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

75004. Мова моя українська. Методична розробка виховного заходу для старшокласників 85.5 KB
  Мова це великий дар природи. І серед них – ніби запашна квітка в чудовому букеті – українська мова. У рідному домі завжди звучить найближча найзрозуміліша рідна мова бо бринить вона із ласкавих бабусиних вуст із дідусевої говірки із маминої пісні із батьківського слова часом суворого а часом жартівливого. Наша мова – українська тому що наша земля – Україна.
75005. Мова наша солов’їна, виховний захід 58 KB
  Показати дітям красу і багатство української мови за допомогою народної творчості, творів письменників і поетів. Викликати бажання вивчати рідну мову, милуватися її красою Виховувати любов до рідної мови, до своєї землі, свого народу.
75006. Мова моя українська чарівна. Виховний захід 40.5 KB
  Обладнання: зал прикрашений плакатами з крилатими висловами про мову прислів’ями плакати з назвами команд завдання загадки ребуси кросворди. І будемо зараз готові Полинути в країну рідного слова...
75007. Мово моя материнська, Сценарій свята 52 KB
  Чудова наша мова – міцне моє коріння А як же я без нього могла б на світі жить Тоді б мене чекало духовне зубожіння Бо мову і Вітчизну не можна розділить Пісня О мово моя муз. Мов солов’ї наша мова співуча. Вірте – не вірте Твердо я знаю: Мова – це вірність рідному краю...
75008. Хімічна мозаїка, Сценарій з хімії 61 KB
  Ведуча: Вогонь у темряву ночей Приніс на землю Прометей. Ведуча доторкаючись до вогню: Я стверджую категорично: Реакція екзотермічна дує на палець. Ведуча звертається до кухаря: За сіль ви не забули друже Її відсутність не байдужа...
75009. Музыкальный тайник, внеклассное мероприятие для 7 класса 199 KB
  Мотивация интереса к непопулярным» музыкальным жанрам; пробуждение у учащихся заинтересованность в изучении предмета; активизация мыслительной и речевой деятельности; развитие музыкальной эрудиции, логического мышления; воспитание музыкально-познавательных потребностей и интересов в приобретении основы музыкально – исторических знаний, лидерских и коммуникативных качеств личности.
75010. Мусор – глобальная проблема человечества. Урок для устойчивого развития по программе «Моя счастливая планета» в 3-А классе 59 KB
  Цель урока: познакомить учащихся с терминами экология экологическая безопасность формировать представления об источниках и способах утилизации бытового мусора научить выполнять правила личной экологической безопасности познакомить с экологическими проблемами современности и путями их решения формировать ответственное отношение к использованию природных ресурсов земли.
75011. Відкриття музею історії козацтва, виховний захід 193.08 KB
  Карабинівці понад двісті років. Визнала вона і знущання панів Карабінова та Мизгова, і лихоліття громадянської війни, і голодомор, і трагічні події Великої Вітчизняної війни та вистояла. Сьогодні Карабинівка - одне з найкращих сіл Павлоградщини...
75012. Веснянки, виховний захід 60 KB
  Янушкевич веснянка А вже весна з опери Зима і весна М.Лисенка Хор А вже весна з опери Зима і весна. Діалог Діти а якою ви собі уявляєте весну Та яка ж весна без квітів Які ви знаєте весняні квіти Але першою розпускається гілочка верби а її розквітлі бруньки як називаються Котики Чи бачили ви їх які вони...