авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование тормозных средств грузовых поездов постоянного формирования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АНТРОПОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОРМОЗНЫХ СРЕДСТВ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ ПОСТОЯННОГО ФОРМИРОВАНИЯ

Специальность: 05.22.07 Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Научный руководитель доктор технических наук, с.н.с.

ГЛУШКО Марат Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

АНИСИМОВ Петр Степанович

кандидат технических наук

САЛТЫКОВ Дмитрий Николаевич

Ведущее предприятие Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет

путей сообщения»

Защита состоится «20» _марта_ 2009 г. в _14_ час. _00_ мин. на заседании диссертационного совета Д218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283, факс (343) 245-31-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УрГУПС.

Автореферат разослан «12» февраля 2009 г.

Отзыв на диссертацию в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу Совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета, профессор В.Р. Асадченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Железнодорожному транспорту России предстоит решать серьезные задачи, связанные с разработкой требований к подвижному составу, к организации перевозочного про­цесса и технического обслуживания скоростных грузовых поездов. Особенность поставлен­ных задач – это формирование повышенных требований к безопасности международных пе­ревозок и безусловное их выполнение при скоростной доставке грузов.

Тормозное оборудование является составной частью многоуровневой системы безопасности движения.

Тормоза подвижного состава следует классифицировать как универсаль­ное средство обеспечения безопасности движения – большая эффективность тор­мозных средств допускает большую скорость движения и сокращает продолжительность пе­ревозок. При обнаружении угрозы безопасности движения приведение в действие эффективных тормозных средств позволяет предотвратить серьезные последствия в виде аварии или круше­ния. Поэтому необходимо уделять особое пристальное внимание правильному выбору пути раз­вития тормозной техники для скоростных грузовых поездов.

Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью развития и совершенствования тормозного оборудования подвижного состава, как элемента многоуровневой системы безопасности движения в контексте идущих технических и технологических изменений производственной деятельности отрасли.

Цель работы. Целью работы является совершенствование тормозных средств скоростных грузовых поездов, а также методики расчета тормозных процессов поезда.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи.

1. Исследовать особенности эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.

2. Исследовать тормозные процессы грузового поезда и разработать усовершенствованную методику тормозных расчетов.

3. Разработать технические требования к тормозному оборудованию подвижного состава постоянного формирования.

4. Провести сравнительный анализ влияния утечек на распределение давления по длине тормозной магистрали и выбрать рациональный метод пневматических расчетов.

5. Разработать усовершенствованные тормозные средства подвижного состава с учетом особенностей грузовых поездов постоянного формирования.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются тормозные средства грузовых поездов; предметом исследования – методики тормозных и пневматических расчетов.

Общая методика исследования. Для достижения поставленной цели использованы методы анализа, системный подход к решению поставленной задачи, экспериментальные исследования. В качестве исходных использовались существующие методы расчета пневматических тормозных систем с фрикционными тормозами. Предложены и исследованы новые технические решения по совершенствованию конструкции тормозов, повышению их надежности и эффективности. Теоретические исследования выполнены на основе системного анализа, рационализации процесса развития тормозной силы и установления ограничений ее по условиям сцепления колес с рельсами с использованием классических методов аналитической механики.

Экспериментальные исследования проводились как в лабораторных, так и в эксплуатационных условиях с использованием методов планирования эксперимента и обработки данных на ЭВМ. Для получения расчетных значений параметров торможения использовался как существующий метод тормозных расчетов, так и усовершенствованная методика тормозных расчетов.

Широко использовались экспериментальные и статистические данные, накопленные в отрасли.

Научная новизна.

1. Исследованы особенности эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.

2. На основе существующего метода тормозных расчетов разработана усовершенствованная методика тормозных расчетов, оптимизированная для условий эксплуатации.

3. Разработаны технические требования для перспективного тормозного оборудования подвижного состава, осуществляющего контейнерные перевозки по транспортным коридорам.

4. Исследованы существующие методы пневматических расчетов. Проведено сравнение методики расчета распределения давления по длине магистрали при единичной утечке, сосредоточенных утечках, при разрыве. Обоснован выбор метода пневматических расчетов.

5. Разработаны усовершенствованные тормозные средства подвижного состава.

6. Исследовано влияние проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М на свойство дополнительной разрядки тормозной магистрали при управлении ЭПТ.

Практическая ценность.

1. Разработана принципиальная схема электропневматического тормоза скоростного грузового поезда.

2. Разработана пневматическая схема автоматического тормоза локомотива скоростного грузового поезда.

3. Разработана схема электропневматического тормоза вагона скоростного грузового поезда.

4. Разработан унифицированный контроллер крана машиниста.

5. Разработана схема контроля с применением универсального концевого блока (УК ЭПТ).

6. Разработан способ определения фактического объема главных резервуаров (ГР) локомотива и производительности моторкомпрессорной установки локомотива..

7. Разработана приставка электропневматического тормоза (ЭПТ) скоростного грузового поезда.

8. Разработано устройство блокировки тормозов с дистанционным управлением (ДУ) для локомотива.

На защиту выносится:

1. Результаты анализа особенностей эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.

2. Усовершенствованная методика тормозных расчетов, разработанная на основе существующего метода тормозных расчетов.

3. Технические требования для перспективного тормозного оборудования подвижного состава, осуществляющего контейнерные перевозки по транспортным коридорам.

4. Выбор метода пневматических расчетов в результате сравнительного анализа методики расчета распределения давления по длине магистрали при единичной утечке, сосредоточенных утечках, при разрыве.

5. Разработанные в результате проведенных исследований тормозные средства грузового поезда.

6. Зависимость свойства дополнительной разрядки тормозной магистрали при управлении ЭПТ от проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М.

Реализация работы.

1. Результаты исследований легли в основу научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы (шифр работы 6.3.03.), выполненной по заказу Департамента реализации научно-технических программ ОАО «РЖД», а также нашли применение в дальнейших разработках Уральского отделения ОАО «ВНИИЖТ».

2. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения разработанных тормозных средств на единицу продукции, тыс. руб. – 2420,0 на один поезд в составе локомотива и 50 вагонов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на:

1. Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2003 г.;

2. Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития ж.д. транспорта», Екатеринбург (УрГУПС), 2003 г.;

3. Научно-технической конференции «Научные исследования на службе транспорта», Нижний Тагил (полигон «Старатель»), 2004 г.;

4. Семинаре «Технические средства повышения безопасности движения», Москва (ВНИИЖТ), 2004 г.;

5. Научно-техническом совете «Автоматический тормоз нового поколения для скоростного грузового поезда Восток-Запад», Екатеринбург (ГУП «Уральское отделение ВНИИЖТ»), 2005 г.

Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертации, опубликовано 5 печатных работ, включая 1 статью в журнале «Транспорт Урала», включенном в Перечень ВАК РФ, и 2 статьи в журнале «Тяжелое машиностроение», а также получены 5 патентов Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 135 наименований. Работа содержит 172 страницы машинописного текста, 39 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен обзор работ в области автотормозного оборудования подвижного состава, проведен анализ путей развития тормозной техники и совершенствования тормозных средств поезда. Проанализирована сложившаяся ситуация в области транзитных железнодорожных перевозок. Представлены особенности эксплуатации грузовых поездов осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам..

Развитие тормозных средств происходило под влиянием совместных усилий учёных, изобретателей и работников промышленности. Значительный вклад своими фундаментальными исследованиями внесли В. М. Казаринов, В. Г. Иноземцев, П. Т. Гребенюк, Д. Э. Карминский, П. С. Анисимов; особая роль при­надлежит Б. Л. Карвацкому, создавшему Общую теорию автотормозов.

Существенный вклад в создание тормозных систем внесли отечественные учёные В. И. Крылов, В. Ф. Ясенцев, Е. В. Клыков, Л. А. Вуколов, А. В. Казаринов, Ю. В. Зыков, М. Д. Фокин, Е. И. Кузьмина, В. П. Терещенко, В. Н. Лобов, А. А. Шарунин, Г. Г. Никитин, М. Г. Погребинский, В. С. Серафимович, В. К. Успенский, В. М. Виноградов, Н. А. Албегов, П. А. Сугак, И. Г. Левин.

Дальнейшее развитие тормозных средств в направлении автоматизации про­цессов управления тормозами и контроля их состояния продолжают учёные Б. Д. Никифоров, В. В. Крылов, В. И. Головин, В. Р. Асадченко, М. И. Глушко, Л. В. Балон.

В содружестве с учёными внесли неоценимый вклад творческие работники машиностроительных предприятий И. К. Матросов, Ф. П. Казанцев, Г. М. Боровский, Л. В. Козюлин, В. Н. Смелов, Е. С. Сипягин.

Известный вклад внесли зарубежные специалисты по тормозам A. Nievergelt, H. I. Andrews, F. T. Barwell, R. G. Woolacott, F. W. Carter, R. D. Mindlin, H. Poritski, K. L. Johnson, P. J. Wickham.

Дальнейшее развитие железнодорожного транспорта требует разработки нового и совершенствование существующего тормозного оборудования подвижного состава.

Развитие мировой экономики проявляет тенденцию опережающего роста международной торговли по сравнению с ростом объемов произ­водства. В условиях продолжающейся экономической глобализации транспорт выступает важнейшим рычагом интеграционных процессов, что требует совершенствования подходов к вопросам его развития, поиску новых технологий и рациональных способов перевозки грузов.

К одному из направлений оптимизации грузопотоков относится создание сети международных транспортных коридоров (МТК).

МТК – это комплекс наземных железнодорожных магистралей и железнодорожно-водных переправ с современным техническим оснаще­нием, предназначенным для концентрации в них международных тран­зитных перевозок с минимальными сроками доставки грузов и пасса­жиров, высокими эксплуатационными и экономическими показателями.

Особенность поездов для международных транспортных коридоров – специализация маршрутов постоянного формирования, возможное отсутствие порожнего пробега, пониженный уровень продольнодинамических реакций при торможении, повышенная тормозная эффективность, надежный автоматизированный контроль состояния пневматической сети поезда и оборудования, специализированное техническое обслуживание. Важным состав­ляющим поездного комплекса является бортовое тормозное оборудование локомотива, пред­назна­ченное для автоматизированного управления тормозами и контроля состояния тор­мозной системы поезда.

Поэтому необходимо уделять особое пристальное внимание правильному выбору пути раз­вития тормозной техники для грузовых поездов, осуществляющих транзитные перевозки по международным транспортным коридорам.

Вторая глава посвящена исследованию тормозных процессов грузового поезда.

Исследована реализация тормозных сил и продольно-динамические реакции в поезде, возникающие при торможении. Отмечено, что максимальные продольно-динамические реакции проявляются в конце второй фазы торможения и середине поезда; действие этих реакций имеет сравнительно кратковременный характер, а максимальная величина по формуле профессора Б.Л.Карвацкого для однородного поезда пропорциональна квадрату числа вагонов.

к n2 l/tц,

где А – числовой коэффициент (для сжатого поезда А = 0,4; для растянутого А = 1,5); к – тормозная сила одного вагона; n – число вагонов в составе поезда; l – длина одного условного вагона; – скорость распространения тормозной волны; tц – время наполнения тормозного цилиндра.

Особенностью воздухораспределителей №483 М является диаграмма наполнения тормозного цилиндра на среднем режиме (рисунок 1). Для среднего режима диаграмма имеет переломный характер и является комбинированной: вначале наполнение происходит по диаграмме порожнего режима, а после понижения давления в магистрали на 0,8 кгс/см2 наполнение продолжается по диаграмме груженого режима. В результате реализуется двухступенчатая диаграмма наполнения тормозного цилиндра с понижением коэффициента А до величины 0,75 и величина продольно-динамических реакций для растянутого поезда уменьшается вдвое. Первоначальный пониженный темп наполнения тормозных цилиндров приводит к сжатию состава и снижает величины реакций в поезде. Углубленный анализ проявления продольно-динамических усилий при торможении позволяет рекомендовать характерную диаграмму наполнения тормозного цилиндра для груженого вагона (рисунок 1): первоначальный скачок давления на определенную величину для приближения колодок к колесам и создания начального тормозного эффекта; последующее наполнение тормозного цилиндра темпом порожнего режима; после разрядки магистрали на глубину 0,08 МПа ускоренное наполнение тормозного цилиндра темпом груженого режима.

При рекомендуемой диаграмме становится ненужным применение замедлителя на штоке главного поршня, который оказывает негативное влияние на тормозную эффективность.

Выполнен анализ применяемых методов тормозных расчетов.

Анализ показывает, что весь расчетный материал, размещенный в Правилах тяговых расчетов для поездной работы и в Тяговых расчетах, имеет некоторые недостатки.

На основе проведенного анализа разработана усовершенствованная методика тормозных расчетов, характеризующаяся следующими особенностями:

При выполнении тормозных расчетов вместо расчетных нажатий колодок следует применять тормозную силу (колесной пары, вагона, состава, поезда). А так как тормозная сила , где K – сила нажатия колодки, к – коэффициент трения колодки, то необходимость в каких-либо расчетных значениях Kp, кр полностью отпадает, определяется только действительная тормозная сила суммированием для всего поезда.

Общую формулу для определения тормозной силы, например, чугунной колодки, можно представить следующим образом:

;

где одна часть

К

связана с нажатием на колодку (функция нажатия), а вторая часть – со скоростью движения (функция скорости).

Действительная тормозная сила определяется произведением тормозной силы от нажатия тормозной колодки при неподвижном контакте на функцию скорости. Для одной колодки, например, чугунной

К; .

Для одного вагона: В=тК(К)(V)=В0(V), где т – число тормозных колодок вагона, В0 – тормозная сила одного вагона при неподвижном контакте. Для поезда действительная тормозная сила: .

Все силовые воздействия тормоза на вагоне (нажатие на колодку, тормозная сила) должны определяться в зависимости от величины давления в тормозном цилиндре. Функция скорости определяет влияние движения на тормозную силу подвижного состава.

Приведение функции скорости к композиционным тормозным колодкам позволяет суммировать тормозную силу Вp для всего поезда и по-иному представить формулу для расчета пути действия тормозов на площадке (i=0)

,

где Q – масса состава, P – масса локомотива, VН – начальная скорость, VК – конечная скорость, i – величина уклона, bТ – удельная тормозная сила, V – средняя скорость в рассматриваемом интервале скоростей, – расчетная функция скорости.

На основе полученной формулы для расчета пути действия тормозов составляется стандартная (универсальная) зависимость тормозного пути от скорости движения

;

а конечный результат будет определяться произведением удельной весовой нагрузки тормозов поезда на величину стандартного тормозного пути .

Разработанный метод упрощает оценку тормозной эффективности поезда при заполнении справки формы ВУ-45.

С помощью предлагаемого метода сразу определяется тормозная сила при любой величине давления и выявляется причина заклинивания колесных пар.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.