Гусеничный тормоз
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2018 г. ) |
Магнитный путевой тормоз (тормоз Мг) — тормоз для рельсового транспорта . Он состоит из тормозных магнитов, опорных башмаков , подвески, силовой передачи и, в случае магистральных железных дорог , гусеничной тяги. Когда ток протекает через магнитную катушку, магнит притягивается к рельсу, который прижимает полюсные башмаки к рельсу, тем самым замедляя транспортное средство. [1]
В то время как тормоза, такие как дисковые тормоза или колодочные тормоза, зависят от фрикционного соединения между колесом и рельсом , магнитный путевой тормоз действует непосредственно на рельс. Поэтому его тормозное действие не ограничивается контактом колеса с рельсом. Таким образом, факторы окружающей среды, такие как влажность или загрязнение рельса, оказывают меньшее влияние на тормозное усилие. [2]
Использование
[ редактировать ]Магнитные путевые тормоза используются на железнодорожном транспорте в дополнение к основным тормозным системам, эффективным для колес. В качестве дополнительной тормозной системы они помогают обеспечить соблюдение предписанных тормозных путей рельсового транспорта.
Поскольку магнитные гусеничные тормоза всегда действуют нерегулируемо и с максимальной тормозной силой, они используются только в качестве предохранительных и аварийных тормозов. Их можно использовать на скорости до 280 км/ч (170 миль в час). Благодаря использованию специальных фрикционных материалов их можно использовать на скорости до 350 км/ч (220 миль в час).
Благодаря своему очищающему эффекту магнитные путевые тормоза увеличивают коэффициент сцепления следующих колес с рельсом в процессе торможения. Это дополнительно приводит к улучшению тормозных систем, эффективных для колес. [3]
В магнитных гусеничных тормозах различают жесткие и шарнирные магниты. [4]
История
[ редактировать ]5 апреля 1900 года патент (AT11554) на первый электромагнитный тормоз для рельсового транспорта был зарегистрирован лондонской компанией Westinghouse Air Brake Company . Три года спустя электромагнитный гусеничный тормоз был представлен в Германии компанией Westinghouse.
Тормоз Mg отличался тем, что электромагниты намагничивались в разной степени катушками возбуждения, что делало тормозное усилие зависимым от силы тормозного тока. Даже номера намоток катушек возбудителя были разными, чтобы можно было регулировать тормозное усилие. Так, гусеничный тормоз также был оснащен несколькими башмаками, чтобы иметь возможность адаптироваться к возможным неровностям рельсов.
В 1905 году первые испытания провела Рейнская железнодорожная компания . Это были путевые магниты с силой притяжения около 4 кН , которые при включении тока автоматически опускались на рельсы, давя на тормозные колодки и на колеса вагонов через рычажную такелажку. В то время еще не было признано, что гусеничные тормоза должны работать независимо от трения между рельсом и колесом.
В 1908 году г-н Йорес возглавил представительство Westinghouse по гусеничным тормозам в Германии и сыграл важную роль в их продолжении. После Первой мировой войны Жорес возглавил производство собственных гусеничных тормозов после истечения срока действия патентных прав. Гусеничные тормоза были созданы по чертежам, взятым из Westinghouse. Их выпускали до 1929 года без каких-либо серьезных изменений. Главной особенностью путевого тормоза того времени были рельсовые башмаки, которые изготавливались из специального катаного профиля.
В 1920 году компания Magnetic Brake Company, возглавляемая г-ном М. Мюллером, вышла на рынок с гусеничными тормозами. Мюллер попытался улучшить гусеничные тормоза с помощью новых конструкций. Например, он заменил профилированный башмак шестовым башмаком, изготовленным из имеющегося в продаже плоского железа. До этого гусеничные тормоза использовались только для трамваев и, следовательно, на скорости до 40 км/ч (25 миль в час).
В начале 1930 года Немецкие императорские железные дороги инициировали проект высокоскоростной железной дороги, который предусматривал скорость до 160 км/ч (99 миль в час) и должен был иметь большое значение для путевого тормоза.
В 1931 году компания Жореса была куплена Knorr-Bremse AG, и технического директора компании Magnetic Brake Company Мюллера убедили присоединиться к компании. Впервые гусеничный тормоз для быстроходных транспортных средств был разработан в компании Knorr-Bremse. В сотрудничестве с Немецкими императорскими железными дорогами были проведены первые испытания «Летучего гамбургца» . Для торможения использовались специальные тормозные колодки с накладками из синтетических фрикционных материалов, которые действовали на тормозные барабаны и крепились к крестовинам колес. Также был доступен электромагнитный гусеничный тормоз, который, однако, использовался только в качестве дополнительного аварийного тормоза.
Стало очевидным, что обычно использовавшиеся до сих пор полюсные башмаки больше не справляются с требованиями высокой скорости и связанного с этим высокого уровня нагрева. Следовательно, шестовые туфли сначала были разрезаны, затем разделены и изготовлены из отдельных сегментов. Это увеличило эффективность торможения на 20%. Катушку теперь закрепляли на сердечнике, а затем вставляли в коробку с торца вместе с сердечником. Коробка катушек была плотно завинчена между сердечником и перемычками магнитной катушки, что делало невозможным ее ослабление. Дальнейшая разработка гусеничного тормоза, похоже, на данный момент завершена.
Коэффициент трения между башмаком рельса и рельсом зависит от скорости, т.е. с увеличением скорости коэффициент трения уменьшается. Когда проект «Скорость до 350 км/ч» стал официальным, оказалось, что гусеничный тормоз больше не может быть использован для этой цели.
Только когда скорость пассажирского поезда превысила 140 км/ч (87 миль в час) и возникла необходимость в тормозной системе, независимой от трения, планы по путевому тормозу были снова реализованы, а конструкция улучшена. Для улучшения поверхностей контакта с рельсом были разработаны и запатентованы шарнирные магниты. [5]
Активный принцип и функциональность
[ редактировать ]Основным компонентом магнитного гусеничного тормоза является тормозной магнит. Следуя принципу электромагнита , он состоит из катушки, намотанной на железный сердечник, окруженный магнитами в форме подковы.
постоянный ток Через эту магнитную катушку проходит , создавая магнитное поле . Это создает силу притяжения между тормозным магнитом с прикрепленными к нему полюсными башмаками и рельсом. Полюсные башмаки прижимаются к рельсу, и возникающее трение преобразует кинетическую энергию движения в тепло ( рассеивание ) до тех пор, пока кинетическая энергия не будет израсходована или тормоз не будет отключен. [6]
Магнитные гусеничные тормоза также должны безопасно работать в случае обрыва контактной линии. автомобиля питание от аккумуляторной батареи Поэтому тормозная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы в случае сбоя питания всегда было гарантировано .
Жесткие магниты
[ редактировать ]Жесткие магниты содержат один стальной сердечник, проходящий по всей длине корпуса магнита, с полюсными башмаками, расположенными на нижней стороне в качестве изнашиваемых частей. [7]
Жесткие магниты обычно используются в трамваях, где они обычно подвешиваются в низком положении.
Приостановка
[ редактировать ]Подвеска отвечает за удержание выключенного магнита над рельсом. В случае торможения магнит автоматически притягивается к рельсам под действием пружин подвески. После выключения пружины подвески возвращают магнит в положение готовности. [8]
Водитель
[ редактировать ]Водители несут ответственность за передачу тормозного усилия от магнита на тележку. Это происходит через перекладины или вышки водителя .
Стяжки прикреплены к переднему и заднему концам тормозного магнита соответственно. Они являются предпочтительным и наиболее эффективным способом передачи тормозного усилия.
Если перед тормозным магнитом или позади него недостаточно места для установки драйверов, их монтируют поверх магнита. Их называют башнями-водителями . Этот тип драйвера следует использовать только в исключительных случаях. [9]
Полюсная обувь
[ редактировать ]Полюсные башмаки расположены на нижней стороне тормозного магнита. Между двумя полюсными башмаками имеется немагнитная полоса, предотвращающая возникновение магнитного короткого замыкания. [10]
Фрикционный материал башмаков может быть изготовлен из различных материалов, каждый из которых определяет срок службы и эффективность торможения башмаков. [11]
Шарнирные магниты
[ редактировать ]Шарнирные магниты имеют магнитопроводы, разделенные на две концевые части и несколько промежуточных звеньев, разделенных перегородками. Пока концевые детали плотно прикручены к корпусу катушки, промежуточные элементы могут свободно перемещаться в отверстиях корпуса катушки. Таким образом, они могут лучше адаптироваться к неровностям рельсов в процессе торможения. [12]
Гусеницы
[ редактировать ]Гусеничные тяги используются для удержания тормозных магнитов на расстоянии. Они также обеспечивают их параллельность и стабильность. Вместе с двумя тормозными магнитами рулевые тяги образуют так называемую тормозную раму . Гусеничные тяги должны быть индивидуально адаптированы для каждой модели автомобиля. [13]
Приводные цилиндры
[ редактировать ]Исполнительные цилиндры расположены сверху тормозного квадрата. Они отвечают за опускание тормозной рамы на рельсы и повторный ее подъем. [14]
Встроенные пружины удерживают тормозную раму в верхнем положении, когда тормоза не задействованы. При торможении тормозная рама пневматически опускается на рельсы против силы пружин. Необходимый для этого запас сжатого воздуха обеспечивается отдельным резервуаром для сжатого воздуха. Это гарантирует, что тормозная система продолжит работать, даже если тормозная трубка автомобиля выйдет из строя. При отпускании тормозов пружины в исполнительных цилиндрах поднимают тормозную раму обратно в верхнее положение. [15]
Центрирующее устройство
[ редактировать ]В деактивированном состоянии магниты обесточены и тормозной квадрат переводится в верхнее положение. В этом случае центрирующее устройство обеспечивает центрирование и фиксацию тормозного квадрата в своем положении. При торможении тормозные магниты активируются и центрируются на рельсах под действием магнитной силы. [16]
Драйверы
[ редактировать ]Также с помощью шарнирных магнитов водители обеспечивают передачу тормозного усилия от тормозных магнитов на автомобиль. Они расположены во всех четырех углах внутренней части тормозной рамы. [17]
Буферный переключатель
[ редактировать ]При необходимости на тормозной раме можно установить буферный выключатель. Он сигнализирует, когда тормозная рама покидает свое верхнее положение, и таким образом предоставляет информацию о состоянии гусеничного тормоза. [18]
Фрикционный материал
[ редактировать ]Полюсные башмаки магнитных гусеничных тормозов могут быть изготовлены из различных материалов. Они различаются прежде всего своими магнитными свойствами, коэффициентом тормозной силы и износом . [19]
Сталь
[ редактировать ]Сталь является стандартным фрикционным материалом для гусеничных тормозов. Износ стальных опорных башмаков невелик, но на них образуются сварные швы , которые необходимо регулярно удалять.
Агломерат
[ редактировать ]Полюсные башмаки из агломерата обеспечивают повышенную эффективность торможения и не образуют сварных швов, но их износ выше. Агломерат используется в тех случаях, когда тормозное усилие имеет решающее значение. В настоящее время его использует, например, компания Vy в Норвегии.
Бросать
[ редактировать ]шестовые башмаки Чугунные используются только на магистралях. Они имеют пониженное тормозное усилие и повышенный износ, но не образуют сварных швов. Во Франции чугун является стандартным фрикционным материалом, используемым для магнитных гусеничных тормозов.
Области применения
[ редактировать ]Магнитные путевые тормоза установлены практически на всех железнодорожных транспортных средствах. Только в высокоскоростных поездах используются вихретоковые тормоза по техническим причинам вместо магнитных путевых тормозов .
Жесткие магниты обычно подвешиваются на низкой подвеске и используются на трамваях. В особых случаях возможно использование тяг.
Шарнирно-сочлененные магниты обычно подвешиваются в высоком положении и используются на магистральных железных дорогах. Однако их можно использовать и на низкой подвеске, например в метро .
См. также
[ редактировать ]- Вихретоковый тормоз
- Brake Run для получения информации о тормозах скольжения и магнитных тормозах .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 49.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. стр. 22–23.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 23.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 49.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. стр. 25–28.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 49.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 49.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 72.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 73.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. стр. 49–50.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 57.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 52.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 66.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 67.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 68.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 69.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 70.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. стр. 57–60.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ КНОРР-БРЕМСЕ ГмбХ (2016). Гусеничные тормоза . Мюнхен. п. 62.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )