Разработка и обоснование параметров воздухораспределителей для грузовых вагонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Соколов, Андрей Борисович

• Соколов, Андрей Борисович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соколов, Андрей Борисович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основные характеристики вагонов нового поколения и их тормозные системы.

1.2. Краткий обзор конструкции и испытаний грузовых вагонов нового поколения постройки ФГУП «ПО Уралвагонзавод».

1.3 Краткий обзор воздухораспределителей для грузовых вагонов нового поколения

1.4. Совершенствование воздухораспределителей для грузового подвижного состава

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УЗЛА КЛАПАНА МЯГКОСТИ МАГИСТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ТИПА №483А

2.1 Результаты исследования клапана мягкости.

2.2 Условие равновесия главного поршня ВР 483А

Выводы по главе

ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ 483А, 483М. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ 483ПЭл.

3.1.Основные преимущества воздухораспределителя №483А.

3.2. Возможность применения воздухораспределителя №483А для грузовых вагонов нового поколения.

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование параметров воздухораспределителей для грузовых вагонов»

Автоматический пневматический тормоз — основа всех применяемых тормозных систем подвижного состава железных дорог мира сейчас и на ближайшее будущее.

Одним из главных элементов тормоза является тормозная магистраль (ТМ). Она выполняет следующие основные функции:

• передача сигналов управления тормозам поезда при пневматическом торможении;

• подача и восполнение запаса сжатого воздуха, используемого в процессе торможения и на утечки из тормозной магистрали.

Обе эти функции в определенной степени противоречат друг другу. В то же время увеличение длины поезда ухудшает обе эти функции. Особенно трудности возникают в управлении отпуском тормоза поезда при регулировочных торможениях. Поэтому применяются два способа отпуска тормоза в зависимости от конструкции тормозной системы:

• регулируемый (ступенчатый) способ отпуска; для полного отпуска необходимо поднять давление тормозной магистрали (ТМ) почти до зарядного -используется при профиле пути с уклонами от 0,008.

• нерегулируемый (бесступенчатый или легкий) способ отпуска; для полного отпуска необходимо поднять давление в ТМ после торможения на 0,20.3 кгс/см2 -используется на равнинном профиле пути с уклонами до 0,008.

Применение тех или иных систем тормозов зависит от многих факторов и в том числе от длины поездов.

В Европе эксплуатируются поезда сравнительно короткие (15—30 вагонов, максимально 50), что вызывается географическими, экономическими и другими условиями (сравнительно небольшие расстояния, более 30 государств, конкуренция автомобильного транспорта, рельеф местности, нагрузка на ось до 22 т).

Поэтому требованиями МСЖД регламентирован как регулируемый, как обязательный ступенчатый способ отпуска

В США и Канаде эксплуатируются грузовые рудовозные поезда весом 3540 тыс. т. и длиной свыше 3-х км и нагрузкой на ось до 30 т.

Поэтому тормозные системы (AB, АВД, ABDW, ABDX-L) имеют нерегулируемый (легкий) бесступенчатый отпуск тормоза.

Большое значение работ И.К. МАТРОСОВА заключается в том, что он первый в мире создал единую тормозную систему с двумя переключаемыми режимами отпуска: регулируемым (горным) и нерегулируемым (легким), позволяющую использовать ее в эксплуатации в поездах любой длины и на разных профилях пути.

В 1953 году внедрен универсальный воздухораспределитель №MT3-135 с режимами «равнинный» и «горный».

С 1959 года начат выпуск нового, более совершенного, разработанного И. К. Матросовым воздухораспределителя №270.002

И. К. Матросов положил начало к созданию новых воздухораспределителей, на базе которых были созданы и разрабатываются новые значительно усовершенствованные модификации воздухораспределителей:

1963 год - №270.004 (на пневматическом и электрическом управлении).

1968 год-№270.005.

1977 год-№483.

1986 год-№483М.

Особо следует отметить, что значительный вклад в развитие и совершенствование тормозных систем грузовых вагонов, методов их расчета и проектирования внесли: В.Г. Иноземцев, П.Т. Гребенюк, В.В. Крылов, В.И. Крылов, В.М. Казаринов, В.Ф. Ясенцев, JI.A. Вуколов, В.А. Шепетильников, П.С. Ани-симов, А.И. Турков, М.И. Глушко, Г.В. Гогричиани, В.Р. Асадченко, В.Е. Попов, JI.B Балон, A.B. Казаринов, Е.И. Кузьмина, М.Г. Погребинский, Г.Б. Никитин, В.И. Астахов, В.А. Юдин, А.Н. Шамаков, М.П. Гребенюк, В.А. Гулак, В.В. Саломатин, В.А. Карпычев, Э.И. Галай, Ю.А. Якимец, A.C. Аввакумов, А.Б. Болотина и другие.

Актуальность работы:

-обусловлена требованиями предъявляемыми к тормозным системам для вагонов нового поколения, рассчитанных на работу в специализированных грузовых поездах, обращающихся со скоростями до 120 км/ч с составами до 50 вагонов и до 160 км/ч с составами грузовых поездов меньшей длины, а также для вагонов обычных грузовых поездов любого установленных в эксплуатации веса и длины.

-выбор параметров воздухораспределителя, обеспечивающих решение проблем безопасности движения грузовых поездов и безотказности работы автотормозов.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является исследование магистральной части, являющейся первичным органом воздухораспределителя №483А, рекомендуемого к применению в грузовых вагонах нового поколения и эксплуатируемых в настоящее время грузовых вагонов.

Методы исследования. Для определения максимальных и минимальных вероятных и средних значений разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя №483А разработана математическая статистическая модель с использованием математической статистики. Для определения параметров воздухораспределителя с клапаном мягкости новой конструкции использовались специальные стенды и испытательная тормозная станция.

Научная новизна. Разработана математическая статистическая модель исследования работы клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя №483А на основе проверки работы магистральных частей в количестве 213 шт. Определены максимальные и минимальные вероятные значения а также средние значения разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости. Исследованы эмпирические ряды распределения случайных величин разницы давлений сжатого воздуха и установлено их соответствие тому или иному теоретическому закону распределения случайных величин.

Экспериментально доказаны основные преимущества воздухораспределителя №483А по сравнению с воздухораспределителями №483, №483М.

Разработаны методики проведения испытаний воздухораспределителей с клапаном мягкости новой конструкции на стендах.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы использованы для определения рациональных параметров воздухораспределителей грузовых вагонов и в качестве справочного материала при составлении ТУ 3184021-05756760-00 на воздухораспределитель №483А и дополнений и изменений инструкции по ремонту тормозного оборудования вагонов ЦВ-ЦЛ-945.

Достоверность полученных результатов. Достоверность параметров полученных статистическим моделированием подтверждена путем сравнения результатов, полученных методом математической статистики с экспериментальными результатами.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на:

1. Научно-техническом Совете Ассоциации производителей и потребителей тормозного оборудования для подвижного состава железнодорожного транспорта «ACTO» (Москва 2004 г.);

2. Совещании сетевой школы «Совершенствование ремонта и технического обслуживания тормозного оборудования грузовых вагонов», (Санкт-Петербург 2005 г.);

3.Заседании кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» (Москва МГУПС, 2005, 2006 г.г.);

4. II международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития грузового вагоностроения» ФГУП «По Уралвагонзавод» (Нижний Тагил 2006 г.)

Струю-ура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами по каждой из них, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и содержит 99 страниц основного печатного текста, 33 рисунка, 9 таблиц и приложений на 31 странице.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Соколов, Андрей Борисович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ Выводы которые можно сделать по данной работе на основе проведенных испытаний - лучшим воздухораспределителем на данный момент является №483А и поэтому он принят в серийное производство, его можно рекомендовать в том числе и для вагонов нового поколения

Выполнено исследование воздухораспределителя №483А являющейся базой конструктивного ряда тормозных приборов для грузовых вагонов нового поколения. Даны рекомендации связанные с эксплуатацией и ремонтом воздухораспределителя №483А.

• исследована работа узла клапана мягкости методом математической статистики- создана статистическая модель;

• проведен анализ выбора параметра разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости для магистральной части воздухораспределителя №483А;

• разработаны методики проведения испытаний;

• даны рекомендации по ремонту узла клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя №483А на основе переборки магистральных частей в количестве 213 шт., прошедших входной контроль на стенде УКВР-2 в ВЧД-11 ст. Вихоревка Восточно-Сибирской ж.д. в период с 24.01.2003г.по 20.02.2003г.

Особенности и рекомендации по ремонту.

Особенности ремонта магистральной части воздухораспределителя №483А отличается от магистральной части воздухораспределителя №483М только ремонтом узла клапана мягкости.

На основе отремонтированных магистральных частей в количестве 213 шт. прошедших входной контроль на стенде УКВР-2 в ВЧД-11 ст. Вихоревка Восточно-Сибирской ж.д. в период с 24.01.2003г.по 04.02.2003г установлено:

Не прохождение магистральных частей входного контроля на стенде УКВР-2 по параметрам работы узла клапана мягкости связано с отсутствием ремонтной документации и соответствующих и запасных частей.

Клапан мягкости на УКВР-2 проверяется в основном в следующих циклах автоматической проверки:

ЦИКЛ 5. Для типа №483А. Определение момента открытия клапана мягкости.

МК сообщается с демпферным резервуаром давление в котором регулируется на уровне 0,4МПа. В ЗК давление повышается темпом 0,005Мпа/с. В РК устанавливается давление не более 0,2МПа. КДР открыта в атмосферу.

При увеличении скорости наполнения ЗК происходит переход к ЦИКЛУ 6. Разница давлений между РК и ЗК, при которой произошел переход, должна быть: 0,01МПа < (Ррк-Рзк) < 0,03МПа;

ЦИКЛ 7. Для типа №483М, №483А. Переключатель режима в положении "Равнинный". Проверка отсутствия натекания воздуха в РК и КДР, плотности МК и ЗК.

МК, ЗК, РК и КДР находятся в состоянии "Перекрыша".

Через 20с. давление в МК не должно быть ниже 0,59МПа, а давление в РК и КДР не должно превысить 0,01МПа;

Для ремонта по этим параметрам (ЦИКЛАМ) необходимо нанести смазку на диафрагму 483А.007 под ее место установки, следить за усилием пружины 87.02.21 (Р2= 0,36 ±0,036 кгс, Нг= 16 мм, Н2= 14 мм) проверить состояние клапана 483А.030-1 и собирать узел мягкости без гайковерта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соколов, Андрей Борисович, 2006 год

1. В.Г. Иноземцев, В.М. Казаринов, В.Ф. Ясенцев. Автоматические тормоза 1981г. М.: Транспорт, 1981.464 с.

2. В.И. Крылов, В.В. Крылов, В.Н. Ефремов Справочник. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава. М.: Транспорт, 1989. 495 с.

3. Инструкция МПС РФ по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277.- М.: Трансинфо, 2002. 160 с.

4. В.Г. Иноземцев. Тормоза железнодорожного подвижного состава: Вопросы и ответы. М.: Транспорт, 1987. 207 с.

5. А.К. Митропольский. А.К. Техника статистических вычислений. М.: Физмат. Гиз. 1961. 479с.

6. A.M. Длин. Математическая статистика в технике в 3 изд. М.: Советская наука, 1958. 368с.

7. Н.В. Дунин-Барковский, Н.В. Смирнов, Теория вероятностной и математической стастики в технике. М.: Гостехиздат, 1955.556с.

8. Я.Н. Лукомский. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат, 1958. с. 26-28.

9. Г.А. Хальд. Математическая статистика. М.: НЛ, 1956. 498с.

10. Е.В. Клыков, В.В. Крылов. Воздухораспределители тормозов железнодорожного подвижного состава. М.: Транспорт 1976. 191с.

11. В.Т. Пархомов. Устройство и эксплуатация тормозов. М.: Транспорт 1994. 209с.

12. Технические требования к тормозному оборудованию грузовых вагонов поставки заводов РФ. М.: МПС, 1996. 76с.

13. Е.В. Клыков, М.И. Агафонов. Новый автоматический тормоз системы Матросова (MT3-135). М.: Трансжелдориздат, 1952. -47с.

14. В.Г. Иноземцев, Н.В. Абашкин. Устройство и ремонт тормозного и пневматического оборудования подвижного состава. М.: Транспорт 1977.360с.

15. В.Р. Асадченко. Расчет пневматических тормозов железнодорожного подвижного состава. М.: Маршрут, 2004. 119с.

16. В.Р. Асадченко. Автоматические тормоза подвижного состава железнодорожного транспорта. М.: УМК МПС России, 2002. -128 с.

17. В.К. Терехов. Испытание воздухораспределителей грузовых вагонов. М.: Транспорт, 1983.56с.

18. И.Г. Морчиладзе. Генезис сцепного и тормозного оборудования грузовых вагонов. Монография. «Ом-Пресс», 2004.112с.

19. Л.Н. Большое, Н.В. Смирнов, Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965 с. 50-52.

20. Л.З. Румшинский. Математическая обработка результатов экспере-ментов. Москва Наука, 1971 г. -192с.

21. И.С. Берегин, Н.П. Жидков, Методы вычислений, т. II. М.: Наука, 1962 210 с.

22. В.Г. Иноземцев. Тормозные приборы для вагонов нового поколения. Железнодорожный транспорт. 2001. №10 с.45-49.

23. С.И. Афанасьев. Тормозным приборам самое высокое качество. Железнодорожный транспорт. 2004. №2 с.50-53.

24. В.Г. Иноземцев. П.Т.Гребенюк. Нормы и методы расчета автотормозов. М.: Транспорт 1971. 52с.

25. В.М. Казаринов, В.Г. Иноземцев, В.Ф. Ясенцев. Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов. М.: Транспорт, 1968. 400с.

26. П.С. Анисимов. Тормозные характеристики карьерного поезда с воздухораспределителем №498-1. Вестник ВНИИЖТ, 1991, №3. с.

27. П.Т. Гребенюк. Правила тормозных расчетов, Тр. ВНИИЖТ. М.: Ин-текс, 2004. 112с.

28. П.Т. Гребенюк. Динамика торможения грузовых поездов. Вестник ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 2002. №1 с. 17-22.

29. П.Т. Гребенюк. Основные положения по расчету тормоза вагона при проектировании.- В сб. Научн. тр. ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1986. с. 66-76.

30. Г.Б. Никитин, В.А. Юдин, В.А. Гулок, В.А. Карпычев. Экспериментальные исследования работы пневматической части автотормоза 8-осной цистерны с индивидуальным приводом на четырехосную тележку. В сб. Научн. тр. ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 1989. с. 106-113.

31. В.И. Крылов, JI.B. Казаринов, В.Г. Максимов и др. Методика измерения сцепления колеса с рельсами на эксплуатируемых участках дорог. Вестник ВНИИЖТ. М.: Транспорт, 2003. №4 с. 17-23.

32. В.А. Юдин, П.С. Анисимов, A.C. Авакумов и др. Совершенствование тормозной системы вагона хоппера. Железнодорожный транспорт, 1994. №4. с.43-46.

33. К.П. Демин, В.П. Ефимов, J1.M. Васильева. Разработка полувагонов нового поколения с улучшенными технико-экономическими показателями. Тяжелое машиностроение, 2005. №8. с. 14-18.

34. К.В. Башкиров, В.Г. Белинович, К.Н. Болотов, Д.В. Палатов. Совершенствование конструкций тормозных систем грузовых вагонов. Тяжелое машиностроение, 2005. №8. с.36-39.

35. Инструкция по ремонту тормозного оборудования вагонов. ЦВ-ЦЛ-945. М. Инпресс, 2003. 129 с.

36. Э.И. Галай. Тормоза локомотивов и вагонов: проблемы и перспективы: Гомель: БелИИЖТ, 1992. 71 с.

37. Типовой расчет тормоза грузовых и рефрижераторных вагонов. М.: МПС, 1996. 76с.

38. П.С. Анисимов, В.А. Юдин, А.Н. Шмаков, С.Н. Коржин; Под ред. П.С. Анисимова. Расчет и проектирование пневматической и механической частей тормозов вагонов. М.: Маршрут, 2005. 248 с.

39. В.М. Иванова, В.Н. Калинина, JI.A. Нешумова, И.О. Решетникова. Математическая статистика. М.: Высш. шк. 1981.368с.

40. Соколов А.Б. Совершенствование воздухораспределителей для грузового подвижного состава //Библиографический указатель ВИНИТИ// «Депонированные научные работы», М., 2004 г., №4 (386), с.ЗЗ.

41. Соколов А.Б. Исследование работы узла клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя типа 483А //Библиографический указатель ВИНИТИ// «Депонированные научные работы», М., 2005 г., №1 (395), с.33-34.

42. Соколов А.Б. Воздухораспределители: настоящее и перспективы. Железнодорожный транспорт. 2006 г., №8, с.73-75.

43. Соколов А.Б. О новой технике предлагаемой ОАО МТЗ ТРАНСМАШ. Совещание сетевой школы «Совершенствование ремонта и технического обслуживания тормозного оборудования грузовых вагонов» Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 2005