6494

Автоматический стояночный тормоз исключающий самодвижение подвижного состава на станционных путях, перегонах и в пунктах его отстоя

Научная статья

Логистика и транспорт

Автоматический стояночный тормоз исключающий самодвижение подвижного состава на станционных путях, перегонах и в пунктах его отстоя. Известно, что при движении железнодорожного подвижного состава под действием силы тяги локомотива последняя расходуе...

Русский

2013-01-04

137 KB

5 чел.

Автоматический стояночный тормоз исключающий самодвижение подвижного состава на станционных путях, перегонах и в пунктах его отстоя.

Известно, что при движении железнодорожного подвижного состава под действием силы тяги локомотива последняя расходуется на преодоление сил сопротивления, препятствующих его движению. Когда отключают силовую установку привода колёсных пар, например, локомотива то силы тяги исчезают, но после этого останов поезда не происходит, и его движение продолжается за счет ранее накопленной кинетической энергии. Однако, в каждом конкретном случае необходима остановка поезда как в заранее определенных местах перегонов, так и в других непредвиденных и аварийных ситуациях. Поэтому на локомотивах и вагонах применяют устройства для искусственного увеличения сил сопротивления, которые называют тормозными устройствами, а создаваемые ими силы сопротивления тормозными силами. Наиболее распространенными средствами для получения тормозных сил являются различные по конструкции механические тормоза, в которых затормаживание колес колесных пар происходит за счет возникновения сил трения между колодками, контактирующими с поверхностями катания колес или специальными дисками, жестко закреплёнными на их осях [1].

 

                                               Рис.1

В настоящее время в конструкциях локомотивов и вагонов нашли широкое применение не прямодействующие пневматические тормоза, которые при разрыве поезда или тормозной магистрали, а так же при открытии крана экстренного торможения, автоматически приходят в действие. Благодаря более быстрому и эффективному срабатыванию, автотормоза повышают безопасность движения и создают условия по увеличению скорости движения поездов. Однако при длительных торможениях в движении или стоянках поезда в отцепленном состоянии от локомотива давление воздуха в тормозных цилиндрах и запасных резервуарах, вследствие имеющихся утечек, постепенно уменьшается, что приводит к истощению тормоза. Это является существенным недостатком не прямодействующих автоматических тормозов.

         Анализ существующих тормозных систем как отечественного, так и зарубежного подвижного состава показывает, что на сегодняшний день отсутствуют технические средства, позволяющие в случае утечки сжатого воздуха из запасных резервуаров локомотивов или вагонов и отсутствия тормозных башмаков, укладываемых на рельсы под колёса колёсных пар, исключить самодвижение его как на станционных путях, перегонах, так и в пунктах их отстоя.

        На протяжении ряда лет в ЕГУ им. И.А. Бунина на каф ПМиИГ совместно с Управлением ЮВЖД филиал ОАО «РЖД» на договорных началах проводится НИР направленная на повышение эффективности использования и безопасности движения подвижного состава. Одним из разделов такой НИР является тема, связанная с разработкой технических средств, исключающих возможность самодвижения локомотивов и вагонов, причём таких, работа которых осуществляется в автоматическом режиме по мере истощения  тормоза. Анализ многочисленных библиографических источников, а так же отечественных и зарубежных патентов  позволил на уровне изобретений (RU2232094,  RU2234625, RU2255872)  разработать перспективные технические решения, позволяющие в автоматическом режиме осуществлять самоторможение вагонов и локомотивов в эксплуатационных условиях. Принцип действия  первого устройства основан на заклинивании колёс колёсных пар тормозными колодками вагона или локомотива, вводимыми в пространство между колесом и рельсом за счёт того, что их подвески имеют возможность перемещения в вертикальной плоскости. Сами подвески шарнирно присоединены к траверсе, которая связана   со штоком дополнительного пневмоцилиндра.  Подпоршневая полость пневмоцилиндра подключена к запасному резервуару, а в надпоршневой размещена пружина сжатия. При наличии давления сжатого воздуха в запасном резервуаре подвески тормозных колодок находятся в таком положении, как это имеет место в серийных конструкциях локомотивов и вагонов. Как только давление воздуха  значительно упадает и колодки уже не могут создать усилие необходимое для удержания рельсового экипажа на месте, подвески с тормозными колодками под действием пружины сжатия дополнительного пневмоцилиндра совместно с траверсой опускаются  и входят в пространство между колесом и рельсом.  Во втором устройстве в качестве стопора колеса колёсной пары использовано шлицевое соединение, шлицы которого с одной стороны нарезаны на внутренней поверхности буксы, а с другой на подпружиненном поршне расположенном подвижно в осевом её направлении и удерживаемом давлением сжатого воздуха находящимся в запасном резервуаре. В случае значительного падения давления воздуха в запасном резервуаре, когда тормозные колодки уже не могут создать необходимую тормозную силу, шлицы поршня контакт с буксовыми осуществляя тем самым

фиксацию колёсной пары. Третья же разработка основана на том, что на тележке локомотива или вагона  шарнирно установлен параллельно основному, дополнительный пневмоцилиндр, шток которого с возможностью поступательного движения расположен в пазу серьги, шарнирно закреплённой на двуплечем рычаге основного тормозного цилиндра. Поршень дополнительного пневмоцилиндра со стороны штока подпружинен пружиной сжатия и его подпоршневая полость соединена с атмосферой, а надпоршневая связана трубопроводом с запасным резервуаром. Работа такого тормоза при служебном торможении подвижного состава ничем не отличается от той, которая имеет место при эксплуатации

современных грузовых и пассажирских локомотивов и вагонов, так как шток тормозного цилиндра при его рабочем ходе свободно перемещает серьгу своим пазом относительно штока дополнительного пневмоцилиндра. В случае же стояночного режима, когда тормозное усилие создаваемое тормозными колодками снижается, из за возможных утечек сжатого воздуха из тормозной системы, давление в запасном резервуаре так же падает и тогда шток дополнительного пневмоцилиндра под действием находящейся в нём пружины перемещается по стрелке А (рис.2), создавая необходимое тормозное усилие на тормозных колодках перемещающихся по стрелке В. На наш взгляд наиболее перспективной является последняя разработка по патенту RU2255872, и поэтому применительно к ней разработана расчётная схема и математическая модель, позволяющая рассчитать рациональные кинематические и геометрические её параметры для различных видов и типов подвижного состава. При разработке математической модели использована известная методика уточнённого расчёта колодочного тормоза, учитывающая неравномерность распределения удельного давления по длине тормозной колодки [2].

    Известно, что в пределах упругости материала колодки (рис.3), законы распределения деформаций можно заменить законами распределения давлений  и . В этом случае общее давление определится как сумма последних ,  где значения давлений записаны соответственно для поступательного движения и поворота колодки. Если выделить элементарную площадку на поверхности колодки  (где  радиус колеса,   ширина колодки, а  угол охвата колеса колодкой), то элементарная нормальная и касательная силы приложенные к колесу запишутся соответственно в виде:  и  (где   коэффициент трения). Под действием этих сил соответственно возникнут моменты, и , расписав которые и проинтегрировав полученные уравнения, можно определить тормозной момент  по зависимости:                                    

                                                        

 

Рис.3

В итоге, сравнивая значения   и момента, вызывающего самодвижение локомотива или вагона находящегося на путях имеющих определённый уклон, можно определить конструктивные параметры пружин расположенных в дополнительном пневмоцилиндре предложенного устройства. С целью автоматизации проведения численных расчётов разработана программа для ЭВМ на языке Delphi и приняты следующие исходные данные характерные для существующего парка локомотивов, грузовых и пассажирских вагонов: нагрузка Р на ось от 18,0 до 21,6 тонн; давление q на тормозную композиционную колодку 0,9МПа и чугунную 1,3÷1,6МПа; остаточное давление сжатого воздуха pmin в запасном резервуаре от 0,95 до 1,15МПа; передаточное число тормозной рычажной передачи nmin соответственно с односторонним и двухсторонним нажатием тормозных колодок 10 и 12;  коэффициент трения скольжения в зоне контакта колодки с кругом катания колеса колёсной пары μ = 0,18÷0,3; диаметр колеса D по кругу катания, 950 и 1050мм;  расчётный уклон i в диапазоне от ‰ до 20 ‰ с шагом 5 ‰ и т.д.

      В результате проведённых исследований  для различного типа подвижного состава рекомендуются два вида пружин сжатия, устанавливаемых  в подпоршневую полость дополнительного пневмоцилиндра соответственно со следующими характеристиками: рабочее усилие 840 и 1050кг; диаметр прутка 17 и 19мм;  общее число витков 10,5 и 12,5шт.; высота свободной пружины 315 и 352мм;  жёсткость пружины 7,32 и 8,15кг/мм;  материал Сталь 60С2 с τ = 74кг/мм2

    Результаты исследования в виде промежуточного отчёта переданы руководству Управления ЮВЖД ОАО «РЖД» и его службе технической политики, а также рекомендуются для изучения и в дальнейшем возможного внедрения соответствующим НИИ, специализированным КБ и промышленным предприятиям, проектирующим и изготавливающим локомотивы,  грузовые  и  пассажирские вагоны, как в нашей стране, так и за рубежом.

Библиография

1.Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. М., Транспорт, 1979. 204с.

2.Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. М., Машиностроение, 1965. 674с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78254. Ювенильный ревматоидный артрит у детей 156 KB
  В группу коллагеновых заболеваний входит значительное количество патологических состояний, общим признаком которых является системная прогрессирующая дезорганизация...
78255. Другие коллагенозы у детей 128.5 KB
  Изучение роли очаговой латентной инфекции при СКВ показало что ангины и хронический тонзиллит при этом заболевании встречаются не так уж часто а терапия антибиотиками не только уменьшала количество больных а наоборот нередко выявляла латентно протекающее заболевание....
78256. Неотложные состояния у детей 141.5 KB
  У детей, особенно первого года жизни, многие заболевания, такие как пневмония, вирусные, кишечные инфекции, сепсис, сахарный диабет часто сопровождаются нарушением микроциркуляции, обменных процессов, развитием тяжелой интоксикации с возникновением состояний
78257. Периоды детского возраста 91 KB
  Ребенок - это не взрослый в миниатюре, его организм обладает своеобразными анатомо-физиологическими, биохимическими и иммунологическими особенностями, претерпевающими характерные возрастные изменения в течение всего периода детства. Для дифференцированного подхода к ребенку все детство разделено на периоды.
78258. Естественное вскармливание 128 KB
  Рациональное питание отвечающее физиологическим потребностям растущего организма обеспечивает гармоничное развитие ребенка повышает его иммунитет выносливость при воздействии неблагоприятных факторов. Для обеспечения ребенка рациональным питанием в его рацион должны входить все основные пищевые вещества: белки жиры углеводы витамины минеральные вещества и вода в необходимом количестве и правильном соотношении. Органы пищеварения ребенка характеризуются незавершенностью морфологического строения и функционального состояния.
78259. Смешанное и искусственное вскармливание 197.5 KB
  Эти затруднения могут происходить как со стороны матери так и со стороны ребенка. Существуют абсолютные и относительные противопоказания к кормлению ребенка грудью. Установлено что ВИЧинфицированная женщина с вероятностью 15 заражает ребенка через грудное молоко поэтому в Российской Федерации ребенка рожденного от ВИЧинфицированной матери рекомендуется кормить адаптированными молочными смесями. Не должны кормить ребенка матери страдающие алкогольной и наркотической зависимостью.
78260. Дистрофии у детей 123 KB
  Строится с учетом происхождения типа степени тяжести и этиологии заболевания: По времени возникновения: врожденные дистрофии пренатальные приобретенные дистрофии постнатальные смешанного происхождения. В зависимости от соотношения массы и длины тела то есть по типу: гипотрофия 123 степени паратрофия. Выделяют 3 степени тяжести гипотрофии: 1 степень легкая 2 степень среднетяжелая 3 степень тяжелая. Клиническим выражением степени нарушений при дистрофии является состояние аппетита.
78261. Энзимопатии у детей 122.5 KB
  Это наследственная болезнь обмена тирозина характеризующаяся развитием дистрофии цирроза печени рахитоподобным изменением костей и поражением почечных канальцев. Острый тирозиноз развивается в первые дни жизни ребенка и проявляется рвотой поносом задержкой физического развития увеличением размеров печени и селезенки дыхательной недостаточностью. Кожные покровы постепенно приобретают желтушный оттенок развивается цирроз печени. Особенно тяжело повреждаются клетки центральной нервной системы печени почек развивается помутнение...
78262. Гемолитическая болезнь плода и новорожденного 128 KB
  Гемолитическая болезнь плода и новорожденного это изоиммунная гемолитическая анемия возникающая в случае несовместимости крови матери и плода по эритроцитарным антигенам когда антигеном являются эритроциты плода а антитела вырабатываются в организме матери. Чаще всего это заболевание развивается при несовместимости крови матери и плода по резусантигену и встречается с частотой 1 случай на 200250 родов. Несовместимость по антигенам АВ0 приводящая к гемолитической болезни обычно развивается при группе крови матери I и группе крови...