Kotoučová brzda

U železničních vozů je kotoučová brzda obvykle konstruovaná tak, že na nápravě dvojkolí jsou kromě sedel pro nalisování kol (obr. 1 poz. 1) vytvořeny ještě sedla pro nalisování brzdových kotoučů 2. Na nápravě bývají nalisovány dva (obr. 2) až čtyři brzdové kotouče, podle požadovaného brzdícího výkonu, který je závislý na hmotnosti a maximální konstrukční rychlosti vozu. Brzdové kotouče mohou být při nedostatku prostoru (například vozy pro přepravu kamiónů, nebo u hnacích vozidel) umístěny i na čelních plochách kol. Na pracovní plochu brzdových kotoučů jsou přes převodový mechanismus přitlačovány brzdové čelisti s upevněným brzdovým obložením. Brzdové válce jsou upevněny k rámu podvozku.

Výhody kotoučové brzdy

Použitím kotoučové brzdy v konstrukci kolejových vozidel došlo k odstranění negativních vlastností špalíkové brzdy, které nebylo možné konstrukčními úpravami odstranit. Jedná se především o měnící se součinitel tření mezi brzdovým špalíkem a jízdní plochou kola v závislosti na rychlosti vozidla a teplotě. Tuto nevýhodu špalíkové brzdy lze odstranit použitím nekovových brzdových špalíků, které ovšem nejsou schopny, narozdíl od litinových spalíků, odvádět vzniklé teplo a dochází tak k přehřívání kol. Ke značnému tepelnému namáhání kol dochází ovšem i při použití litinových špalíků při zvyšující se rychlosti a hmotnosti vozidla. K dalším výhodám kotoučové brzdy patří nižší hlučnost, plynulejší brzdění a úspora stlačeného vzduchu, protože pro zabzdění a odbrzdění kotoučové brzdy stačí narozdíl od brzdy špalíkové velmi malý zdvih pístu brzdového válce.
náprava pro kotoučovou brzdu
obr.1: náprava pro kotoučovou brzdu

Neýhody kotoučové brzdy

Použití kotoučové brzdy má i své nevýhody. Narozdíl od špalíkové brzdy nedochází v provozu vozidla k obrušování, čištění a zdrsnění jízdní plochy, což má za následek snížení součinitele adheze na styku kolo - kolejnice. Tuto nevýhodu lze odstranit doplněním kotoučové brzdy čistící brzdou špalíkovou, která přebírá přibližně 30% brzdícího výkonu. K nevýhodám kotoučové brzdy patří nemožnost přímé kontroly přilehnutí brzdových destiček k brzdovým kotoučům. Z tohoto důvodu musí být pod podélníkem skříně vozu instalovány ukazatelé stavu zabrzdění a brzda musí být v pravidelných intervalech kontrolovaná v autorizované opravně.
brzdové kotouče na nápravě
obr.2: brzdové kotouče na nápravě

Brzdové kotouče

brzdový kotouč na nápravě
obr.3: brzdový kotouč na nápravě

Brzdové kotouče samostatně nalisované na nápravě osobních vozů mají obvykle průměr 590 nebo 610 mm a šířku třecího kotouče 110 mm. Náboj kotouče (obr. 3 poz. 1) o maximální šířce 150 mm je nalisován na sedlo nápravy, které má průměr 195 mm.

Jako materiál pro výrobu brzdových kotoučů je používána šedá litina, pro výrobu náboje může být použita ocelolitina. U nových konstrukcí může být použita hliníková slitina s keramicky tvrzeným pracovním povrchem. Mezi třecími plochami 2 je prostor pro chlazení, který je opatřen lamelami 3 případně jiným vhodným uspořádáním chlazení. Pracovní povrchy brzdového kotouče spojené chladícími lamelami se nazývyjí věnec kotouče, který je možné z náboje demontovat. Brzdový kotouč musí vydržet namáhání teplotou 600°C.

Zařízení v podvozku

V podvozku může být brzda uspořádána tak, že na dva kotouče připadá jeden brzdový válec a síla je rozvedena pomocí brzdového tyčoví. Dalším řešením je použití samostatné brzdové jednotky na každý brzdový kotouč (obr. 4).

Samostatné brzdové jednotky

K podvozku je stlačený vzduch přiveden přívodní hadicí z brzdového rozvaděče (případně přídavného ventilu rychlíkové brzdy) umístěného na spodku skříně vozu. Stlačený vzduch nejprve veden k vypouštěcím ventilům protismyku (obr. 4 poz. 2), které v případě zablokování dvojkolí při brzdění (smyk) odvětrá brzdové válce 1 příslušného dvojkolí. Z vypouštěcího ventilu protismyku je stlačený vzduch rozveden hadicemi 3 k brzdovým válcům 1.
kotoučová brzda se samostatnými brzdovými jednotkami
obr.4: samostatné brzdové jednotky

Síla z pístu brzdového válce je vedena na převodnici 4, na jejímž konci je brzdová čelist s obložením. Z první převodnice je tahová síla převedena spojnicí převodnic 5 na druhou převodnici 6, jejíž konec je vázán k tělesu brzdového válce 1. Hadičkou 7 je veden stlačený vzduch ze snímače signalizace k ukazateli stavu zabrzdění pod podélníkem skříně vozu.

Jeden brzdový válec

Existuje několik systémů tyčoví mechanické části kotoučové brzdy s jedním brzdovým válcem na nápravu. Na obrázku 5 je zajímavý mechanismus podvozku GP 200 z MSV Studénka. Obdobně jako u podvozku se samostatnými brzdovými jednotkami je zde stlačený vzduch veden do brzdového válce (obr. 5 poz. 1) přes vypouštěcí ventil protismyku 10. Na obrázku 5 je patrný bowden ruční brzdy 11 ovládaný kolem ruční brzdy ve voze.
kotoučová brzda se samostatnými brzdovými jednotkami
obr.5: jeden brzdový válec

Síla z pístu brzdového válce 1 je vedena na první převodnici 2, odkud je po přilehnutí brdového obložení ke kotouči vedena tahová síla dvojitým táhlem 3 ke druhé převodnici 4. Po přilehnutí brzdové destičky ke kotouči vyvíjí opačný konec převodnice 4 tlak na spojnici pák 5 a dále na třetí převodnici 6. Třetí převodnice působí nejprve přes tlačnou tyč 7 se seřizovací maticí 8 na čtvrtou převodnici 9. Po opření brzdové destičky čtvrté převodnice 9 o kotouč poslouží nyní zafixovaná tlačná tyč 7 jako osa páky pro třetí převodnici 6 a tak může přilehnout poslední brzdová destička mechanismu ke kotouči.

Ukazatele stavu zabrzdění

Pro kontrolu stavu zabrzdění, například při zkoušce brzdy vlaku, jsou pod podélníky skříně vozu umístěny ukazatele stavu zabrzdění, které pomocí barevných okének signalizují, je-li brzda zabrzděna nebo odbrzděna. Ukazatelé stavu zabrzdění tlakové brzdy (obr. 6) mají obvykle dvě okénka, pro každý podvozek jedno. Ukazatel stavu tlakové brzdy může ukazovat i stav zabrzdění ruční brzdy, která může mít i ukazatel samostatný (obr. 7).
ukazatel stavu zabrzdění tlakové brzdyukazatel stavu zabrzdění ruční brzdy
obr.6: ukazatel stavu zabrzdění tlakové brzdyobr.7: ukazatel stavu zabrzdění ruční brzdy

Význam barev:

Princip funkce

Při plnění tlakové brzdy proudí stlačený vzduch z pomocného vzduchojemu signalizační trubičkou na píst ukazatel stavu brzdy, který je spojen s bílými stínítky s černými ležatými X, která se zvednou a odhalí zelené pole, brzda je odbrzděna.

V každém podvozku je vždy jeden brzdový válec vybaven snímačem signalizace, který je umístěn na jeho dně a reaguje na pohyb pístu. Ke snímači je přiveden stlačený vzduch z pomocného vzduchojemu. Při zabrzdění sepne píst brzdovéhu válce snímač signalizace, který otevře přívod stlačeného vzduchu na píst ukazatele stavu brzdy, který je spojený s červeným stínítkem. Tlak na píst ukazatele zvedne červené stínítko, které zacloní zelené pole, brzda je zabrzděná.

Při odbrzdění se píst brzdového válce vrátí k jeho dnu a přepne snímač signalizace, který odvětrá přívod vzduchu na píst červeného stínítka, které je pomocí pružiny sklopeno a odhalí tak zelené pole ukazatele, brzda je odbrzděná.

vagony.cz / pojezdy / brzda / mechanická část / kotoučová brzda