Hamulce Westinghouse’a.pdf

(385 KB) Pobierz

okl mt 06-2007 pomocnicze.qxd

jak to działa

w zasadzie problemu z hamowaniem składu.

Skład liczył sobie kilka wagoników, prędkości

były dość mizerne, wystarczył więc hamulec lokomo-

tywy, początkowo ręczny, na korbę, później na kon-

trparę. To wszystko jednak było o wiele za mało, gdy

pociągi zwiększyły prędkość i liczbę wagonów. Nas-

tał okres tzw. hamulcowych, czyli kolejarzy – po jed-

nym w każdym wagonie – którzy na znak dany gwiz-

dkiem przez maszynistę, jednocześnie kręcili korbami

i zatrzymywali pociąg. Oczywiście, że musiało to

przestać się podobać ludziom, którzy chcieli koleją

jeździć i wozić swoje towary.

W tych okolicznościach doszło do wynalezienia

hamulca centralnego, uruchamianego przez jednego

człowieka – maszynistę. Wynalazku doskonał

w 1869 r. George Westinghouse, słynny amerykański

wynalazca, autor ponad 400 patentów.

W pierwszym podejściu opracował po prostu

hamulec pneumatyczny, nadciśnieniowy, zasilany

tzw. rurą główną, biegnącą wzdłuż całego składu,

a w miejscach łączenia wagonów zastąpioną przez

Hamulce Westinghouse’a

Kazimierz Topór

stan odhamowany

1a

zawór steruj¹cy

si³ownik

zbiornik wyrównawczy

klocki hamulców

zbiornik pomocniczy

stan zahamowania

1b

32

W początkowym okresie rozwoju kolei nie było

15900584.139.png

15900584.150.png

15900584.161.png

15900584.172.png

15900584.001.png

15900584.011.png

15900584.022.png

15900584.033.png

15900584.044.png

15900584.055.png

15900584.066.png

15900584.077.png

15900584.088.png

15900584.098.png

15900584.099.png

15900584.100.png

15900584.101.png

15900584.102.png

15900584.103.png

15900584.104.png

15900584.105.png

15900584.106.png

15900584.107.png

15900584.108.png

15900584.109.png

15900584.110.png

15900584.111.png

15900584.112.png

15900584.113.png

15900584.114.png

15900584.115.png

15900584.116.png

15900584.117.png

15900584.118.png

15900584.119.png

15900584.120.png

15900584.121.png

15900584.122.png

15900584.123.png

15900584.124.png

15900584.125.png

15900584.126.png

15900584.127.png

15900584.128.png

15900584.129.png

15900584.130.png

15900584.131.png

15900584.132.png

15900584.133.png

15900584.134.png

15900584.135.png

15900584.136.png

15900584.137.png

15900584.138.png

15900584.140.png

15900584.141.png

15900584.142.png

komora

hamowania

2

membrana

(stan odhamowany)

sprê¿yna

Zasada Westinghouse’a

znalazła zastosowanie:

a) w kolejnictwie

b) w samochodach ciężarowych

c) w samolotach towarowych

elastyczne łączówki i złączki sprzęgające. Powietrze

do układu dostarcza jedna sprężarka, umiejscowiona

na lokomotywie i tłocząca je do zbiornika głównego.

Można więc przyjąć, że ciśnienie w zbiorniku głów-

nym jest mniej więcej stałe.

Po uruchomieniu głównego zaworu przez ma-

szynistę, sprężone powietrze uruchamia siłowniki do-

ciskające klocki hamulcowe do obręczy kół wagono-

wych

wartości, co oznacza wymuszenie jakiegoś minimum

sprawności systemu. Układ jest więc o wiele lepszy

od poprzednich rozwiązań i działa automatycznie.

Wadą tego systemu było jednak to, że nie było możli-

wości częściowego hamowania, np. w celu zmniej-

szenia prędkości pociągu przy zjeździe z góry. Układ

albo hamował pełną mocą hamulców, albo nie hamo-

wał wcale.

Drugą wadą było też i to, że był to system wy-

czerpywalny, tzn. kilka kolejnych hamowań mogło

znacznie zmniejszyć skuteczność następnego hamo-

wania, bo – jak wiemy – do hamowania wykorzystuje

się tu powietrze ze zbiornika pomocniczego. Oczywiś-

cie ciśnienie powietrza w zbiornikach jest natych-

miast uzupełniane do wartości nominalnej, ale – bio-

rąc pod uwagę różne sytuacje ruchowe i awaryjne –

stanowi to pewien minus takich hamulców.

Wystarczy wyobrazić sobie sytuację, gdy po-

ciąg rusza ze stacji po bardzo długim postoju, kiedy

to na skutek nieuniknionych drobnych nieszczelności

układu powietrze całkowicie zejdzie z układu i pociąg

jest pozbawiony hamulców! Maszynista musi więc

najpierw napełnić system do ciśnienia nominalnego,

tzn. napełnić zbiorniki pomocnicze wszystkich wago-

nów i zbiornik główny lokomotywy.

Problemem jest też sytuacja, kiedy chcemy

przetoczyć wagony, przed chwilą odczepione ze skła-

du. Wtedy będą się one zachowywały jak wagony

oderwane, tzn. będą zahamowane.

Hamulce systemu Westinghouse’a, mimo

wspomnianych wad, trafiły do wszystkich niemal ko-

lei na całym świecie. Zasada Westinghouse’a znalazła

też zastosowanie w układach hamulcowych ciężkich

samochodów ciężarowych. Ponieważ jednak samo-

chód porusza się po drodze publicznej, gdzie koniecz-

Rychło okazało się, że nie jest to system dosko-

nały. W razie oderwania się kilku wagonów układ na-

tychmiast stawał się „otwarty” i ani jego części z lo-

komotywą, ani oderwanych wagonów nie można było

zatrzymać. Dlatego już w roku 1875 Westinghouse op-

racował doskonalszy system tzw. hamulca automa-

tycznego, który na próbie przeprowadzonej w miej-

scowości Newark potrafił zatrzymać pociąg o masie

200 t, jadący z prędkością 80 km/h na odcinku ok. 300 m.

System był znacznie doskonalszy i była w nim zasto-

sowana tzw. zasada Westinghouse’a.

Na czym to polega? Otóż system jest tak skon-

struowany, że każdy wagon ma własny, pomocniczy

zbiornik sprężonego powietrza , który zasila siłow-

nik hamulca od strony „hamowanie”. W drugiej części

cylindra, za tłokiem, znajduje się sprężyna przemiesz-

czająca na tłok do pozycji „odhamowane”. Dla zatrzy-

mania pociągu wystarczy więc spuścić powietrze

z rury głównej, a wtedy sprężone powietrze ze zbior-

ników pomocniczych spowoduje zatrzymanie pocią-

gu. Także w przypadku oderwania się wagonu ze

składu, natychmiast powoduje to zatrzymanie zarów-

no części składu wraz z lokomotywą, jak i części

oderwanej. Działanie układu jest więc tak pomyślane,

że: możesz jechać, jeżeli twoja lokomotywa jest

w stanie podnieść ciśnienie w sieci do nominalnej

1

33

15900584.143.png

15900584.144.png

15900584.145.png

15900584.146.png

15900584.147.png

15900584.148.png

15900584.149.png

15900584.151.png

15900584.152.png

15900584.153.png

15900584.154.png

15900584.155.png

15900584.156.png

15900584.157.png

15900584.158.png

15900584.159.png

15900584.160.png

15900584.162.png

15900584.163.png

15900584.164.png

15900584.165.png

15900584.166.png

15900584.167.png

15900584.168.png

15900584.169.png

15900584.170.png

15900584.171.png

15900584.173.png

15900584.174.png

15900584.175.png

15900584.176.png

15900584.177.png

15900584.178.png

15900584.179.png

15900584.180.png

15900584.181.png

15900584.182.png

15900584.002.png

15900584.003.png

15900584.004.png

15900584.005.png

15900584.006.png

15900584.007.png

15900584.008.png

jak to działa

3

wskaŸniki ciœnienia powietrza

pomocniczy

zawór steruj¹cy

sprê¿arka

centralny

zawór

steruj¹cy

zbiorniki g³ówne

si³owniki

lokomotywy

si³ownik

rura g³ówna

si³owniki wagonów

rura hamulców

bezpieczeñstwa

z³¹cza elastyczne

si³ownik

ność użycia hamulców jest o wiele częstsza niż w ru-

chu kolejowym, odbywającym się na trasach szyno-

wych i strzeżonych, zatem tu nie mogło być mowy

o użyciu hamulców „wyczerpywalnych”. Hamulce sa-

mochodu muszą być zawsze sprawne, jeżeli pojazd

jest zdolny do jazdy. Rozwiązano to bardzo prosto:

siłownik hamulca samochodu ciężarowego, np. Jelcz

317, ma potężną sprężynę, która zawsze dąży do za-

hamowania pojazdu. Chcąc jechać, należy najpierw

podnieść ciśnienie w sieci do wartości pozwalającej

na ściśnięcie sprężyny, co powoduje odhamowane

hamulców . Hamowanie polega na spuszczeniu

powietrza z przestrzeni po drugiej stronie tłoka, co

pozwala sprężynie uruchomić hamulce. Mocniejsze

hamowanie wymaga wpuszczenia powietrza pod

membranę, która dodatkowo dociąża system nacisko-

wy elementów ciernych hamulców.

Ta nieco przewrotna zasada daje częściową

gwarancję, że pojazd jest – jeśli idzie o hamowanie –

sprawny. Wszelkie nieszczelności działają na korzyść

hamowania: po prostu nie da się jechać, jeśli ciśnie-

nie w sieci nie ma nominalnej wartości.

Schemat układu hamulców Westinghouse’a wg

przedstawia wersję bardzo uproszczoną. W ciągu

wielu lat stosowania tego systemu ulepszano go wie-

lokrotnie, uzyskując:

– możliwość stopniowanego hamowania,

– możliwość „odluźniania” wyczepionych wagonów

dla ich przetoczenia,

– możliwość wielokrotnego użycia hamulców bez na-

rażenia się na „wyczerpywalność”,

– dodano system hamulców bezpieczeństwa. Taki,

już mocno rozbudowany schemat hamulców kolejo-

wych, przedstawia . Mimo pozornej komplikacji

jest to nadal dość prosty układ.

Współczesne lokomotywy, w większości elek-

tryczne, prowadzące pociągi o masie kilkuset ton

i z prędkościami dochodzącymi do 500 km/h (TGV)

wymagają oczywiście odpowiednich hamulców. Mi-

mo całej finezji ich konstrukcji, nadal ma w nich zas-

tosowania zasada Westinghouse’a. Ważną różnicą

jest wykorzystanie powierzchni szyn jako powierz-

chni ciernej, z którą współpracują listwy tzw. hamul-

ca szynowego, dociskane do powierzchni szyn z wy-

korzystaniem sił elektromagnetycznych.

Jak łatwo obliczyć, rozpędzony pociąg to potęż-

na porcja energii do wytracenia, czyli – zamiany jej

na ciepło, wydzielane na wszystkich elementach cier-

nych całego pociągu. Oczywiste, że natężenie stru-

mienia tej energii, czyli stosunek energii do wielkości

powierzchni trących, nie może być zbyt duży, ponie-

waż teoretycznie mogłoby to doprowadzić do przeg-

rzania, a nawet stopienia elementów ciernych. Można

więc mówić o „mocy hamulców”, wyrażającej ich

zdolność do wytracania szybkości w określonym cza-

sie. Ta moc powinna być zdecydowanie większa niż

moc silników napędzających pociąg.

Tzw. ostre hamowanie pociągu, w sytuacji zag-

rożenia bezpieczeństwa ruchu, musi być wykonane

z jak największym – byle bezpiecznym – przyspiesze-

niem ujemnym (opóźnieniem hamowania), podczas

gdy rozpędzanie pociągu, ruszającego ze stacji, nie

musi przypominać startu pojazdów Formuły I!

3

2

1

34

15900584.009.png

15900584.010.png

15900584.012.png

15900584.013.png

15900584.014.png

15900584.015.png

15900584.016.png

15900584.017.png

15900584.018.png

15900584.019.png

15900584.020.png

15900584.021.png

15900584.023.png

15900584.024.png

15900584.025.png

15900584.026.png

15900584.027.png

15900584.028.png

15900584.029.png

15900584.030.png

15900584.031.png

15900584.032.png

15900584.034.png

15900584.035.png

15900584.036.png

15900584.037.png

15900584.038.png

15900584.039.png

15900584.040.png

15900584.041.png

15900584.042.png

15900584.043.png

15900584.045.png

15900584.046.png

15900584.047.png

15900584.048.png

15900584.049.png

15900584.050.png

15900584.051.png

15900584.052.png

15900584.053.png

15900584.054.png

15900584.056.png

15900584.057.png

15900584.058.png

15900584.059.png

15900584.060.png

15900584.061.png

15900584.062.png

15900584.063.png

15900584.064.png

15900584.065.png

15900584.067.png

15900584.068.png

15900584.069.png

15900584.070.png

15900584.071.png

15900584.072.png

15900584.073.png

15900584.074.png

15900584.075.png

15900584.076.png

15900584.078.png

15900584.079.png

15900584.080.png

15900584.081.png

15900584.082.png

15900584.083.png

15900584.084.png

15900584.085.png

15900584.086.png

15900584.087.png

15900584.089.png

15900584.090.png

15900584.091.png

15900584.092.png

15900584.093.png

15900584.094.png

15900584.095.png

15900584.096.png

15900584.097.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Pomiar prędkości statków – log.pdf (1896 KB)
Pralka automatyczna.pdf (262 KB)
Prostowody.pdf (4410 KB)
Przekładnie falowe.pdf (216 KB)
Rury cieplne.pdf (650 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin