Кран-машинист Knorr D2: Устройство, работни положения и принцип на действие

1. Въведение

В железопътната техника управлението на автоматичната непрекъсната въздушна спирачка е от първостепенно значение за сигурността на влаковото движение. Кран-машинистът Knorr D2 (Knorr-Bremse D2) е главен команден орган, който се използва широко в парните, дизеловите и електрическите локомотиви, както и при мотрисни влакове.

Неговото предназначение е да управлява автоматичната пневматична спирачка на товарни, пътнически и бързи влакове, като осигурява оптимално протичане и неизменяемост на задействаните процеси на задържане и разхлабване чрез прецизно регулиране на налягането в Главния въздухопровод (ГВ).

2. Основни функции в спирачната система

Автоматичната влакова спирачка се задвижва чрез изменение на налягането в ГВ:

• Заредено (готивно) състояние: В ГВ се поддържа нормално работно (зарядно) налягане 5.0 bar.
• Процес на задържане: Понижаването на налягането в ГВ кара вагонните разпределители да пренасочват въздух от спомагателните резервоари към спирачните цилиндри.
• Процес на разхлабване: Повишаването на налягането в ГВ обратно до 5.0 bar води до изпускане на въздуха от спирачните цилиндри в атмосферата и презареждане на резервоарите.

Кран-машинистът Knorr D2 осигурява:

1. Автоматично допълване и поддържане на установеното налягане в ГВ, компенсирайки евентуални загуби и пропуски по тръбопровода.
2. Бързо и управлявано изпускане на въздух от ГВ с висока прецизност при степенно или пълно задържане.
3. Вноска на свръхзаряден импулс (ударно пълнене) за бързо разхлабване на спирачките при дълги влакови композиции.
4. Надеждно изолиране и заключване при проби на плътност или смяна на кабината за управление.

3. Работни положения (Позиции на ръкохватката)

Кран-машинистът Knorr D2 има шест основни положения на управляващата ръкохватка:

Подробен разбор на работните положения:

• 1-во положение — Ударно пълнене: Използва се за бързо пълнене на ГВ и подаване на високо налягане (над работното) с цел преодоляване на пневматичното съпротивление при дълги състави и осигуряване на бързо разхлабване на вагонните спирачки. При продължително задържане може да се получи препълване на ГВ.
• 2-ро положение — Пътуване: Основна позиция при движение. Кран-машинистът поддържа точно 5.0 bar в ГВ и автоматично захранва въздух от главния резервоар при възникване на малки течове по тръбопроводната мрежа.
• 3-то положение — Изолирано: Връзката между управляващите органи и ГВ се прекъсва. Положението се използва за извършване на проба на плътност на главния въздухопровод (следи се спадът на налягането за определено време).
• 4-то положение — Област на степенните задържания и разхлабвания: В това положение се реализират до 8 степени на задържане и 8 степени на разхлабване:
  • На 1-ва степен налягането в ГВ спада с около 0.2 bar (достига около 4.8 bar).
  • На всяка следваща степен налягането спада средно с по 0.06 bar.
  • На 16-та позиция (последна степен) в ГВ се установява налягане от 2.7 bar - 0.05 bar.
• 5-то положение — Заключване: Използва се за блокиране на кран-машиниста при престояване на локомотива или при преминаване на машиниста от една в друга кабина за управление.
• 6-то положение — Екстрено спиране: Отваря се директно голямо сечение между ГВ и атмосферата. Налягането в ГВ бързо спада до 0 bar, задействайки незабавно пълната спирачна сила на целия влак при възникване на опасност.

4. Конструкция и устройство

Кран-машинистът Knorr D2 съчетава механични кулачни органи с пневматични мембранни и клапанни механизми. Основните конструктивни елементи са:

1. Командна глава с кулачен вал (гърбичен механизъм): Ръкохватката е свързана с гърбици, които при завъртане задействат съответните управляващи клапани за въздуха.
2. Редукционен клапан (Редуктор за зарядно налягане): Прецизен орган, настройващ работното налягане в управляващата камера (равнителя) точно на 5.0 bar.
3. Уравнителен орган / Релеен вентил (Relay Valve): Диференциален клапанен механизъм с чувствителна мембрана. Той сравнява налягането в управляващата камера (равнителя) с реалното налягане в ГВ:
   • Когато управляващото налягане е по-високо от това в ГВ, се отваря захранващият клапан и въздух от главния резервоар постъпва в ГВ.
   • Когато управляващото налягане е по-ниско от това в ГВ, се отваря атмосферният клапан и въздух от ГВ изтича навън.
4. Уравнителен резервоар (Равнител): Осигурява точен и стабилен управляващ обем (K_u), гарантиращ плавна промяна на налягането и точно спазване на размерите на степени за задържане и разхлабване.
5. Вентил за екстрено спиране: Директнодействащ клапан с голямо светло сечение, заобикалящ релейния вентил за бързо изпускане на ГВ в атмосферата.

5. Принцип на действие

Работата на Knorr D2 разчита на метода на индиректно пневматично уравнително управление:

[ Ръкохватка / Кулачен вал ]
            │
            ▼
   [ Редукционен клапан ] ──► [ Управляваща камера / Равнител ]
                                              │
                                              ▼
[ Главен резервоар ] ◄──► [ Релеен вентил (Мембрана) ] ◄──► [ Главен въздухопровод (ГВ) ]
                                              │
                                              ▼
                                        [ Атмосфера ]

1. При 2-ро положение (Пътуване): Редукционният клапан поддържа 5.0 bar в равнителя. Мембраната на релейния вентил се намира в баланс. Ако в ГВ настъпи утечка, налягането под мембраната пада, тя се премества надолу и отваря захранващия клапан, възстановявайки налягането в ГВ до 5.0 bar.
2. При 4-то положение (Степенно задържане): Завъртането на ръкохватката изпуска определено количество въздух от равнителя (напр. до 4.8 bar на 1-ва степен). По-високото налягане в ГВ повдига мембраната нагоре, отваряйки атмосферния вентил. В момента, в който ГВ спадне до 4.8 bar}$, мембраната заема неутрално положение и затваря изпускането.
3. При разхлабване: Връщането на ръкохватката към по-ниска степен повишава налягането в равнителя. Релейният вентил отваря захранването и покачва налягането в ГВ до съответното ниво.

6. Експлоатация и поддръжка

За осигуряване на безаварийна работа и удължаване на ресурса на кран-машинист Knorr D2 е необходимо спазването на следните технически правила:

6.1. Експлоатационни изисквания

• Проба на плътност: При престой или приемане на локомотива задължително се прави проверка на спада на налягането в 3-то положение (Изолирано).
• Контрол при ударно пълнене: 1-во положение не бива да се задържа прекомерно дълго, за да се избегне препълване на вагонните разпределители в предната част на влака и последващо задържане (“завличане”).
• Чистота на въздуха: Забранено е допускането на конденз, влага или масло в системата. Всички локомотивни компресорни инсталации трябва да работят с изправни въздухоизсушители.

6.2. Ремонт и поддръжка

• Ревизия и почистване: На определен пробег се извършва пълен демонтаж, измиване на въздушните канали, подмяна на гумените уплътнения, O-пръстени и диференциални мембрани.
• Смазване: Използват се само утвърдени специални силиконови и минерални смазки за пневматично оборудване Knorr-Bremse, които са устойчиви на ниски температури и не агресират спрямо каучука.
• Калибриране: Задължително се извършва проверка на стенд за точното съответствие на налягането при 16-те степени в 4-то положение 4.8 bar - 2.7 bar.

7. Заключение

Кран-машинистът Knorr D2 е доказан във времето и изключително надежден команден уред за влакови спирачки. Неговата прецизна конструкция с релеен вентил и равнителен обем осигурява плавно, безопасно и точно управление на спирачния процес, гарантирайки висока сигурност при експлоатацията на железопътния подвижен състав.