Оценка обеспеченности поезда тормозами

Введение

Для улучшения качества работы всех звеньев транспорта первостепенное значение имеет обеспечение безопасности движения и пропускной способности участков железных дорог. Любая авария или крушение на транспорте приводит к материальным и техническим потерям, большим экономическим затратам. Для обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте внедряются разнообразные технические средства, которые контролируют и дублируют действия машиниста или предупреждают его о возникновении аварийных ситуаций. Безопасная работа железнодорожного транспорта зависит от исправного технического состояния локомотивов, их автотормозного оборудования.

Цель курсовой работы — помочь студентам получить дополнительные теоретические и практические знания в области эксплуатации и ремонта тормозной техники, изучить устройство и работу тормозных систем подвижного состава, освоить методику выполнения тормозных расчетов по общепринятым исходным данным с учетом действующих на железнодорожном транспорте инструкций по автоматическим тормозам. Применение элементов тяговых расчетов при выполнении курсовой работы обеспечивает полное использование мощности локомотивов и грузоподъемности вагонов.

Исходные данные для выполнения курсовой работы вариант № 0

В состав грузового поезда входят:

45% 4-осных вагонов с подшипниками скольжения, 10% 4-осных с подшипниками качения и 45% 8-осных вагонов.

Расчётный подъём равен 6% Наибольший спуск равен 6% Серия локомотива ТЭ10

Приведенный уклон, на котором осуществляется торможение i_с, -6⁰/₀₀

Длина приемоотправочных путей станции, 1000 м Тип колодок — композиционные Ход поршня тормозного цилиндра, 9 см Номер воздухораспределителя 270−005

Скорость поезда в начале торможения, км/ч:

V_{max 70}

V_{min 20}

1. Формирование поезда

1.1 Расчет веса состава по расчетному подъему Расчётный подъём — это наиболее трудный по крутизне и длине элемент профиля пути для движения в заданном направлении, на котором устанавливается равномерная скорость движения поезда, равная расчётной скорости локомотива. Нельзя считать, что самый крутой подъём является расчётным. Если его длина небольшая и ему предшествуют элементы легкого профиля пути площадки, спуски, то поезд может преодолеть со скоростью выше расчётной за счёт использования кинетической энергии поезда. Такой подъём круче расчётного, но не затяжной, называется инерционным или скоростным.

Выбор наибольшего спуска с длиной элемента профиля пути более длины поезда необходим для определения допустимой максимальной скорости, при которой обеспечивается безопасность движения.

Вес состава, который может провести локомотив на заданном профиле пути со скоростью, не ниже расчетной, зависит от мощности локомотива, трудности профиля пути и типа вагонов. Расчетный вес состава проверяется по условиям трогания с места на раздельных пунктах и по длине приемоотправочных путей. На основании выбранного расчётного подъёма, а также исходя из равенства нулю равнодействующей на поезд силы, при движении его с постоянной расчётной скоростью, вес состава определится, тс:

Расчётный вес состава зависит от сил сопротивления движению подвижного состава, а именно: от основного сопротивления, которое действует на поезд при движении на прямом, горизонтальном пути, и от дополнительных сопротивлений от подъёма и кривых, если последние имеются на элементе профиля с расчётным подъёмом. Основное удельное сопротивление зависит от скорости движения, нагрузки от оси на рельс, осности вагонов, типа подшипников буксового узла скольжения или качения и от типа пути звеньевой или бесстыковой.

Для локомотива в режиме тяги:

Где V=Vр — скорость движения, км/ч;

=1,9+0,01· 23+0,0003·23І=3,717 кгс/тс. Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках качения:

Где q_о — нагрузка от оси на рельс, тс

Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках скольжения:

Для восьмиосных грузовых вагонов на подшипниках качения:

— основное удельное сопротивление движению и 8-осных вагонов, кгс/тс.

Подставив полученные данные в формулу (1.1), имеем:

1.2 Проверка веса состава по условию трогания с места Полученный по выражению (1.1) вес состава необходимо проверить по условию трогания с места:

где F_к тр — касательная сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

_тр — удельное сопротивление троганию состава с места, кгс/тс;

i_тр — крутизна подъема наиболее трудного элемента на раздельном пункте, ⁰/₀;

Средневзвешенное значение удельного сопротивления при трогании с места для состава, сформированного из разнотипных вагонов, определяется по формуле:

где, — удельное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения и скольжения, кгс/тс;

В результате произведённого расчёта должно быть соблюдено условие:

Данное условие выполняется.

1.3 Расчёт числа вагонов в составе Общее число вагонов Где n_i — количество в составе вагонов одинаковой осности.

Для расчёта групп вагонов одинаковой осности необходимо учесть принятый вес состава:

где m_i — число осей вагона, входящего в i-ю группу;

q_о — нагрузка от оси вагона на рельс, тс;

_i — весовая доля в составе, приходящаяся на данную группу вагонов одинаковой осности

Количество в составе четырехосных вагонов на подшипниках скольжения и качения:

Принимаем 23шт. Количество в составе восьмиосных вагонов на подшипниках качения:

Принимаем 10 шт.

Подставив полученные данные в формулу (1.12), имеем:

шт.

1.4 Назначение типов вагонов Выбор того или иного вида грузовых вагонов в одной и той же группе одинаковой осности делается произвольно, но общий вес сформированного поезда должен соответствовать условию:

А· (B+C)

Где Cтара вагонов в составе одинаковой осности

Aколичество вагонов в составе одинаковой осности

Bгрузоподъёмность группы вагонов одинаковой осности.

23· (60+23)=1909

10· (125+43)=1680

Условие (1.14) выполняется Для описи состава заполняем таблицу 1

Таблица 1

1.5 Определение длины поезда Длина поезда, будучи связанная с весом и параметрами вагонов длина, осность, грузоподъёмность, не должна превышать полезной длины приёмоотправочных путей станции. На установку поезда учитывается допуск, принимаемый равным 10 м :

Где l_с — длина состава, м

l_л -локомотива, м Длина состава определяется количеством вагонов и их длиной:

Где n_i, l_i — число вагонов определенного типа и длина одного вагона этой группы Полученную длину поезда необходимо сравнить с заданным значением длины станционных приёмоотправочных путей.

Должно выполняться условие:

Где l_поп — длина приёмоотправочных путей на раздельных пунктах, м;

Условие 1.19 выполняется.

2. Обеспечение поезда тормозами Для расчёта рычажной передачи вагона выбирается расчётная схема

Рис. 1. Схема рычажной тормозной передачи 4-осного грузового вагона Все вагоны в составе оборудуются композиционными колодками.

2.1 Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра Усилие по штоку поршня тормозного цилиндра:

где F — площадь поршня тормозного цилиндра, см²,

где k — коэффициент, учитывающий вид привода, при композиционных — 0,32;

N_р — реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора, N_р = 180 кгс;

а, б, в, г — размеры плеч горизонтального рычага,

ж_р — жесткость пружины авторегулятора, ж_р = 15 кгс/см;

l_р — величина сжатия пружины авторегулятора, см, при композиционных — 1,5 см

2.2 Определение передаточного числа тормозной рычажной передачи Передаточное число тормозной рычажной передачи — это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз с помощью рычагов рычажной передачи изменяется сила, реализуемая на штоке тормозного цилиндра, при передаче её к тормозным колодкам. Определяется оно как произведение отношений длины ведущих плеч к длине ведомых плеч всех рычагов, используемых для передачи усилия от штоков цилиндра к тормозным колодкам. Рычаг — это элемент рычажной передачи, имеющий три точки: приложения усилия от штока поршня т.ц., поворота и передачи усилия на тормозную колодку.

Ведущее плечо рычага — это расстояние от точки приложения силы к рычагу до точки поворота рычага. Ведомое плечо рычага — это расстояние от точки поворота рычага до точки, в которой через рычаг передаётся усилие. Подсчет передаточного числа на каждую тормозную колодку необходимо вести, начиная всегда от штока поршня тормозного цилиндра. При этом следует помнить о том, что все передаточные числа должны быть равны между собой.

Общее передаточное число для всего вагона Где n₁, n₂,…, n_i — передаточные числа к отдельным тормозным колодкам; - угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (для грузовых и пассажирских вагонов = 10).

2.3 Расчет действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона определяется по формуле, кгс:

Где _р.п — коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи с авторегулятором, для грузовых 4-осных вагонов _р.п = 0,9, для 8-осных — 0,869,

кгс

2.4 Определение коэффициента силы нажатия

Тормозная эффективность вагона характеризуется коэффициентом силы нажатия на тормозные колодки вагона:

Где q — полный вес вагона, кгс.

Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона по данным табл. 1.

2.5 Оценка обеспеченности поезда тормозами

При оценке обеспеченности поезда тормозами принимают, что все вагоны, имеющие ту же осность, что и вагон, расчет рычажной передачи которого выполнен, обеспечен нажатием тормозных колодок К, а остальные вагоны имеют «справочные» силы нажатия колодок на оси. Фактический тормозной коэффициент поезда

Где — суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,

Где — суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава (вагонов), кгс;

— суммарное расчетное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.

Необходимо помнить, что в грузовых поездах, следующих по участкам с уклоном до 20 ⁰/₀₀, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчетное нажатие тормозных колодок в расчет не принимаются, т. е. выражение (2.9) принимает вид:

Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава, кгс,

Где n_в — число вагонов в поезде с той же осностью, что и рассчитанный (в подразд. 2.1. — 2.4.) вагон;

К_о — единая расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, тс, для грузовых вагонов К_о = 7 тс,

n_о — суммарное число осей вагонов, расчет рычажной передачи которых не проводился.

При определении обеспеченности тормозами грузового поезда с композиционными колодками суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава

Где — общее число осей всех вагонов в поезде.

Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс,

Где — число осей локомотива;

— расчетная сила нажатия на ось локомотива, 10,0 тс;

Подставив полученные данные в формулу (2.11), имеем:

Воздухораспределители локомотивов в грузовых поездах устанавливаются на порожний режим работы, Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и пассажирские поезда должны иметь необходимое тормозное нажатие (иметь соответствующий коэффициент силы нажатия тормозных колодок, отнесенный к 100 тс веса поезда).

Условие обеспеченности поезда тормозами имеет вид:

Где — потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов

= 0,28 — 0,33,

Условие 2.15 выполняется.

3. Проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении При торможении поезд подвергается продольно-динамическому воздействию сжимающих и растягивающих сил. При расчете тормозов поезда необходимо определить эти усилия и сравнить их с нормируемыми.

По существующим нормам продольно-динамические усилия в поезде при экстренном торможении не должны превышать 200 тс.

Максимальные продольно-динамические усилия, возникающие в поезде при экстренном торможении, тс, Где, А — опытный коэффициент, характеризующий состояние поезда перед торможением, для сжатого поезда, А = 0,4, для растянутого — 0,65;

— суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава (вагонов) и локомотива соответственно, кгс;

— коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива;

l_п — длина поезда, м

— скорость распространения тормозной волны при экстренном торможении, м/с, для воздухораспределителя № 270−005 — 230 м/с,

t_т.ц — время наполнения тормозного цилиндра вагона до давления 3,5 кгс/см², с, в грузовых поездах до 50 вагонов t_т.ц = 24 с,

Для грузового поезда и, кгс, определяем:

кгс Где n_{о, 6,8} — общее число осей, 6-, 8-осных вагонов в составе;

тс При определении, если в грузовом поезде есть композиционные колодки, принимать К_о равным 5 тс.

При определении максимальных продольно-динамических усилий необходимо помнить о том, что локомотив оборудуется только чугунными колодками.

Коэффициент трения тормозных колодок вагонов:

Где V — скорость движения, км/ч Коэффициент трения тормозных колодок локомотива

Рассчитаем продольно-динамическое усилие в поезде: для сжатого и растянутого поезда, для максимальной и минимальной скоростей поезда в начале торможения.

4. Решение тормозной задачи

4.1 Расчет замедляющих усилий, действующих на поезд в режимах выбега локомотива и торможения Таблица 2. Результаты расчета замедляющих усилий В таблице 2 приняты следующие обозначения:

_х — основное удельное сопротивление движению локомотива на выбеге,

— основное удельное сопротивление движению поезда (рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 3);

W_ох — полное основное сопротивление движению поезда на выбеге,

_ох — основное удельное сопротивление движению поезда на выбеге,

B_m — полная тормозная сила поезда при экстренном торможении,

b_m — удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении,

0,8b_m — удельная тормозная сила при полном служебном торможении;

b_m + _ох i_c — удельная замедляющая сила при экстренном торможении, знак «-» берется для уклона, «+» — для подъема.

4.2 Расчет тормозного пути поезда при экстренном торможении

При расчетах тормозной путь поезда принимается равным сумме подготовительного и действительного путей торможения, м,

;

При расчетах принимать:

для грузового поезда до 200 осей

де i_с — приведенный уклон, ⁰/₀₀;

b_m — удельная тормозная сила поезда при максимальной скорости, кгс/тс.

В выражениях (4.8)знак «+» берется для уклона, «-» — для подъема.

Суммарный действительный тормозной путь определяем по интервалам в 10 км/ч, табл. 2), м,

;

В формуле (4.9) знак «-» берется для уклона, «+» — для подъема.

=491м

4.3 Расчет тормозного пути поезда при полном служебном торможении

Рис. 2. График зависимости полного тормозного пути от скорости движения

Заключение

В результате данных расчетов сформирован подвижной состав длиной 507 м, состоящий из локомотива ТЭ10, 23 четырехосных цистерн грузоподъемностью 60 тс и 10 восьмиосных полувагонов грузоподъемностью 125 тс. Рассчитан общий вес состава, который составляет 3570 тс. Дана оценка обеспеченности поезда тормозами, которая удовлетворяет нормам и требованиям безопасности движения. Проведена проверка поезда на возможность разрыва при торможении, так как поезд подвергается большому продольно-динамическому воздействию сил «сжатия-растяжения». Решена тормозная задача с расчетом тормозного пути, при двух видах торможения: — экстренном — 647 м, служебном — 787 м.

поезд торможение вагон

Список использованных источников

1. Крылов В. И., Перов А. Н., Озолин А. Н., Климов Н. Н. Справочник по тормозам. — М.: Транспорт, 1975. — 448с.

2. Осиновский А. Л., Патеюк Г. М. Автоматические тормоза и элементы тяговых расчетов. — Методические указания к выполнению курсового проекта. — Омск: Омский ин-т инж. железнодорожного транспорта, 1984. — 30с.

3. Автоматические тормоза вагонов. Методические указания к выполнению курсового работы Б. Б. Сергеев, П. Б. Сергеев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. — 31с.