого розвитку гальмівний техніки в XIX столітті. Нові умови роботи (поїзд, а не окремі вагони) зажадали перш за все, щоб при розриві або іншому випадковому роз'єднання поїзда його гальма автоматично спрацьовували і викликали зупинку роз'єдналися частин. Це найважливіша властивість, що отримало назву автоматичності дії, не могли забезпечити ручні гальма. Крім того, кожен ручне гальмо вимагав окремого управ - ління, в єдину (безперервну) систему вони не зв'язувалися. Тому значним кроком вперед стало створення в середині XIX століття декількох систем гальм, які були вже й автоматичними і безперервними. Один з таких гальм приводився в дію енергією великих спіральних пружин на торцевих стінках вагонів. Спеціальні тормозільщікі заводили ці пружини на станції відправлення, а для гальмування машиніст тягнув за мотузку, прив'язану до кожної пружині уздовж всього потяга. Гальма спрацьовували швидко й через систему важелів - гальмівну систему важеля передачу - притискали колодки до обода м коліс.
Були й інші конструкції механічних гальм, поряд з ними удосконалювалися ручні. Але вони були громіздкі, вимагали великої чисельності обслуговуючого персоналу, та до того ж довжина поїзда обмежувалася фізичними можливостями машиніста і міцністю мотузки.
До середини XIX століття з'явилися нові гальмівні системи, пристосовані до роботи в довших поїздах. З'являється спочатку паровий гальмо Стефенсона, що передає тиск пари від невеликого парового циліндра через систему важеля передачу на гальмівні колодки і колеса (1833 р). Потім майже одночасно були створені гальма, використовують дію розрідженого (вакуумні) або стисненого (пневматичні) повітря. Останні в XX столітті набули найбільшого поширення.
Пневматичний гальмо, запропонований у 1869 р. відомим англійським винахідником і промисловцем Дж. Вестінгау-зом, не володів спочатку настільки важливим і вже закладеним раніше в механічних гальмівних системах властивістю автоматичності дії. Тим не менш він був настільки вдалий принципово і конструктивно, що до початку XX століття знайшов широке застосування на багатьох залізницях. Уявімо собі невеликий повітряний насос, встановлений збоку паровоза і приводиться в дію парою. Насос качає повітря в що знаходиться там же резервуар, а з цього резервуару по всьому потягу проходить труба повітророзподільника з гнучкими сполучними рукавами на кінцях кожного вагона. Виходить безперервна гальмівна система, в яку входять на вагонах чавунні циліндри з ущільненими поршнями, а на паровозі - триходовий кран. Машиніст, керуючи цим краном, пропускає стиснене повітря з резервуару через повітропровід в гальмівні циліндри. При переміщенні їх поршнів штоки через систему важеля передачу притискають до коліс гальмові колодки. Тим же краном повітря з гальмівного циліндра і повітропроводу випускається в атмосферу, і гальма відпущені. Від'єднати повітропровід як від резервуара, так і від атмосфери (положення перекриші), машиніст регулює кількість стислого повітря, а отже, і відповідне гальмівне зусилля.
Для окремо взятого вагона або паровоза такий гальмо підходив якнайкраще, але в поїздах він погрожував повною відмовою в найбільш небезпечні моменти - при розриві поїзда, роз'єднання гальмових рукавів, поломки гальма і т.п. Тому його замінив автоматичний пневматичний гальмо Вестінгауз. Слід, однак, сказати, що і сьогодні гальма, що працюють за такою схемою, широко використовуються на локомотивах і другом самохідному рухомому складі залізниць - це так званий прямодействующій, або допоміжний, гальмо.
З появою в середині XIX століття першого пневматичного гальма ми маємо справу вже з цілими гальмівними системами залізничних поїздів, що включають компресорні та насосні установки для харчування гальм стисненим повітрям і управління гальмами, механічну частину у вигляді гальмівної важільної передачі і гальмівних колодок, повітропровід з гальмівними циліндрами і арматурою, а також найважливішим приладом, безпосередньо здійснюють гальмування, - повітророзподільником.
Сьогодні під словом "гальмо" багато в чому мається на увазі саме тип вживаного повітророзподільника. З'явилося й нове пристрій управління пневматичними гальмами - кран машиніста, який замінив первісний простий триходовий кран. І в такому вигляді, поступово змінюючи і удосконалюючи конструкцію окремих пристроїв, система пневматичного гальма збереглася до наших днів. Звичайно, у ній з'явився і цілий ряд додаткових пристроїв, що відповідають новим умовам роботи рухомого складу, проте названі вище присутні в будь-якому сучасному поїзді. Вже до 30-х років XX століття відбулося чітке розмежування вимог до гальмівного обладнання різних типів рухомого складу. Необхідність ділити гальма на пасажирські та вантажні викликана головним чином різними довжиною і максимальними швидкостями руху пасажирських і вантажних поїздів, а також різним співвідношенням маси тари і вантажу у пасажирського та вантажного вагонів.
До середини XX століття на залізницях світу намітилося два різних напрямки розвитку гальмівний техніки, які можна умовно назвати "європейським" і "американським". Вони пов'язані із загальними відмінностями рухомого складу та умов його експлуатації. Оскільки на дорогах Західної Європи рухомий склад оснащений слабкою гвинтовий зчіпкою, повітророзподільники працюють у вантажних поїздах у повільному (вантажному) режимі, в той же час вони мають перемикання на прискорений режим для проходження в пасажирському поїзді. З іншого боку, прилади пасажирського типу нерідко мають так званий довгосоставний режим, розрахований на проходження в складі вантажного поїзда. Таким чином, більша частина цих приладів є універсальною.
Характеристики гальм вантажного типу в США і Канаді відповідають умовам роботи у поїздах великої маси та довжини, обладнаних автосцепкой, здатної сприймати значні стискаючі і розтягуючі зусилля. Довжини гальмівних шляхів в цих країнах помітно більше, ніж на дорогах Західної Європи.
На радянських залізних дорогах у 20-х роках почали застосовувати системи автогальм з повітророзподільником, розробленим винахідником Ф.П. Казанцевим. Він же запропонував кілька систем кранів машиніста, що послужили основою і для застосовуваних нині. У 30-ті роки І. К - Матросов створив більш досконалий повітророзподільник, конструкція і властивості якого пізніше удосконалювалися Московським гальмівним заводом (нині завод "Трансмаш"). Моделі цих повітророзподільників послідовно модернізувалися в 60 - 80 - х роках.
З ускладненням гальмівної системи, зростанням швидкостей руху поїздів, їх маси і довжини удосконалювалися не тільки прилади управління і розподільників повітря. Виникла необхідність автоматичного регулювання гальмової важільної передачі, щоб знос фрикційних і інших вузлів не погіршував характеристики гальма в процесі його експлуатації. У зв'язку з цим з'явилися різні конструкції автоматичних регуляторів важільної передачі. Прагнення спростити складну і важку важільну передачу призвело до створення компактних конструкцій гальмівних блоків, що включають в себе гальмівний циліндр з вбудованим в нього автоматичним регулятором виходу штока циліндра і встановлюваних на візку вагона. У різному конструктивному виконанні їх використовують у багатьох країнах світу.
У гальмових системах для високошвидкісного руху часто застосовують не тільки колодкове, але і так званий дисковий або магнітно-рейковий гальмо. Він дозволяє перенести дію колодок з поверхонь коліс на спеціальні диски або замінити його процесом взаємодії магнітного черевика з рейкою. У швидкісних пасажирських і приміських електропоїздах застосовують також електропневматичне 66 гальмування. Електропневматичні гальма спрацьовують практично одночасно по довжині поїзда, оскільки приводяться в дію електричним керуючим сигналом.
Без всіх цих видів гальмування вже неможливо уявити собі рух сучасних поїздів на ділянках зі складним профілем колії. У той же час головну роль у забезпеченні безпеки руху продовжує грати фрикційний пневматичний гальмо.
Перспективи розвитку гальмівних систем визначаються загальними напрямками розвитку залізничного транспорту. Зусилля вчених і конструкторів спрямовані на створення розподільників повітря, приладів керування та харчування, нових типів неметалевих колодок та ін, що забезпечують можливість безпечного водіння вантажних поїздів масою 10 тис. т і більше, а пасажирських поїздів - зі швидкостями 200 км / год і більше.
Отримують розвиток різні системи автоматичного управління гальмами поїздів. Вони дозволяють, наприклад, автоматично виконувати різні режими гальмування і тяги по командам, які передаються з одного пульта управління за всіма тяговим одиницям, розосередженим по довжині з'єднаного вантажного поїзда. Управління може здійснюватися телемеханічним способом або по радіо. Створені різні варіанти цих пристроїв, призначених для вантажних, пасажирських, приміських та інших поїздів. Всі вони зберігають і можливість резервного ручного управління автогальмами краном машиніста.
Велике майбутнє належить системам діагностування гальмівного обладнання в поїздах або окремих гальмівних приладів при їх обслуговуванні та ремонті. З використанням цих систем помітно скорочується час на підготовку та перевірку гальм на станціях та на шляху прямування, а головне - забезпечується необхідний рівень безпеки руху. На це спрямована, наприклад, робота системи контролю цілісності гальмової магістралі з передачею інформації не тільки машиністу головного локомотива, але і на всі інші локомотиви з'єднаного поїзда, на зустрічні та попутні поїзда.
Фрикційні вузли гальмівних систем зазнали за роки розвитку залізничного транспорту великі зміни. По-перше, гальмівна колодка і колесо вже не є, як ми бачимо, єдиним варіантом пари тертя, хоч і отримали найбільш широке поширення в усьому світі. В основному застосовуються чавунні колодки, причому як склад чавуну, так і різні добавки до нього постійно удосконалюються. В даний час широко починають застосовувати неметалеві колодки з синтетичних матеріалів, які прийнято називати композиційними. За цих колодках зменшується витрата металу, істотно збільшується термін служби колодок, що призводить до скорочення обсягу ручної праці з їхньої заміни і регулюванню, а головне - забезпечуються більш короткі гальмівні шляхи. На залізницях композиційними колодками оснащено більше 90% вантажних і приблизно половина пасажирських вагонів, і можна без перебільшення сказати, що без таких колодок сучасні швидкості і маси поїздів недосяжні.
Сучасні прилади управління забезпечують можливість управляти гальмами локомотива разом з гальмами складу і окремо від них, а на пасажирських локомотивах - також електричним гальмом одночасно з автоматичними гальмами. Крани машиніста мають пристрої для скорочення часу зарядки гальмівної мережі, а також пристрої контролю обриву поїзда. Прилади управління забезпечують і особливі режими екстреного гальмування з максимально швидким випуском повітря з гальмівної магістралі.
Обов'язковою приладом, що забезпечує безпеку руху поїзда, є автостоп, встановлений у кабіні локомотива. Він викликає екстрене гальмування автоматично, якщо машиніст не реагує вчасно на заборонний сигнал світлофора.
Очікується широке використання роторно-гвинтових компресорів замість традиційних поршневих, що застосовуються ще з XIX століття. При однаковій продуктивності вони помітно менше за габаритами, майже не шумлять і не створюють вібрацій. Повітря, стискається в таких компресорах, менше розігрівається, а значить, в ньому менше міститься вологи, погіршує роботу гальм. Швидкісний рухомий склад обов'язково буде обладнуватися мікропроцесорними протівоюзнимі пристроями. Для забезпечення швидкостей руху пасажирських поїздів 200 км / год і більше розробляються нові матеріали для фрикційних пар тертя гальм, а також принципово нові типи гальм, що діють на вихрових токах.
Введення автозчеплення замість гвинтовий упряжі співпало з початком XX століття. У 1890 р. залізниці США почали, а в 1900 р. закінчили повний переклад рухомого складу на автозчеп типу Дженні, винайдену ще в 1876 р. З цього моменту починається активне впровадження автозчеплення не тільки на американському, але і на інших континентах.
У 1925 р. на американську автозчеп перейшла Японія, пізніше - Китай та інші країни Азії. У 1906 р. в Росії на Московсько-Казанської залізниці курсувало 230 вагонів і локомотивів з американською автозчепом. Широке застосування американської автозчеплення виявило та її принципові недоліки: неповна Автоматичність дії, недостатня область вертикального і горизонтального захоплення, передача тягової навантаження на проміжну деталь - кіготь та ін, тому поява автозчеплення з новим двозубих контуром зачеплення (контуром Віллісона), що усуває зазначені недоліки, загальмувало подальше застосування цього варіанту автозчеплення. У процесі випробувань на радянських дорогах ряду автозчеплень найкращі результати показала автозчеплення СА-3, розроблена в Інституті реконструкції тяги під керівництвом професора В.Ф. Єгорченко, що має двозубою контур зачеплення. Переклад з гвинтовою упряжі на автозчеп в СРСР почався в 1935 р., а закінчився в 1957 р.
Застосовувана в даний час в США, Канаді, Мексиці, Японії, Китаї, Індії американська автозчеплення, як і радянська, за період експлуатації зазнала значні зміни, спрямовані на підвищення експлуатаційних показників. Наприклад, у автозчеплення СА-3 робоче навантаження підвищилась у 3 рази (з 0,8 до 2,5 - 3 МН). У США намічається тенденція до застосування автозчеплень жорсткого або напівтвердого типу.
Автосцепка жорсткого типу має обмежувач граничного переміщення по вертикалі. Це дозволяє знизити вплив нерівностей залізничної колії та можливості виходу зчіпок із зачеплення.
Конструкція автозчеплень для спеціального рухомого складу (дизель - електропоїзд, вагони метрополітенів та ін) визначається умовами його експлуатації. Такі автозчеплення не піддаються великим навантаженням, тому вони легше, компактніше, але в той же час вимагають великої точності виготовлення і складних допоміжних облаштувань, оскільки при автоматичному зчепленні забезпечується і з'єднання повітряних магістралей (гальмівний і напірної), а також електричних ланцюгів управління і передачі інформації по рухомому складу.
Подальший розвиток автозчеплення рухомого складу загальномережевого призначення буде проходити як в напрямку підвищення її експлуатаційних можливостей, так і довговічності, міцності, збільшення міжремонтного періоду до проміжку між капітальними ремонтами рухомого складу. Весь рухомий склад загального призначення буде мати автозчеп жорсткого або напівтвердого типу, - обладнану автосоедінітелем гальмівної магістралі, а для деяких типів вагонів - з'єднувачем напірної магістралі і з'єднувачем електроланок. З'явиться автозчеплення такого типу і на європейських дорогах колії 1435 мм, де поки що застосовується гвинтова упряж.
Використання методів термообробки автозчеплення, застосування легованих сталей, нові методи зміцнення поверхні наплавленням шару високоміцного металу зроблять автозчеп міцніше і легше. Розшириться сфера застосування спеціальних автозчеплень у зв'язку з введенням в експлуатацію швидкісних пасажирських поїздів та нових видів транспортних засобів, у яких конструкція автозчеплення буде визначатися умовами експлуатації та техніко-економічною доцільністю, якщо не буде гострої необхідності у взаімосцепляемості з автосцепкой загальномережним вагонів і локомотивів.
Поряд з автосцепкой розвиток отримають і поглинаючі апарати. Перші їх зразки являли собою, по суті, пружину; надалі з'явилися системи з допомогою пар тертя, гідрофрікціонние, гідрогазовие. Однак у майбутньому вони будуть замінені апаратами, що мають в якості робочого тіла спеціальні полімерні сполуки (еластомери), і поєднувати в собі як простоту конструкції і високу можливість поглинання енергії (100 - 200 кДж), так і необхідну надійність в експлуатації.
Гвинтові стяжка застосовується на деяких вузькоколійках, а також широко застосовувалася в Західній Європі. У цьому випадку вагони обладнуються двома буферними тарілками, які можуть переміщатися відносно кузова вагона. У центрі є дві частини зчіпки, стягують болтами.
Автосцепка застосовується зараз на всіх магістральних залізницях. По краях вагона або локомотива є два буфера, а посередині розташовується автосцепка. Всі існуючі автозчеплення можуть бути розділені за їх типом на дві групи: нежорсткі і жорсткі і за принципом сприйняття зусиль також на дво групи: тягово-ударні і тягові.
Діє автозчеплення наступним чином. При натисканні зіткненні вагонів голови автозчеплень ковзають одна за іншою в горизонтальній площині до тих пір, поки малий зуб однієї не увійде в зів інший. При натисканні один на одного замки спочатку йдуть кожен у свою кишеню, а потім випадають у простір, що і замикають автозчеплення.
Щоб розчепити автозчеплення, досить прибрати один із замків всередину голови автозчеплення. Для цього за допомогою розчіпних приводу повертається валик підйомника, а разом з ним і підйомник замку, який спочатку піднімає верхнє плече собачки, ніж вимикає дію запобіжника замку, потім відводить замок всередину голови автозчеплення і одночасно заходить за розчіпних кут замкодержателя. Проследнім рухом підйомник замку замикає свій зворотний хід, тому що, впираючись у розчіпних кут замкодержателя, він не може повернутися у свій колишній стан до тих пір, поки не звільнитися лапа замкодержателя, що відбудеться тільки при роз'єднанні автозчеплень. При цьому вона під дією ваги свого противаги і натискання підйомника увійде в зів автозчеплення.
У пасажирських вагонах влаштовуються, крім поглинаючих апаратів автозчеплення, центральні пружні майданчика (переходи).
Пружна майданчик, що розміщується на торцевій стінці вагона, має рамку, виступаючу вперед за площину зачеплення автозчеплень. Нижня частина рамки з'єднується штирями з буферами, а верхня з хомутом листової ресори, кінці якої за допомогою шарнірів спираються на торцеву стінку вагона. При з'єднанні вагонів спочатку стискаються пружні майданчика, після чого вже зчіплюються автозчеплення, в результаті цього автозчеплення знаходяться в натягнутому положенні, що пом'якшує поштовхи, викликані зазорами між зчіплюється поверхнями автозчеплень. Збоку і зверху переходи закриваються гумової гармонікою.
2. Віргінський BC Виникнення залізниць у Росії / BC Віргінський. - М.: Желдоріздат, 1949.
3. Калиничем В.П. Великий Сибірський шлях / В.П. Калиничем. - М.: Транспорт, 1991.
4. Історія залізничного транспорту Росії / під редакцією Красковського Є.Я., Уздіна М.М. - Спб., 1994 р.
5. Кологрива І.Є. Історія розвитку залізничного транспорту: навчально-методичний посібник / І.Є. Кологрива - Хабаровськ: ДВГУПС, 1998.
6. Кологрива І.Є. Історія розвитку залізничного транспорту: навч. посібник / І.Є. Кологрівая.2-е вид. доп. і перераб. - Хабаровськ: ДВГУПС, 2007.
Введення
Основна частина
1. Розвиток пристроїв гальмування
2. Історія виникнення і пристрій автозчеплення
Висновок
Список літератури
Введення
Вагоном називається одиниця залізничного рухомого складу, призначена для перевезення пасажирів або вантажів. При всій різноманітності типів і конструкцій вагонів вони мають спільні основні елементи (вузли або по-іншому - складальні одиниці). До них відносяться кузов, ходові частини, ударно-тягові прилади і гальмо.Кузов вагона призначений для розміщення пасажирів чи вантажів. Його конструкція залежить від типу вагону. У багатьох вагонів підставою кузова є рама, що складається в основному із сукупності поздовжніх і поперечних балок, жорстко з'єднаних між собою. Рама кузова спирається на ходові частини, на ній розміщені ударно-тягові прилади і частина гальмівного обладнання.
Ходові частини призначені для безпечного руху вагона по рейковому шляху, з необхідною плавністю ходу і найменшим опором руху. До ходовим частинам відносяться колісні пари, букси і рессорное підвішування. У сучасних (які мають більше чотирьох колісних пар) вагонах ходові частини об'єднуються в самостійні вузли, звані візками.
Ударно-тягові прилади призначені для зчеплення вагонів між собою та з локомотивом, для передачі та пом'якшення дії розтягуючих (тягових) і стискають зусиль від локомотива і від одного вагона до іншого. Сучасним ударно-тяговим приладом є автозчіпного пристрій, що виконує основні функції ударних (буфера) і тягових (зчіпка) приладів. Автосцепка, встановлена на вагоні, автоматично взаємно зчіплюється при натисканні ударі з автосцепкой локомотива або іншого вагону і розчіплюється вручну за допомогою спеціального важеля.
Зменшення поздовжніх зусиль, що передаються на раму і інші частини вагона через автозчеплення, забезпечують поглинаючі апарати. Крім автозчеплення і поглинаючого апарата, є тяговий хомут з клином, що підтримують болтами і наполегливої плитою. Автозчіпного пристрою має також розетку з центрирующей видолинку, маятниковими підвісками і передніми упорами, а також задні упори і підтримуючу планку.
Процес зчеплення двох автозчеплень відбувається наступним чином: скошені поверхні великих зубів направляють малий зуб кожної автозчеплення в зів інший. При цьому, спочатку замки під тиском малих зубів переміщуються всередину головної частини, а після того, як малі зуби стали на свої місця, замки, нічим не утримувані, під дією своєї ваги опускаються в простір, і займають своє нижнє положення, замикаючи автозчеплення.
Гальма - це встановлені на локомотивах і вагонах пристрої, за допомогою яких створюються гальмівні сили, що сприяють зменшенню швидкості руху поїзда або повної його зупинки.
За способом управління гальма діляться на автоматичні і неавтоматичні. За принципом дії пневматичні гальма діляться на три основні групи: прямодействующіе автоматичні, автоматично не прямодействующіе і неавтоматичні прямодействующіе.
Автоматичний прямодействующій гальмо застосовується на всіх вантажних локомотивах і вагонах. Гальмо називається автоматичним тому, що при зниженні тиску стисненого повітря в магістралі через роз'єднання рукавів відбувається гальмування незалежно від дій машиніста. Гальмо є прямодействующім, оскільки в загальмованому стані в положенні ручки крана машиніста "перекрита" з харчуванням гальмівної магістралі відбувається харчування всієї системи стисненим повітрям прямо з головного резервуара локомотива, а також невичерпним, так як витоку повітря з гальмових циліндрів постійно поповнюються.
Основна частина
1. Розвиток пристроїв гальмування
У певному сенсі залізничний гальмо старше самого залізничного транспорту, хоча, звичайно, набагато молодше безрейковими колісних екіпажів. Справа в тому, що необхідність спеціальних пристроїв для гальмування будь-якого рухомого складу виникає тільки при таких швидкостях руху, коли природне опір обертанню коліс стає недостатнім для зупинки в потрібний момент. Наприклад, англійські поштові диліжанси досягли цього рівня в кінці XVIII століття, і відразу з'явився цілий ряд гальмівних пристроїв для них. Як відомо, гальмо створює штучне опір руху для зупинки або регулювання швидкості і тим самим забезпечує безпеку руху рухомого складу.Перші гальма рейкового транспорту в XVIII столітті (ще до того, як він став залізничним) були ручними. У дію вони наводилися тормозілицікамі. Вантажні вагончики з дерев'яними колесами були тоді малі, рухалися з використанням кінної тяги, і для їх ефективного гальмування досить було притиснути до полотна дороги збоку від рейкового шляху загострений залізний брус, укріплений на вагонної рамі. Інший варіант гальмівного пристрою тих часів - важіль, вручну притискається до колеса вагона; в відпущеному стані він підвішувався на ланцюгу до кузова.
За таким же принципом приводилися в дію і перші гальма пасажирських поїздів з паровою тягою. Однак саме застосування сили пари дало поштовх до швидкого розвитку гальмівний техніки в XIX столітті. Нові умови роботи (поїзд, а не окремі вагони) зажадали перш за все, щоб при розриві або іншому випадковому роз'єднання поїзда його гальма автоматично спрацьовували і викликали зупинку роз'єдналися частин. Це найважливіша властивість, що отримало назву автоматичності дії, не могли забезпечити ручні гальма. Крім того, кожен ручне гальмо вимагав окремого управ - ління, в єдину (безперервну) систему вони не зв'язувалися. Тому значним кроком вперед стало створення в середині XIX століття декількох систем гальм, які були вже й автоматичними і безперервними. Один з таких гальм приводився в дію енергією великих спіральних пружин на торцевих стінках вагонів. Спеціальні тормозільщікі заводили ці пружини на станції відправлення, а для гальмування машиніст тягнув за мотузку, прив'язану до кожної пружині уздовж всього потяга. Гальма спрацьовували швидко й через систему важелів - гальмівну систему важеля передачу - притискали колодки до обода м коліс.
Були й інші конструкції механічних гальм, поряд з ними удосконалювалися ручні. Але вони були громіздкі, вимагали великої чисельності обслуговуючого персоналу, та до того ж довжина поїзда обмежувалася фізичними можливостями машиніста і міцністю мотузки.
До середини XIX століття з'явилися нові гальмівні системи, пристосовані до роботи в довших поїздах. З'являється спочатку паровий гальмо Стефенсона, що передає тиск пари від невеликого парового циліндра через систему важеля передачу на гальмівні колодки і колеса (1833 р). Потім майже одночасно були створені гальма, використовують дію розрідженого (вакуумні) або стисненого (пневматичні) повітря. Останні в XX столітті набули найбільшого поширення.
Пневматичний гальмо, запропонований у 1869 р. відомим англійським винахідником і промисловцем Дж. Вестінгау-зом, не володів спочатку настільки важливим і вже закладеним раніше в механічних гальмівних системах властивістю автоматичності дії. Тим не менш він був настільки вдалий принципово і конструктивно, що до початку XX століття знайшов широке застосування на багатьох залізницях. Уявімо собі невеликий повітряний насос, встановлений збоку паровоза і приводиться в дію парою. Насос качає повітря в що знаходиться там же резервуар, а з цього резервуару по всьому потягу проходить труба повітророзподільника з гнучкими сполучними рукавами на кінцях кожного вагона. Виходить безперервна гальмівна система, в яку входять на вагонах чавунні циліндри з ущільненими поршнями, а на паровозі - триходовий кран. Машиніст, керуючи цим краном, пропускає стиснене повітря з резервуару через повітропровід в гальмівні циліндри. При переміщенні їх поршнів штоки через систему важеля передачу притискають до коліс гальмові колодки. Тим же краном повітря з гальмівного циліндра і повітропроводу випускається в атмосферу, і гальма відпущені. Від'єднати повітропровід як від резервуара, так і від атмосфери (положення перекриші), машиніст регулює кількість стислого повітря, а отже, і відповідне гальмівне зусилля.
Для окремо взятого вагона або паровоза такий гальмо підходив якнайкраще, але в поїздах він погрожував повною відмовою в найбільш небезпечні моменти - при розриві поїзда, роз'єднання гальмових рукавів, поломки гальма і т.п. Тому його замінив автоматичний пневматичний гальмо Вестінгауз. Слід, однак, сказати, що і сьогодні гальма, що працюють за такою схемою, широко використовуються на локомотивах і другом самохідному рухомому складі залізниць - це так званий прямодействующій, або допоміжний, гальмо.
З появою в середині XIX століття першого пневматичного гальма ми маємо справу вже з цілими гальмівними системами залізничних поїздів, що включають компресорні та насосні установки для харчування гальм стисненим повітрям і управління гальмами, механічну частину у вигляді гальмівної важільної передачі і гальмівних колодок, повітропровід з гальмівними циліндрами і арматурою, а також найважливішим приладом, безпосередньо здійснюють гальмування, - повітророзподільником.
Сьогодні під словом "гальмо" багато в чому мається на увазі саме тип вживаного повітророзподільника. З'явилося й нове пристрій управління пневматичними гальмами - кран машиніста, який замінив первісний простий триходовий кран. І в такому вигляді, поступово змінюючи і удосконалюючи конструкцію окремих пристроїв, система пневматичного гальма збереглася до наших днів. Звичайно, у ній з'явився і цілий ряд додаткових пристроїв, що відповідають новим умовам роботи рухомого складу, проте названі вище присутні в будь-якому сучасному поїзді. Вже до 30-х років XX століття відбулося чітке розмежування вимог до гальмівного обладнання різних типів рухомого складу. Необхідність ділити гальма на пасажирські та вантажні викликана головним чином різними довжиною і максимальними швидкостями руху пасажирських і вантажних поїздів, а також різним співвідношенням маси тари і вантажу у пасажирського та вантажного вагонів.
До середини XX століття на залізницях світу намітилося два різних напрямки розвитку гальмівний техніки, які можна умовно назвати "європейським" і "американським". Вони пов'язані із загальними відмінностями рухомого складу та умов його експлуатації. Оскільки на дорогах Західної Європи рухомий склад оснащений слабкою гвинтовий зчіпкою, повітророзподільники працюють у вантажних поїздах у повільному (вантажному) режимі, в той же час вони мають перемикання на прискорений режим для проходження в пасажирському поїзді. З іншого боку, прилади пасажирського типу нерідко мають так званий довгосоставний режим, розрахований на проходження в складі вантажного поїзда. Таким чином, більша частина цих приладів є універсальною.
Характеристики гальм вантажного типу в США і Канаді відповідають умовам роботи у поїздах великої маси та довжини, обладнаних автосцепкой, здатної сприймати значні стискаючі і розтягуючі зусилля. Довжини гальмівних шляхів в цих країнах помітно більше, ніж на дорогах Західної Європи.
На радянських залізних дорогах у 20-х роках почали застосовувати системи автогальм з повітророзподільником, розробленим винахідником Ф.П. Казанцевим. Він же запропонував кілька систем кранів машиніста, що послужили основою і для застосовуваних нині. У 30-ті роки І. К - Матросов створив більш досконалий повітророзподільник, конструкція і властивості якого пізніше удосконалювалися Московським гальмівним заводом (нині завод "Трансмаш"). Моделі цих повітророзподільників послідовно модернізувалися в 60 - 80 - х роках.
З ускладненням гальмівної системи, зростанням швидкостей руху поїздів, їх маси і довжини удосконалювалися не тільки прилади управління і розподільників повітря. Виникла необхідність автоматичного регулювання гальмової важільної передачі, щоб знос фрикційних і інших вузлів не погіршував характеристики гальма в процесі його експлуатації. У зв'язку з цим з'явилися різні конструкції автоматичних регуляторів важільної передачі. Прагнення спростити складну і важку важільну передачу призвело до створення компактних конструкцій гальмівних блоків, що включають в себе гальмівний циліндр з вбудованим в нього автоматичним регулятором виходу штока циліндра і встановлюваних на візку вагона. У різному конструктивному виконанні їх використовують у багатьох країнах світу.
У гальмових системах для високошвидкісного руху часто застосовують не тільки колодкове, але і так званий дисковий або магнітно-рейковий гальмо. Він дозволяє перенести дію колодок з поверхонь коліс на спеціальні диски або замінити його процесом взаємодії магнітного черевика з рейкою. У швидкісних пасажирських і приміських електропоїздах застосовують також електропневматичне 66 гальмування. Електропневматичні гальма спрацьовують практично одночасно по довжині поїзда, оскільки приводяться в дію електричним керуючим сигналом.
Без всіх цих видів гальмування вже неможливо уявити собі рух сучасних поїздів на ділянках зі складним профілем колії. У той же час головну роль у забезпеченні безпеки руху продовжує грати фрикційний пневматичний гальмо.
Перспективи розвитку гальмівних систем визначаються загальними напрямками розвитку залізничного транспорту. Зусилля вчених і конструкторів спрямовані на створення розподільників повітря, приладів керування та харчування, нових типів неметалевих колодок та ін, що забезпечують можливість безпечного водіння вантажних поїздів масою 10 тис. т і більше, а пасажирських поїздів - зі швидкостями 200 км / год і більше.
Отримують розвиток різні системи автоматичного управління гальмами поїздів. Вони дозволяють, наприклад, автоматично виконувати різні режими гальмування і тяги по командам, які передаються з одного пульта управління за всіма тяговим одиницям, розосередженим по довжині з'єднаного вантажного поїзда. Управління може здійснюватися телемеханічним способом або по радіо. Створені різні варіанти цих пристроїв, призначених для вантажних, пасажирських, приміських та інших поїздів. Всі вони зберігають і можливість резервного ручного управління автогальмами краном машиніста.
Велике майбутнє належить системам діагностування гальмівного обладнання в поїздах або окремих гальмівних приладів при їх обслуговуванні та ремонті. З використанням цих систем помітно скорочується час на підготовку та перевірку гальм на станціях та на шляху прямування, а головне - забезпечується необхідний рівень безпеки руху. На це спрямована, наприклад, робота системи контролю цілісності гальмової магістралі з передачею інформації не тільки машиністу головного локомотива, але і на всі інші локомотиви з'єднаного поїзда, на зустрічні та попутні поїзда.
Фрикційні вузли гальмівних систем зазнали за роки розвитку залізничного транспорту великі зміни. По-перше, гальмівна колодка і колесо вже не є, як ми бачимо, єдиним варіантом пари тертя, хоч і отримали найбільш широке поширення в усьому світі. В основному застосовуються чавунні колодки, причому як склад чавуну, так і різні добавки до нього постійно удосконалюються. В даний час широко починають застосовувати неметалеві колодки з синтетичних матеріалів, які прийнято називати композиційними. За цих колодках зменшується витрата металу, істотно збільшується термін служби колодок, що призводить до скорочення обсягу ручної праці з їхньої заміни і регулюванню, а головне - забезпечуються більш короткі гальмівні шляхи. На залізницях композиційними колодками оснащено більше 90% вантажних і приблизно половина пасажирських вагонів, і можна без перебільшення сказати, що без таких колодок сучасні швидкості і маси поїздів недосяжні.
Сучасні прилади управління забезпечують можливість управляти гальмами локомотива разом з гальмами складу і окремо від них, а на пасажирських локомотивах - також електричним гальмом одночасно з автоматичними гальмами. Крани машиніста мають пристрої для скорочення часу зарядки гальмівної мережі, а також пристрої контролю обриву поїзда. Прилади управління забезпечують і особливі режими екстреного гальмування з максимально швидким випуском повітря з гальмівної магістралі.
Обов'язковою приладом, що забезпечує безпеку руху поїзда, є автостоп, встановлений у кабіні локомотива. Він викликає екстрене гальмування автоматично, якщо машиніст не реагує вчасно на заборонний сигнал світлофора.
Очікується широке використання роторно-гвинтових компресорів замість традиційних поршневих, що застосовуються ще з XIX століття. При однаковій продуктивності вони помітно менше за габаритами, майже не шумлять і не створюють вібрацій. Повітря, стискається в таких компресорах, менше розігрівається, а значить, в ньому менше міститься вологи, погіршує роботу гальм. Швидкісний рухомий склад обов'язково буде обладнуватися мікропроцесорними протівоюзнимі пристроями. Для забезпечення швидкостей руху пасажирських поїздів 200 км / год і більше розробляються нові матеріали для фрикційних пар тертя гальм, а також принципово нові типи гальм, що діють на вихрових токах.
2. Історія виникнення і пристрій автозчеплення
Окремі одиниці рухомого складу з'єднують зчіпними приладами. Спочатку це була гвинтова упряж, винайдена в США. Вона складалася з петель або сережок, вільно укріплених на гаку вагона, та нарізної гвинта, обертаючи який можна зближувати і розсовувати сережки. Швидкість роботи і безпеку залежали в основному від кваліфікації зчіплювача. Ручна гвинтова зчіпка стримувала зростання обсягу перевезень через недостатній міцності, оскільки її міцність визначається масою зчіпки, а маса обмежена фізичною силою і кваліфікацією зчіплювача. Іншим істотним недоліком ручної зчіпки є ускладнення маневрової роботи, оскільки необхідність скручувати стяжки вагонів збільшує час формування та викликає додаткові витрати на утримання зачіплювачів. Велика також небезпека травматизму.Введення автозчеплення замість гвинтовий упряжі співпало з початком XX століття. У 1890 р. залізниці США почали, а в 1900 р. закінчили повний переклад рухомого складу на автозчеп типу Дженні, винайдену ще в 1876 р. З цього моменту починається активне впровадження автозчеплення не тільки на американському, але і на інших континентах.
У 1925 р. на американську автозчеп перейшла Японія, пізніше - Китай та інші країни Азії. У 1906 р. в Росії на Московсько-Казанської залізниці курсувало 230 вагонів і локомотивів з американською автозчепом. Широке застосування американської автозчеплення виявило та її принципові недоліки: неповна Автоматичність дії, недостатня область вертикального і горизонтального захоплення, передача тягової навантаження на проміжну деталь - кіготь та ін, тому поява автозчеплення з новим двозубих контуром зачеплення (контуром Віллісона), що усуває зазначені недоліки, загальмувало подальше застосування цього варіанту автозчеплення. У процесі випробувань на радянських дорогах ряду автозчеплень найкращі результати показала автозчеплення СА-3, розроблена в Інституті реконструкції тяги під керівництвом професора В.Ф. Єгорченко, що має двозубою контур зачеплення. Переклад з гвинтовою упряжі на автозчеп в СРСР почався в 1935 р., а закінчився в 1957 р.
Застосовувана в даний час в США, Канаді, Мексиці, Японії, Китаї, Індії американська автозчеплення, як і радянська, за період експлуатації зазнала значні зміни, спрямовані на підвищення експлуатаційних показників. Наприклад, у автозчеплення СА-3 робоче навантаження підвищилась у 3 рази (з 0,8 до 2,5 - 3 МН). У США намічається тенденція до застосування автозчеплень жорсткого або напівтвердого типу.
Автосцепка жорсткого типу має обмежувач граничного переміщення по вертикалі. Це дозволяє знизити вплив нерівностей залізничної колії та можливості виходу зчіпок із зачеплення.
Конструкція автозчеплень для спеціального рухомого складу (дизель - електропоїзд, вагони метрополітенів та ін) визначається умовами його експлуатації. Такі автозчеплення не піддаються великим навантаженням, тому вони легше, компактніше, але в той же час вимагають великої точності виготовлення і складних допоміжних облаштувань, оскільки при автоматичному зчепленні забезпечується і з'єднання повітряних магістралей (гальмівний і напірної), а також електричних ланцюгів управління і передачі інформації по рухомому складу.
Подальший розвиток автозчеплення рухомого складу загальномережевого призначення буде проходити як в напрямку підвищення її експлуатаційних можливостей, так і довговічності, міцності, збільшення міжремонтного періоду до проміжку між капітальними ремонтами рухомого складу. Весь рухомий склад загального призначення буде мати автозчеп жорсткого або напівтвердого типу, - обладнану автосоедінітелем гальмівної магістралі, а для деяких типів вагонів - з'єднувачем напірної магістралі і з'єднувачем електроланок. З'явиться автозчеплення такого типу і на європейських дорогах колії 1435 мм, де поки що застосовується гвинтова упряж.
Використання методів термообробки автозчеплення, застосування легованих сталей, нові методи зміцнення поверхні наплавленням шару високоміцного металу зроблять автозчеп міцніше і легше. Розшириться сфера застосування спеціальних автозчеплень у зв'язку з введенням в експлуатацію швидкісних пасажирських поїздів та нових видів транспортних засобів, у яких конструкція автозчеплення буде визначатися умовами експлуатації та техніко-економічною доцільністю, якщо не буде гострої необхідності у взаімосцепляемості з автосцепкой загальномережним вагонів і локомотивів.
Поряд з автосцепкой розвиток отримають і поглинаючі апарати. Перші їх зразки являли собою, по суті, пружину; надалі з'явилися системи з допомогою пар тертя, гідрофрікціонние, гідрогазовие. Однак у майбутньому вони будуть замінені апаратами, що мають в якості робочого тіла спеціальні полімерні сполуки (еластомери), і поєднувати в собі як простоту конструкції і високу можливість поглинання енергії (100 - 200 кДж), так і необхідну надійність в експлуатації.
Висновок
Для з'єднання вагонів з локомотивом і між собою застосовують ударно-тягові механізми (зчіпки), які передають гальмові й тягові зусилля при їзді. Вони кріпляться до центральної хребтової балці локомотива чи вагона. Зчіпки бувають трьох різних видів: ударно-упряжні, гвинтова стяжка і автозчеплення.Гвинтові стяжка застосовується на деяких вузькоколійках, а також широко застосовувалася в Західній Європі. У цьому випадку вагони обладнуються двома буферними тарілками, які можуть переміщатися відносно кузова вагона. У центрі є дві частини зчіпки, стягують болтами.
Автосцепка застосовується зараз на всіх магістральних залізницях. По краях вагона або локомотива є два буфера, а посередині розташовується автосцепка. Всі існуючі автозчеплення можуть бути розділені за їх типом на дві групи: нежорсткі і жорсткі і за принципом сприйняття зусиль також на дво групи: тягово-ударні і тягові.
Діє автозчеплення наступним чином. При натисканні зіткненні вагонів голови автозчеплень ковзають одна за іншою в горизонтальній площині до тих пір, поки малий зуб однієї не увійде в зів інший. При натисканні один на одного замки спочатку йдуть кожен у свою кишеню, а потім випадають у простір, що і замикають автозчеплення.
Щоб розчепити автозчеплення, досить прибрати один із замків всередину голови автозчеплення. Для цього за допомогою розчіпних приводу повертається валик підйомника, а разом з ним і підйомник замку, який спочатку піднімає верхнє плече собачки, ніж вимикає дію запобіжника замку, потім відводить замок всередину голови автозчеплення і одночасно заходить за розчіпних кут замкодержателя. Проследнім рухом підйомник замку замикає свій зворотний хід, тому що, впираючись у розчіпних кут замкодержателя, він не може повернутися у свій колишній стан до тих пір, поки не звільнитися лапа замкодержателя, що відбудеться тільки при роз'єднанні автозчеплень. При цьому вона під дією ваги свого противаги і натискання підйомника увійде в зів автозчеплення.
У пасажирських вагонах влаштовуються, крім поглинаючих апаратів автозчеплення, центральні пружні майданчика (переходи).
Пружна майданчик, що розміщується на торцевій стінці вагона, має рамку, виступаючу вперед за площину зачеплення автозчеплень. Нижня частина рамки з'єднується штирями з буферами, а верхня з хомутом листової ресори, кінці якої за допомогою шарнірів спираються на торцеву стінку вагона. При з'єднанні вагонів спочатку стискаються пружні майданчика, після чого вже зчіплюються автозчеплення, в результаті цього автозчеплення знаходяться в натягнутому положенні, що пом'якшує поштовхи, викликані зазорами між зчіплюється поверхнями автозчеплень. Збоку і зверху переходи закриваються гумової гармонікою.
Список літератури
1. Сотников Є.А. Залізниці світу з XIX в XXI століття / Е.А. Сотников. - М.: Транспорт, 1993.2. Віргінський BC Виникнення залізниць у Росії / BC Віргінський. - М.: Желдоріздат, 1949.
3. Калиничем В.П. Великий Сибірський шлях / В.П. Калиничем. - М.: Транспорт, 1991.
4. Історія залізничного транспорту Росії / під редакцією Красковського Є.Я., Уздіна М.М. - Спб., 1994 р.
5. Кологрива І.Є. Історія розвитку залізничного транспорту: навчально-методичний посібник / І.Є. Кологрива - Хабаровськ: ДВГУПС, 1998.
6. Кологрива І.Є. Історія розвитку залізничного транспорту: навч. посібник / І.Є. Кологрівая.2-е вид. доп. і перераб. - Хабаровськ: ДВГУПС, 2007.