На сегодняшний день основным видом тормоза на локомотивах, электропоездах и других железнодорожных подвижных единицах является пневматический тормоз. Слово «пневматический» происходит от греческого πνεῦμα (pneuma), которое означает «ветер», «дыхание», «дуновение». У меня все термины, связанные с пневматикой, всегда ассоциировались со словом воздух, что, в принципе, недалеко от истины)).
Чтобы создать запас воздуха на локомотиве, так необходимого как для торможения, так и для успешного функционирования электропневматических аппаратов*, песочниц*, тифонов*, дворников на лобовых стеклах, на локомотивах устанавливаются главные резервуары*. Например, тепловоз 2ТЭ116 имеет четыре последовательно включенных главных резервуара по 250 литров каждый, и это на одной секции.
Чтобы накачать запас в 1000 литров, которые довольно быстро растрачиваются в процессе ведения поезда, накачать опять, и так в течение всей поездки, нужен мощный, надежный компрессор*.
Компрессор должен отключиться, когда запас воздуха в главных резервуарах достиг оптимального для работы локомотива значения, и включиться, когда запас воздуха истощился в виду торможений и потребления вспомогательного оборудования.
Чтобы этот процесс автоматизировать, с начала 1960-х гг. разработан регулятор давления 3РД, отличающийся своей надежностью и широко применяющийся на тепловозах, начиная еще с семейства ТЭ10. В 2000-х гг. на новых локомотивах (2ТЭ25К и др.) стали применять более современные регуляторы (например, № АК-11БМ* или электронные аналоги), но 3РД оставался в производстве для замены изношенных узлов на старых машинах (2ТЭ10М, ТЭП70, 2ТЭ116), большое количество которых эксплуатируется и по сей день, так что со счетов его списывать несколько преждевременно.
Устройство регулятора давления 3РД
Корпус регулятора давления через резиновую прокладку стянут посредством четырех болтов к привалочной плите. В привалочной плите два отверстия с резьбой для подсоединения трубки от главного резервуара и трубки к разгрузочному устройству.
В корпусе имеются три полости. В левой полости посредством пружины к своему седлу прижат выключающий клапан. Нажатие пружины отрегулировано посредством регулировочного винта на 8,5 кг/см2.
Другой конец пружины упирается в фасонную гайку, накрученную на регулировочный винт. Поворотом винта можно изменить затяжку пружины, а значит, и давление отключения.
В центральной части корпуса установлен фильтр. В качестве наполнителя фильтра раньше использовали конский волос.
В правой полости корпуса установлен включающий клапан, прижатый к своему седлу пружиной, отрегулированной на давление 7,5 кг/см2. Регулировочный винт, пружина и фасонная гайка на регулировочном винте позволяют изменять затяжку пружины, а значит, и давление включения, при котором компрессор начнет заполнение главного резервуара воздухом.
Под включающим клапаном расположен подпружиненный обратный клапан. Включающий клапан своим весом прижимает подпружиненный обратный клапан, не позволяя последнему отойти от своего седла.
Принцип работы регулятора 3РД.
Изначально регулятор проектировался для управления работой компрессоров, которые получают вращение непосредственно от коленвала дизеля тепловоза, но потом нашли применение и в схемах компрессоров, имеющих привод от электродвигателя.
Воздух от главного резервуара проходит через штуцер в привалочной плите, через центральную полость в корпусе проходит через фильтр, очищаясь от нежелательных примесей, по каналам в корпусе и привалочной плите подходит к выключающему клапану.
При достижении давления 8,5 кг/см2 воздух приподнимает торец выключающего клапана от седла и проникает под более широкую часть (её называют срывной частью клапана), поверхность давления увеличивается, клапан резко поднимается вверх, открывая проход воздуха по каналам в корпусе и привалочной плите под включающий клапан.
Клапан, прижимаемый к седлу пружиной, отрегулированной на подъем при давлении 7,5 кг/см2, резко поднимается вверх под давлением 8,5 кг/см2, своим хвостовиком закрывая атмосферное отверстие в корпусе и открывая проход воздуху по двум каналам.
Часть воздуха устремляется в разгрузочное устройство РУ, часть по каналу в кронштейне устремляется в обход выключающего клапана, наполняя левую полость, вскоре давление над выключающим клапаном и усилие пружины заставят выключающий клапан сесть в седло и перекрыть проход воздуха из главного резервуара ГР в регулятор давления. Единственным каналом подпитки будет проход под поднятым обратным клапаном. Его больше ничего не сдерживает на своём седле.
Воздух зашел в разгрузочное устройство и компрессор, постоянно вращающийся от коленвала дизеля, начинает работать "в холостую".
Что происходит в разгрузочном устройстве?
Чтобы разобраться, как работает разгрузочное устройство РУ, нам придется вспомнить устройство и принцип работы всасывающего клапана компрессора. Всасывающий клапан состоит из верхней и нижней стальных обойм. На нижней обойме укладываются большая и малая пластины.
Каждая из пластин уложены на трех конических пружинках. Пластины выполняют роль обратного клапана.
Поршень, двигаясь в цилиндре низкого давления вниз, засасывает воздух с атмосферы. Большая и малая пластины из-за создавшегося разрежения прижимаются на пружинах к нижней обойме, пропуская воздух в цилиндр.
При движении поршня вверх пластины приподнимаются и перекрывают выходные отверстия, препятствуя выходу воздуха наружу.
При подаче воздуха в разгрузочное устройство из регулятора давления воздух давит на мембрану, которая заставляет поршень надавить на упор. Упор прижимает большую и малую пластины к своим седлам, открывая проход воздуха сквозь обойму всасывающего клапана в надпоршневую полость цилиндра.
При движении поршня вверх воздух уходит не в цилиндр высокого давления, а назад в атмосферу, пластины всасывающего клапана заблокированы упором разгрузочного устройства и более не препятствуют уходу воздуха обратно в атмосферу. Компрессор работает вхолостую.
Принцип работы регулятора давления 3РД (продолжение).
Поступление воздуха в питательную магистраль прекращено. Локомотив в процессе работы расходует накопленный запас воздуха в главных резервуарах на торможения, подачу песка, звуковые сигналы, работу электропневматических аппаратов и электропневматических приводов, давление падает до 7,5 кг/см2.
Включающий клапан под воздействием пружины, отрегулированной на давление 7,5 кг/см2, садится в седло, прижимая своим весом обратный клапан, и хвостовиком открывает атмосферное отверстие в левой полости корпуса.
Воздух выходит из разгрузочного устройства, под давлением пружины поршень разгрузочного устройства поднимается, выпрямляя мембрану. Большая и малая пластины всасывающего клапана освобождаются от давления упора и начинают работать в режиме обратного клапана, препятствуя выходу воздуха из цилиндра при подъёме поршня. Компрессор начинает подачу воздуха в главные резервуары локомотива.
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале «Михаил Михайлович о локомотивах» https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» «Михаил Михайлович о локомотивах» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!