ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПРЕССОРАХ

Компрессоры предназначены для обеспечения сжатым воздухом тормозной сети поезда и пневматической сети вспомогательных аппаратов: электропневматических контакторов, реверсоров, песочниц и др.
Применяемые на подвижном составе компрессоры классифицируются по следующим признакам:

• по числу цилиндров (одноцилиндровые, двухцилиндровые и т.д.);
• по расположению цилиндров (горизонтальные, вертикальные, V - образные и W - образные);
• по числу ступеней сжатия (одноступенчатые и двухступенчатые);
• по типу привода (с приводом от электродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания).

По назначению локомотивные компрессоры делятся на основные и вспомогательные.
Вспомогательные компрессоры применяются на электроподвижном составе и предназначены для наполнения сжатым воздухом пневматических магистралей, например, главного воздушного выключателя, блокирования щитов высоковольтной камеры и токоприемника при отсутствии сжатого воздуха в главных резервуарах (ГР) и резервуаре токоприемника.
Компрессоры должны полностью обеспечивать потребность в сжатом воздухе при максимальных расходах и утечках его в поезде. Во избежание перегрева режим работы компрессора устанавливается повторно-кратковременным. При этом продолжительность включения (ПВ) компрессора под нагрузкой допускается не более 50%, а продолжительность цикла до 10 мин.
Основные компрессоры, применяемые на подвижном составе, как правило, являются двухступенчатыми. Сжатие воздуха в них происходит последовательно в двух цилиндрах с промежуточным охлаждением между ступенями.

1- поршень, 2- цилиндр первой ступени, 3- всасывающий клапан, 4- холодильник, 5- нагнетательный клапан, V - объем всасываемого воздуха, Vв - объем пространства над поршнем в его верхнем положении (объем вредного пространств а), Vх - полный объем, описываемый поршнем при ходе из одного крайнего положения в другое. При первом ходе вниз поршня 1 открывается всасывающий клапан 3, и в цилиндр 2 первой ступени поступает воздух из атмосферы (Ат) при постоянном давлении. Линия всасывания АС (Рис. 3.1. б) располагается ниже пунктирной линии атмосферного барометрического давления на величину потерь на преодоление сопротивления
всасывающего клапана. При ходе поршня 1 вверх всасывающий клапан 3 закрывается, объем рабочего пространства цилиндра 2 уменьшается и воздух сжимается по линии CD до давления в холодильнике 4, после чего открывается нагнетательный клапан 5 и происходит выталкивание сжатого воздуха в холодильник по линии нагнетания DF с постоянным противодавлением.
В процессе последующего хода поршня 1 вниз происходит расширение оставшегося во вредном пространстве (объем пространства над поршнем в его верхнем положении) сжатого воздуха по линии FB до тех пор, пока давление в рабочей полости не понизится до определенной величины и всасывающий клапан 3 откроется атмосферным давлением. Далее процесс повторяется. На первой ступени воздух сжимается до давления 2,0 – 4,0 кгс/см2.
Аналогично работает вторая ступень компрессора со всасыванием воздуха из холодильника 4 по линии FE, сжатием по линии EG, нагнетанием в главные резервуары по линии GH, расширением во вредном пространстве цилиндра второй ступени по линии HF'. Заштрихованная площадь индикаторной диаграммы характеризует уменьшение работы сжатия за счет охлаждения воздуха между ступенями.
Сжатие воздуха сопровождается выделением тепла. В зависимости от интенсивности охлаждения и количества тепла, отбираемого от сжимаемого воздуха, линия сжатия может быть изотермой, когда отводится все выделяющееся тепло и температура остается постоянной, адиабатой, когда процесс сжатия идет без отвода тепла, или политропой при частичном отводе выделяющегося тепла.
Адиабатический и изотермический процессы сжатия являются теоретическими. Действительный процесс сжатия является политропным.
Основными показателями работы компрессора являются производительность (подача), объемный, изотермический и механический к.п.д.
Производительностью компрессора называется объем воздуха, нагнетаемый компрессором в резервуар в единицу времени, замененный на выходе из компрессора, но пересчитанный на условия всасывания. В практической деятельности с достаточной точностью для определения
производительности можно пользоваться следующей формулой:

2- V - объем резервуара, л;

3- Р2 - конечное давление в резервуаре, кгс/см2;

4- Р1 - начальное давление в резервуаре, кгс/см2;

5- t - время повышения давления в резервуаре с начального до конечного давления.

Производительность компрессора локомотива определяют по времени повышения давления в ГР с 7,0 до 8,0 кгс/см2. Объемный к.п.д. характеризует уменьшение производительности компрессора под влиянием вредного пространства; он зависит от величины вредного пространства и давления. Объемный к.п.д. одной ступени
определяется по формуле:

где: V- объемы всасываемого воздуха; Vх - полный объем, описываемый поршнем при ходе их одного крайнего положения в другое.

Двухступенчатое сжатие позволяет понижать температуру воздуха в конце сжатия, улучшить условия смазки компрессора и уменьшить потребляемую компрессором мощность за счет работы, сэкономленной благодаря охлаждению воздуха в промежуточном холодильнике, а также повысить объемный к.п.д. за счет уменьшения соотношения давлений нагнетания и всасывания.
Совершенство компрессора оценивается изотермическим к.п.д.

где: Nиз - мощность, затрачиваемая теоретически при изотермическом сжатии; Nк - мощность, необходимая для привода компрессора.
Механический к.п.д. компрессора учитывает потери на трение в самом компрессоре и потери на привод вспомогательных механизмов - вентилятора и масляного насоса.

где: Nк - индикаторная мощность (мощность, которая затрачивается на сжатие воздуха, определяемая по реальной индикаторной диаграмме). Для транспортных двухступенчатых компрессоров объемный к.п.д = 0,7 – 0,75; изотермический к.п.д. = 0,40 – 0,55; механический к.п.д = 0,79 – 0,82.

Основные характеристики компрессоров, применяющихся на подвижном составе железных дорог России приведены в таблице.

Регулятор давления АК-11Б?

Регулятор давления АК-11Б применяется на подвижном составе с приводом компрессора от электродвигателя.
Регулятор давления (рис. 3.16. а) состоит из пластмассового основания (плиты) 6 с фланцем 4 и кожуха 10. Между фланцем и основанием помещена резиновая диафрагма 3. На плите 6 укреплены кронштейн 9 с винтом 11, неподвижный контакт 8, две стойки 17 с металлической планкой 14 и пластмассовая набавляющая 19. В основание помещен пластмассовый шток 1, который одним концом упирается в резиновую диафрагму 3, а другим - в регулировочную пружину 18, которая, в свою очередь, упирается в пластмассовую планку 16. На металлической планке 14 имеется винт 15, вращением которого можно перемещать планку 16, и тем самым изменять затяжку пружины 18. Рычаг 13 имеет две оси: подвижную 2, проходящую через шток 1, и неподвижною 5 в направляющей 19. К рычагу 13 с помощью пружины 7 прижат подвижный контакт 12.

На электровозах регулятор давления регулируется на выключение электродвигателя компрессора при давлении в ГР 9,0 кгс/см2 и на включение при давлении в ГР 7,5 кгс/см2, а на электропоездах соответственно на 8,0 кгс/см2 и 6,5 кгс/см2. При отсутствии давления в ГР детали регулятора занимают положение, изображенное на рис. 3.16 б. Под усилием регулировочной пружины 18 шток 1 находится в крайнем левом (по рисунку) положении, а пружина 7 расположенная под углом α = 9° к неподвижной оси 5 рычага 13, надежно прижимает подвижный контакт 12 к неподвижному контакту 8, то есть цепь питания электродвигателя компрессора замкнута. При повышении давления в ГР шток 1 вместе с подвижной осью 2 начинает перемещаться вправо, а рычаг 13 поворачивается вокруг неподвижной оси 5. При таком перемещении угол α начинает уменьшаться, и как только он станет равен нулю, то есть при совпадении оси пружины 7 с осью подвижного контакта 12, система займет неустойчивое положение (рис. 3.16. б).

При дальнейшем незначительном перемещении штока 1 пружина 7 резко перебросит подвижный контакт 12 с неподвижного контакта 8 на винт 11 (рис. 3.16. в), то есть произойдет разрыв электрической цепи электродвигателя компрессора.

Давление выключения компрессора (размыкания контактов регулятора давления) регулируют винтом 15 за счет изменения затяжки пружины 18, воздействующей на шток 1.Чем больше усилие пружины 18, тем при большем давлении в ГР произойдет размыкание контактов регулятора. Один оборот винта 15 изменяет давление приблизительно на 0,4 кгс/см2.

Рис. 3.16 б - Работа регулятора давления АК-1Б

Давление включения компрессора, точнее перепад давлений включения и выключения компрессора, зависит от величины раствора контактов «С», который может изменяться винтом 11. Чем меньше раствор контактов, тем при большем давлении в ГР включается компрессор. Так при С=5 мм разница давлений включения и выключения составит около 1,4 кгс/см2, при С=15 мм - 1,8 -2,0 кгс/см2

Регулятор давления ТSР-2В (ТSР -11)

Регулятор давления ТSР-2В применяется на пассажирских электровозах ЧС чешского производства. Принцип действия регулятора аналогичен работе регулятора АК-11Б.

Сжатый воздух из ГР через штуцер 1 попадает внутрь сильфона 2 (рис. 3.17.), который через упор 3 воздействует на рычаг 4. Рычаг 4 имеет неподвижную опору 5 и нагружен пружиной 13 с регулировочным винтом 12.

Рис. 3-17 - регулятор давления TSP-2B
1- штуцер, 2- сильфон, 3- упор, 4- рычаг, 5- опора рычага, 6, 12- регулировочные винты, 7- контакты, 8- толкатель, 9, 11, 13- пружины, 10- пластина

При давлении в ГР 9 кгс/см2 пружина 13 сжимается, вследствие чего рычаг 4 поворачивается относительно опоры 5 (по рисунку - против часовой стрелки) и пружина 11 перебрасывает пластину 10 в верхнее положение. Пластина 10 воздействует на толкатель 8 и размыкает две пары контактов 7, в результате чего электрическая цепь электродвигателя компрессора разрывается и компрессор выключается.

Когда давление в ГР понизится до 7,5 кгс/см2, пружина 13 повернет рычаг 4 (по рисунку - по часовой стрелке) и сожмет сильфон 2, в результате чего пружина 11 перебросит пластину 10 в нижнее положение. Усилием пружины 9 обе пары контактов 7 замкнутся, собрав электрическую цепь питания электродвигателя компрессора - компрессор включится.

Давление выключения компрессора регулируется винтом 12 за счет изменения усилия пружины 13, а давление включения - винтом 6, за счет изменения величины хода пластины 10

КРАН МАШИНИСТА

Краны машиниста предназначены для управления прямо действующими и непрямо действующими тормозами подвижного состава. На локомотиве применяют краны двух типов: угловые и временные.
Временные краны имеют градационный сектор, на котором фиксируются рабочие положения ручки. Выдержка ручки крана в этих положениях определяет получение соответствующего действия. Краны машиниста этого типа имеют золотник, сообщающий тормозную магистраль (ТМ) с главными резервуарами (ГР) и атмосферой (Ат).
Действие кранов углового типа зависит от величины угла поворота ручки крана из исходного положения.
К конструкции крана машиниста предъявляются следующие технические требования:

• для ускорения процесса зарядки и отпуска тормозов должно использоваться давление главных резервуаров;
• кран должен автоматически переходить с любого сверхзарядного давление в тормозной магистрали на зарядный уровень регулируемым темпом;
• при поездном положении ручки кран должен поддерживать требуемое заданное давление в тормозной магистрали;
• у крана должно быть положение перекрыши, желательно, два положения: с питанием и без питания утечек из тормозной магистрали;
• служебное торможение кран должен производить определенным темпом с любого уровня зарядного давления, как полное, так и ступенчатое;
• отпуск тормозов должен быть полным и ступенчатым;
• должна быть автоматическая зависимость между величиной начального, скачком повышения давления в ТМ при отпуске, и величиной ступени торможения, предшествовавшей отпуску поездным положением;
• при экстренном торможении кран должен обеспечивать прямое сообщение тормозной магистрали с атмосферой.