Разработка методов совершенствования тормозных систем платформ для перевозки крупнотоннажных контейнеров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат наук Кулага Андрей Анатольевич

• Кулага Андрей Анатольевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Кулага Андрей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ МИРА

1.1 Развитие отечественных ходовых частей грузовых вагонов

1.2 Анализ зарубежных грузовых тележек

1.3 Анализ взаимодействия тормозной колодки с колесом при

торможении

1.4 Тормозные системы грузовых вагонов с двухсторонним нажатием на колесо

1.5 Тормозные системы грузовых вагонов с дисковыми тормозами

Выводы по разделу

2 ТОРМОЗНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛИННОБАЗНЫХ ВАГОНОВ

2.1 Анализ существующих тормозных систем длиннобазных вагонов

2.2 Типовые тормозные цилиндры используемые на вагонах

2.3 Недостатки воздухораспределителя 483 и способы их устранения

2.4 Пространственные колебания вагона при торможении

2.5 Независимая система торможения

Выводы по разделу

3 ОПИСАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ

3.1 Описание потерь энергии воздуха в тормозной магистрали

3.2 Движение воздуха в трубопроводах тормозных систем

3.3 Потери энергии сжатого воздуха от трения в трубе

3.4 Влияние сил инерции на поток воздуха в тормозной сети поезда

3.5 Местные потери газовой среды в тормозных блоках и арматуре

3.6 Поступление воздуха из резервуара в трубу

3.7 Течение воздуха через отверстия в пневматических приборах

3.8 Течение воздуха через плоскопараллельную щель

3.9 Ламинарное течение через кольцевую щель

Выводы по разделу

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ

4.1 Формулировка задачи и граничные условия

4.2 Течение воздуха через коническую щель

Выводы по разделу

5 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ ВОЗДУХА В ТОРМОЗНЫХ ПРИБОРАХ ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗМЕНИЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ СТРУЙ

5.1 Общие потери в тормозной системе поезда

5.2 Потери напора потока воздуха через отверстия в кране машиниста

5.3 Потери потока в соединительных тройниках тормозной магистрали

5.4 Потери в криволинейных участках магистрали

5.5 Сравнение выбранной рациональной схемы с существующей

Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов совершенствования тормозных систем платформ для перевозки крупнотоннажных контейнеров»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Произошедшие в последние годы структурные преобразования промышленности в мире привели к увеличению доли грузооборота при перевозки контейнерных грузов. В связи с этим стала изменяться структура парка вагонов, в части увеличение доли специализированных платформ для перевозки контейнеров. При этом следует учитывать, что контейнеры имеют стандартные размеры определяемые правилами морского регистра судоходства, в числе основных размеров является длина контейнера и масса брутто.

В соответствии с долей контейнеров разных типов и размеров, происходит увеличение числа крупногабаритных контейнеров с длиной погрузочной площадки 40 футов у одного контейнера. При этом структура контейнерных платформ так же меняется с увеличением доли платформ длиной погрузочной площадки от 40 до 60 футов и в последующем до 80 футов. Следует отметить, что масса с брутто одного контейнера не зависимо от его размера не должна превышать 3,48 т.

Разработка длиннобазных платформ для перевозки контейнеров длиной погрузочной площадки 80 футов потребовалось пересмотра некоторых, основополагающих конструктивных решений. Применение таких платформ, длина которых достигает 25 метров по осям зацепления автосцепок, приводит к снижению погонной нагрузки брутто в 2 раза ниже, чем типовых 4-х осных полувагонов. При расчетной длине станционных путей 1000 метров, число длиннобазных платформ в поезде не будет превышать 40 единиц.

Важным фактором при разработке контейнерных платформ является требования по повышению скоростей движения до 140 км/ч, что в свою очередь приводит к необходимости разработки конструктивных схем тормозных систем длиннобазных платформ, с отказом от классической схемы тормозной системы, применяющейся до настоящего времени у 4 - х осных типовых грузовых вагонов. В первую очередь это относится к необходимости применения раздельных схем с

потележечным торможением, что обусловлено различием контейнеров устанавливаемых на одну платформу по массе брутто, следовательно, возникает необходимость реализовать потележечное торможение с размещением на каждой тележке таких элементов, как: регулятор выхода штока, авторежим и усовершенствованную тормозную передачу. Тормозная передача должна быть с реализацией максимального отвода тепла при торможении от поверхности катания колеса.

Увеличение длины специализированных поездов требует разработки способов торможения поездов с увеличенной скоростью распространения тормозной волны. Однако в определенной степени повышения скорости распространения тормозной волны за счет применения электропневматического тормоза реализовать не представляется возможным, за счет того, что контейнерные платформы могут эксплуатироваться в обычных грузовых поездах сформированных из разнотипных вагонов. В связи с этим представляется целесообразно рассмотреть вопрос об использовании в тормозных системах положительных свойств современных воздухораспределителей, обеспечивающих дополнительную разрядку тормозной магистрали при служебных торможениях, что позволит повысить скорость тормозной волны по длине поезда.

В классической схеме тормозной системы грузовых вагонов обычно применяется один воздухораспределитель, один запасный резервуар и один авторежим, что ограничивает эффективность применения такой схемы у длиннобазных контейнерных платформ. Применение длинных подводящих труб к авторежиму, находящегося в местах расположения тележек, приводит к приличному расходу сжатого воздуха, как при торможении, так и при отпуске. Это в свою очередь ухудшает условие обеспечения безопасности движения.

В связи с этим перечисленные выше проблемы подтверждают необходимость создания усовершенствованной тормозной системы длиннобазных контейнерных платформ с отдельными схемами потележечного торможения и делают настоящую работу актуальной.

Степень разработанности темы. В основе современных методов исследований газодинамических процессов в тормозной магистрали лежат теоретические и экспериментальные работы, выполненные профессорами В.Г. Иноземцевым [1], Б.Л. Карвацким [2], Д.Э. Карминским [3], В.М. Казариновым [4].

Большой вклад в развитие исследований пневматических процессов в трубопроводах подвижного состава внесли Крылов В.В., П.С. Анисимов, П. Т. Гребенюк, В.Ф. Ясенцев, Е.П. Блохин, Л.А. Шадур, В.Д. Хусидов, Э.И. Галай, П.К. Рудов, А.И. Турков.

Помимо фундаментальных работ, выполненных во второй половине прошлого века, в последние десятилетия появилось множество работ, посвященных исследованию пневматических процессов в тормозных магистралях [5-14].

Исследованием тормозных схем подвижного состава занимаются ученые научно-исследовательских институтов ВНИИЖТ, ВНИКТИ, университетов РУТ (МИИТ), ПГУПС, БГТУ и др. Широко известны труды в области автоматических тормозов подвижного состава профессоров МИИТ А.Н. Шамаков, Г.И. Петрова, В.Н. Филиппова.

Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка предложений по созданию тормозной системы длиннобазной контейнерной платформы, обеспечивающей максимальную тормозную эффективность с учетом разности нагрузок на тележки одной платформы, и повышающей скорость распространения тормозной волны по длине поезда, и снижение расхода воздуха при торможении и отпуске.

Основные задачи. Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ существующих тормозных систем мира;

- произвести анализ тормозных пневматических систем длиннобазных платформ;

- описать газодинамические процессы протекающие в тормозной системе грузового поезда;

- выявить влияние различных конструкций тормозных систем на потери энергии сжатого воздуха в них;

- разработать метод расчета движения воздуха в тормозной магистрали;

- выбрать рациональную схему расположения тормозного оборудования на длиннобазных контейнерных платформах;

- сравнить полученные расчетные данные с экспериментальными.

Объект исследования является 4-х осная длиннобазная контейнерная

платформа с длиной погрузочной площадки 80 футов и раздельной схемой потележечного торможения. Позволяющей повысить тормозную эффективность за счет реализации тормозного эффекта на каждой тележки в зависимости от нагрузки каждой тележки.

Предмет исследования является тормозные системы 4-х осных платформ для перевозки контейнеров, включающие в себя весь комплект узлов: воздухораспределитель; запасной резервуар; авторежим; тормозной цилиндр и тормозная передача.

Научная новизна исследований настоящей работы заключается в том, что в диссертации разработана методика расчета взаимодействия пневматических блоков тормозной системы для платформы с раздельными схемами потележечного торможения. Данная методика позволяет повысить эффективность тормозных систем платформ при повышенных скоростях движения. При реализации раздельных систем торможения обеспечивается повышение тормозной эффективности всего поезда.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в создании модели пневматического взаимодействия блоков вагона позволяющая выбрать рациональные параметры пневматических элементов системы, обеспечивающих минимальное время на подготовку к работе тормозной системы поезда, и повышающая эффективность тормозной системы поездов при повышенных скоростях движения.

Практическая значимость заключена в том, что разработанные в диссертации предложения по компоновки раздельных схем торможения могут быть применены как при разработке новых, так и при модернизации имеющихся в эксплуатации платформ с раздельными схемами потележечного торможения.

Методология и методы исследования. В настоящей диссертационной работе проводится анализ конструктивных схем тормозных систем специализированных вагонов - контейнерных платформ с повышенными скоростями движения. Используются методы, применяемые при работе пневматической тормозной системы с учетом динамического взаимодействия резервуаров различного объема и потерь на дросселирование с учетом условий по минимизации времени на подготовку тормозных систем к торможению и отпуск с максимально возможной скоростью распространения тормозной волны по длине поезда.

Положения, выносимые на защиту:

- разработанный метод усовершенствованного расчета движения воздуха в тормозной магистрали с применением метода истечения сплошной среды через коническую щель.

- предложенная конструкция тормозной схемы с независимой системой потележечного торможения для длиннобазных контейнерных платформ.

Личное участие автора заключается в анализе тормозных систем различных типов грузовых вагонов, выборе рациональных параметров количества, и схем расположения элементов тормозных систем на вагоне. В разработке теоретических моделей взаимодействия пневматических боков тормозной системы вагона, и выбор рациональных параметров таких блоков тормозных систем реализуемых на длиннобазных платформах.

Достоверность и обоснованность работы подтверждается экспериментально путем сравнения результатов теоретической модели с результатами реальных испытаний и эмпирических зависимостей.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-методической интернет- конференции «Инновационные технологии в науке, транспорте и образовании». — Москва: Российский университет транспорта (МИИТ), 2018.

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 4 печатных работах. Две статьи опубликованы в журналах, входящих в Перечень изданий, рекомендованный ВАК России для публикации научных результатов диссертаций.

1 АНАЛИЗ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ МИРА

1.1 Развитие отечественных ходовых частей грузовых вагонов

На отечественных железных дорогах, на первом этапе создавались двухосные вагоны с ручным приводом тормоза, который приводился в действие специальным человеком - кондуктором. По сигналу машиниста поезда, кондуктор начинал вращать штурвал с винтовым приводом от которого посредством рычагов и тяг, колодки прижимались к поверхности катания колеса (рисунок 1.1) [15].

Из-за такой схемы расположения рычагов пришлось применить одностороннее нажатие колодок на колесную пару.

Рисунок 1.1 - Товарный вагон Сормовского завода серии Я

Позднее стали применять двухстороннее нажатие колодок на колесную пару (рисунок 1.2), в результате получилась уравновешенная система торможения (рисунок 1.3), которая не допускала одностороннего и преждевременного износа деталей подвижного состава и увеличила эффективность торможения.

Рисунок 1.2 - Трехосный вагон с двухсторонним нажатием колодки на

колесную пару

а - одностороннее; б - двухстороннее. Рисунок 1.3 - Расположение тормозных колодок на колесе

Введение в эксплуатацию более мощных паровозов привело к возможности увеличения длины состава товарных поездов до 50-60 вагонов. Однако, эксплуатация такой длины состава стала невозможным из - за больших продольных сил при торможении, и требовалась модернизация вагонов в части повышения их грузоподъемности, которая отставала от развития паровозов с увеличенной силой тяги.

Стало очевидно, что грузовые вагоны должны быть многоосными, тем более что Американские железные дороги уже перешли на эксплуатацию 4-х осных вагонов, которые имеют значительные преимущества перед двухосными.

В качестве базового варианта использовались тормозные системы пришедшие из США. И они пришли к нам без изменений один в один как в Америке. В настоящий момент в стране в основном эксплуатируется грузовой подвижной состав на тележках 18-100, которая была разработана в 50 - х годах прошлого века. За это время данная тележка не претерпела существенных изменений.

Регулярно происходит модернизация тормозных приборов для повышения безотказности работы систем, усовершенствуются и дополняются новыми приборами. К примеру:

- устанавливают автоматический регулятор максимального давления, для ограничения давления в тормозных цилиндрах;

- внедрили авторежимы, чтобы исключить человеческий фактор при установке воздухораспределителя на соответствующий режим в зависимости от загрузки вагона;

- устанавливают тормозные цилиндры с встроеными авторегуляторам выхода штока, которые исключают ручную регулировку тормозной рычажной передачи.

Увеличение роста промышленности, введение новых стандартов безопасности, функционирование секторов цепи поставок (различных стандартов Всемирной таможенной организации ISO), создание международных транспортных коридоров и индустриальной экономики развитых стран повлекло за собой изменение транспортно-магистральной системы нашей страны. Изменение транспортной системы страны поспособствовало увеличению грузооборота. Эффективность работы железнодорожного транспорта приобретает все большее значение. Надежность и конкурентоспособность железных дорог в значительной мере зависит от безопасности движения подвижного состава, скорости доставки грузов и затрат на транспортные расходы. Для повышения надежности и конкурентоспособности требуется разрабатывать и внедрять новое оборудование.

В настоящее время на железных дорогах России начали эксплуатировать грузовую тележку модели 18-9810 типа Barber S-2-R (рисунок 1.4) разработанную при участии мирового лидера по проектированию ходовых частей грузовых вагонов компании «Standard Car Truck» (SCTCO, Wabtec Corporation, США) [16].

Боковые рамы тележек 18-100 опираются на буксы, установленные на оси колесной пары, такое опирание рамы имеет существенные недостатки. Таким образом, букса не управляет колесной парой, она мешает смещению колесной пары силами трения. В то время как у тележки «Barber» имеется переходник между картриджем подшипника и боковой рамой, который позволяет двигаться роликам в подшипнике в продольном и поперечном направлении в кривых и при прохождении больших горизонтальных неровностей.

Тележки с опиранием боковой рамы на буксы имеют большую массу, которая вызывает увеличение тяговых сил, а также из-за отсутствия надбуксвого подвешивания тележки имеют большую неподрессоренную массу. В результате увеличения тяговых сил в кривых такие тележки деформируются и принимают форму параллелограмма. В этом случае колеса не могут принять радиальное положение на кривой и создают большие углы атаки, что приводит к большому износу гребней колес и рельса.

Рисунок 1.4 - Грузовая тележка модели 18-9810 типа Barber S-2-R

На обеих тележках 18-100 и Barber применяется одностороннее нажатие тормозных колодок к колесным парам. Схемы расположения и принцип работы

тормозных рычажных передач таких тележек одинаковы и имеют общие недостатки.

Действующие тормозные системы грузовых вагонов имеют недостатки, такие как изгибы элементов тормозной рычажной передачи, завал вертикального рычага, наличие ручной настройки тормозных приборов и регулировки тормозной системы. Следовательно, работоспособность тормозов ухудшается, снижается или повышается тормозное нажатие на отдельные колеса, следовательно, увеличивается тормозной путь или появляются дефекты колесных пар (ползун, навар), а также в значительной степени ускоряется образование проката.

Схема тормозной системы грузового вагона показана на рисунке 1.5 [17].

Рисунок 1.5 - Схема тормозной системы грузового вагона

Такая схема тормозной системы требует наличие длинных тяг, большое количество рычагов и шарниров. В целях повышения эффективности тормозной системы, необходимо минимизировать потери в тормозной рычажной передаче. Требуется улучшение динамических качеств грузовых вагонов, управляемости поезда, снижение массы необрессоренных элементов, а также разработка стратегии дальнейшего развития тормозных систем и грузовых тележек. Для этого необходимо провести анализ существующих тележек и тормозных систем мира.

1.2 Анализ зарубежных грузовых тележек

Грузовая тележка, оснащенная тормозным оборудованием «Nycopac» производства «New York air brake company» или аналогичная ей «Wabcopac» разработанная компанией «Wabco» показана на рисунке 1.6 [18].

Рисунок 1.6 - Тележка для грузовых вагонов с тормозным оборудованием

<^усорас»

Данная грузовая тележка имеет прямой привод тормозного цилиндра с колодками, схема расположения сочетает в себе функции тормозного цилиндра, тормозные балки и тормозные рычаги с компактным расположением на тележке. Как видно из рисунка на одну тележку приходится два тормозных цилиндра (четыре тормозных цилиндра на вагон). Поскольку тормозные цилиндры действуют непосредственно на тормозные балки, то потери эффективности, присущие обычным типам систем торможения отсутствуют.

Тормозная система на тележке обеспечивает симметричное применение тормозных сил, и равномерное прижатие колодок к поверхности катания колес. Равномерное распределение силы, создаваемое такой тормозной системой для грузовых вагонов, позволяет снизить склонности колес к юзу на порожних

вагонах и возникновению высоких температурных напряжений на колесах груженых вагонов.

Эффективность торможения при таких тележках достигает от 80 % до 90 %. К другим преимуществам связанного с данной тормозной системой на грузовых вагонах, относится отсутствие поворотных моментов тележек в результате применения тормоза (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - Действие сил при оснащении грузовой тележки тормозным оборудованием <^усорас» или <^аЬсорас»

Проблема конструкции тормозной системы с установкой тормозного цилиндра на тележке заключается в том, что у нее передаточное число во много раз меньше чем у обычных тормозных систем. Для удовлетворения требований по усилию нажатия колодки к колесу, а так же для создания достаточной силы трения на колодке, требуется иметь тормозной цилиндр с большим диаметром или увеличивать количество тормозных цилиндров.

Неотъемлемым недостатком некоторых механизмов торможения обычного типа, являются поворот тележки, вызванный силами реакции тормозной рычажной передачи во время торможения.

Исследования показали, что эта сила поворота может создавать боковое усилие, оказываемое колесными парами на рельс. Величина этой силы может

быть порядка 2000 Ньютон, в зависимости от конфигурации тормозной рычажной передачи. Такая сила и ассиметричная тяга стремится изменить конфигурацию рамы тележки в виде параллелограмма.

Рисунки 1.8 и 1.9 иллюстрируют эти силы для двух конфигураций рычажных передач тележек. Проведенный анализ ремонта колесных пар подтвердил, что чаще износ гребней колесных пар происходил на двух колесах тележки, по одному на каждой оси.

Рисунок 1.8 - Схема действия сил при креплении неподвижного рычага рычажной

передачи к надрессорной балке

Считается, что ассиметричный износ колес обусловлен недопустимым моментом поворота тележки, создаваемый тормозной рычажной передачей.

м

Рисунок 1.9 - Схема действия сил при креплении неподвижного рычага к раме

вагона

Вторая проблема с обычным типом тормоза - это неравномерное прижатие тормозных колодок на разных колесах вагона. Производя более высокую среднюю силу тормозной колодки на одном колесе вагона по сравнению с другим, могут приводить к юзу колесных пар, если вагоны порожние и значительные тепловые напряжения на колесах, в случаи груженого вагона.

Установка тормозного цилиндра на триангель, обеспечивает перемещение тормозных рычагов в горизонтальной плоскости. Благодаря соединению обоих трангелей параллельно штоку цилиндра, устанавливается саморегулирующие компенсаторы износа, которые работают на растяжение и сжатие, двойное действие обеспечивает компенсацию износа в обе стороны.

Исследования проведенные «St. Louis air brake club» [19] показали, что тормозные цилиндры разного диаметра имеют потери эффективности. В таблице 1. 1 приведены примеры потерь эффективности для тормозных цилиндров в зависимости от их диаметра.

Таблица 1.1 - Потери эффективности для разного диаметра цилиндров

Диаметр тормозного цилиндра, дюйм Снижение эффективности, %

ТЦ 7,5 11

ТЦ 8 10

ТЦ 8,5 9

ТЦ 10 8

ТЦ 12 7

Полевые испытание так же дали приблизительную эффективность диапазонов тормозной оснастки на различных типах вагонов. Эти результаты показали, что эффективность торможения может варьироваться от минимума приблизительно равного 45 % до максимума примерно 75 %.

Еще одна схема размещения тормозного цилиндра на грузовых тележках применила Американская компания «Wabtec corporation» [20]. Она изготавливает тормозное оборудование систем ТМХ и UBX для железнодорожного транспорта (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 - Тормозная система ТМХ и UBX

Изделия ТМХ выпускается с цилиндрами диаметром 7, 8 и 91/4 дюймов с упрощенными сочетаниями передаточного отношения рычажного механизма, что позволяет ставить системы ТМХ на все типы стандартных грузовых вагонов с 70, 100 и 125 тонными тележками (рисунок 1.11 и 1.12) [19].

Рисунок 1.11 - Грузовая тележка 8-2-НБ

Рисунок 1.12 - Грузовая двойная 100 тонная тележка

Тормозная система с подвесным креплением по сравнению с обычными тормозными системами имеет следующие преимущества:

- повышенная эффективность торможения;

- уменьшенный вес;

- меньшее количество деталей;

- равномерный износ тормозной колодки и износ колес;

- простое обслуживание;

- простота замены тормозной колодки;

- отсутствие ручного вмешательства.

Для сокращения расходов на тележечное обслуживание и снижение веса тары в «Bogie mounted brake system» (BMBS) [21] подвесной тормозной системе, тормозной цилиндр устанавливают параллельно тормозным триангелям и он передает усилие через кривошип (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 - Схема расположения подвесной тормозной системы «Bogie mounted

brake system» (BMBS)

Чтобы этот механизм работал, применяется устройство автоматического регулирования давления «Automatic brake cylinder pressure modification device» (APM) [22], которое располагают между нижней рамой вагона и боковой рамой тележки.

Механизм активируется при заранее определенном изменении веса вагона, и изменяет давление сжатого воздуха поступающего в тормозной цилиндр. Давление меняется от 2,2 кгс/см2 до 3,8 кгс/см2. При снижении давления в тормозной магистрали АРМ регулирует давление в тормозных цилиндрах. При полном служебном торможении давление в магистрали снижается на 1,4 - 1,6 кгс/см в тормозном цилиндре, достигается максимальное давление 3,8 кгс/см2 в груженом вагоне и 2,2 кгс/см2 в порожнем состоянии. Дальнейшее снижение давления в магистрали не влияет на давление в тормозных цилиндрах. Во время экстренного торможения тормозная магистраль соединяется с атмосферой, и происходит очень быстрая разрядка, в результате чего в тормозных цилиндрах начинает быстро нарастать давление до 3,8 кгс/см2.

Тормозная система с прямым действием обеспечивает передачу пневматических сил, создаваемых в тормозном цилиндре, к колесным парам грузового вагона. На рисунке 1.14 показаны схемы размещения тормозных механизмов.

Рисунок 1.14 - Схема тормозной системы с прямым действием

Система прямого действия с использованием одного цилиндра для каждого триангеля, при отсутствии автоматического регулятора для управления выходом штока поршня тормозного цилиндра, толщина колодки не должна быть изношенной более чем 20 - 30 мм. Это необходимо для предотвращения чрезмерного выхода штока тормозного цилиндра после того, как произойдет износ колодок, которые являются частью конструкции и для поддержания надлежащего соотношения объема запасного резервуара и тормозного цилиндра.

Конструкция тормозной системы грузового вагона должна включать в себя множество понятий. Например, в зависимости от типа вагона, обычная схема расположения тормозного оборудования может не разместиться из-за недостатка места для соответствующих стержней тяг и рычагов. Или из-за большого расстояния между тележками, которое потребует создать слишком длинные тяги (длинобазные вагоны; платформы для перевозки крупнотоннажных, 80 футовых контейнеров).

Однако основным критерием в конструкции тормозной системы, является определение надлежащего уровня тормозных сил, которые должны применяться к конкретному вагону, когда он загружен или порожний.

При определении тормозных сил для различных режимов торможения следует уделять внимание таким основным параметрам, как, ограничение сцепления колес с рельсами и тепловые возможности колесных пар.

Из-за различных условий эксплуатации и разных требований к грузовым вагонам, были разработаны и реализованы на практике проекты различных тормозных систем. Каждый тип тормозных систем имеет свои преимущества и недостатки. Со временем, меняются технологии, условия на железной дороге и требования к конструкции, каждые проекты проходят через развитие и инновации.

Анализ работы приведенных выше тормозных систем позволяет заключить, что для грузовых вагонов наиболее целесообразно иметь схемы тормозного оборудования с размещенным тормозным цилиндром на тележке.

Основной проблемой создания тормозных систем в нашем случае является изменение конструкции надрессорной балки. В надрессорной балке потребуется изготовить технологические отверстия для пропуска штоков тормозных цилиндров. Технологические отверстия надо изготовлять с учетом прогиба рамы от загрузки и возможного изменения геометрии тележки при торможении.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кулага Андрей Анатольевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Иноземцев, В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава / В.Г. Иноземцев. - М. : Транспорт, 1979. - 424 с.

2 Карвацкий, Б. Л. Общая теория автотормозов / Б.Л. Карвацкий. - М. : Трансжелдориздат, 1947. - 300 с.

3 Карминский, Д. Э. Повышение эффективности автотормозов. Тр. РИИЖТа / Д.Э. Карминский, Л.В. Балона - Ростов н/Д. : РИИЖТ, 1972, вып. 82, - 172 с.

4 Казаринов, В.М. Автотормоза / В.М. Казаринов. - М. : Транспорт, 1974. -

240 с.

5 Антропов, А.Н. Совершенствование тормозных средств грузовых поездов постоянного формирования: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Антропов Александр Николаевич. - Екатеринбург, 2008. - 160 с.

6 Бубнов, В.Ю. Уменьшение продольных усилий в автосцепках вагонов при движении тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Бубнов Виктор Юрьевич. - СПб., 2005. - 192 с.

7 Ефимов, Р.А. Оценка тепловых нагружений цельнокатаного колеса вагона при торможении: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Ефимов Роман Александрович. - М., 2017. - 193 с.

8 Закерничная, Н.В. Совершенствование методики расчета тормозных сил в грузовом поезде: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Закерничная Наталья Викторовна. - Омск, 2003. - 168 с.

9 Крылов, В.В. Повышение эффективности действия воздухораспределителей пневматических тормозов в длинносоставных грузовых и пассажирских поездах: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Крылов Владимир Владимирович. - М., 1999. - 74 с.

10 Ломакин, И.С. Методика повышения эксплуатационной надежности тормозной системы грузовых вагонов: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.22 / Ломакин Иван Сергеевич. - М., 2010. - 130 с.

11 Лосев, В.В. Автоматическое микропроцессорное управление пневматическими тормозами грузового поезда: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Лосев Владимир Викторович. - М., 1996. - 203 с.

12 Мошков, А.А. Разработка рациональной конструкции блока дискового тормоза для скоростных грузовых и высокоскоростных пассажирских вагонов: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Мошков Алексей Александрович. - М., 2014. -215 с.

13 Сергеев, П.Б. Разработка методов расчета рациональных режимов пневматического торможения грузовых поездов: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Сергеев Павел Борисович. - Омск, 2004. - 181 с.

14 Соколов, А.Б. Разработка и обоснование параметров воздухораспределителей для грузовых вагонов: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.07 / Соколов Андрей Борисович. - М., 2006. - 99 с.

15 Фотоальбом. История грузовых железнодорожных перевозок в России. XIX-XX века. - М. : Книга-Пента, 2008. - 200 с.

16 Продукция компании: Объединенная вагонная компания [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www.uniwagon.com/products/bo gies/18-9855 186863/ (дата обращения: 18.03.2018).

17 Крылов, В.И. Автоматические тормоза подвижного состава : Учебник для учащихся техникумов ж. -д. трансп. - 4-е изд., перераб., и доп. / В.И. Крылов, В.В. Крылов / М.: Транспорт, 1983. - 360 с.

18 Продукция компании Wabtec corporation [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https: //www. wabtec. com/ (дата обращения: 21.06.2019).

19 GATX, Tank Car Manual - 4-th edition. - General American Transportation corporation, 1979. - 179 p.

20 Eshelman, L.L. Brake system design optimization Volume II: Supplemental Data / L.L. Eshelman, C.C. Shelleman, J.P. Henderson, A.T. Kearney. Inc. 100 South Wacker Drive Chicago IL 60606. - 160 p.

21 Продукция компании Escort group [Электронный ресурс]. -

Режим доступа: http://www.escortsgroup.com/railway-equipment-ivision/products/brake-systems/bogie-mounted-brake-system-for-wagons.html. (дата обращения 23.032018).

22 Handbook on air brake system of freight stock, Indian Railways, Centre for Advanced Maintenance Technology, Maharajpur, Gwalior, 2012. - 77 р.

23 Marciniak J., Operzedkiewicz J. Railway wheelsets: monograph. Gliwice 2003. - 59 р.

24 Муртазин, В.Н. Термические дефекты разрушают колеса / В.Н. Муртазин, А.С. Шишмаков // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2007. - №3. - С. 26 - 28.

25 Муртазин, В.Н., Об изломах колес / В.Н. Муртазин, А.С. Шишмаков // Вагоны и вагонное хозяйство. - 2007. - №1. - С. 29 - 31.

26 Ефимов, Р.А. Оценка тепловых нагружений цельнокатаного колеса вагона при торможении: дис. ... канд. тех. наук: 05.22.07 / Ефимов Роман Александрович. - М., 2017. - 196 с.

27 Vernersson, T. Temperatures at railway tread braking. Part 2: calibration and numerical examples. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2007, 221(4), p. 429 - 442.

28 Саврухин, А.В. Тепловые и деформационные процессы в ЦКК при длительном торможении / А.В. Саврухин, А.Н. Неклюдов, Р.А. Ефимов // Мир транспорта. - 2015. - №2. - С. 44 - 49.

29 Анисимов, П.С. Расчет и проектирование пневматической и механической частей тормозов вагонов: Учеб. пособие / П. С. Анисимов, В.А.Юдин, А. Н.Шамаков, С. Н. Коржин; под ред. П. С. Анисимова. - М.: Маршрут, 2005. - 248 с.

30 Продукция компании: Tatravagonka [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //tatravagonka. sk/ (дата обращения: 12.04.2018).

31 Доступ к законодательству Европейского союза: Регламент (ЕС) 2015/429 от 13 марта 2015 года, взимания платы за шумовые эффекты, вызванные

грузовым транспортом [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://eur-lex.europa.eu/ (дата обращения: 12.04.2018).

32 Кулага А.А., Кулага Ю.А. Совершенствование тормозных пневматических систем длиннобазных вагонов. Инновационные технологии в науке, транспорте и образовании: сборник статей международной научно -методической интернет- конференции / под общ. ред. О.И. Садыковой, Е.И. Саниной, К.А. Сергеева, З.Л. Шулимановой. — Москва: Российский университет транспорта (МИИТ), 2018. — 391 с.

33 Анисимов, П.С. Расчет и проектирование пневматической и механической частей тормозов вагонов: Учебное пособие для вузов ж.д. транспорта / П.С. Анисимов, В.А. Юдин, А.Н. Шамаков, С.Н. Коржин; Под ред. П.С. Анисимова. - М.: Маршрут, 2005. - 248 с.

34 Автотормозное и пневматическое оборудование подвижного состава рельсового транспорта. Каталог комплектующего оборудования, часть 2. - М.: Издательство Ассоциация производителей и потребителей тормозного оборудования для подвижного состава железнодорожного транспорта (АСТО), 2008. - 167 с.

35 Каталог железнодорожной техники и комплектующих. - Нижний Тагил: АО «Научно - производственная корпорация «Уралвагоназавод», 2017. - 64 с.

36 Гребенюк, П. Т. Динамика торможения тяжеловесных поездов / П.Т. Гребенюк. - М.: Транспорт, 1977. - 180 с.

37 Кулага А.А., Шамаков А.Н., Кулага Ю.А. Снижение продольных усилий в тяжеловесных грузовых поездах при торможении. Сборник XIII международной научно-практической конференции «Наука в современном информационном обществе», North Charleston, USA - CreateSpace - 2017. С. 42 - 44.

38 Блохин, Е. П. О торможении поезда массой 20 тысяч тонн / Е.П. Блохин, В. Г. Иноземцев, В.В. Крылов, С.Л. Стамблер, Л. В.Урсуляк // Вестник ВНИИЖТ.

- 1984. - № 5. - С. 1-4.

39 Шамаков, А. Н. От простого - к сложному / А.Н. Шамаков // Локомотив.

- 2012. - № 4. - С. 25 - 29.

40 Соколов, А. Б. Воздухораспределители: настоящее и перспективы / А.Б. Соколов // Железнодорожный транспорт. - 2006. - № 8 - С.73-75.

41 ТУ 3184-021-05756760-00 Технические условия воздухораспределители 483А. - М.: СКБТ ОАО «МТЗ Трансмаш», 2000. - 48 с.

42 Кулага, А.А. Недостатки грузового воздухораспределителя 483 /

A.А. Кулага, И.В. Тельнов, А.Н. Шамаков //Транспортное дело России. - 2018. -№2, - С. 88 - 90.

43 Вершинский, С.В. Динамика вагона / С.В. Вершинский, В.Н. Данилов,

B.Д. Хусидов. - М.: Транспорт, 1991. - 392 с.

44 Анисимов, П.С. Модель пространственных колебаний платформы с длинномерным грузом / П.С. Анисимов // Мир транспорта. - 2013. - №4. С. 6 - 13.

45 Вершинский, С.В. Расчет вагонов на прочность / С.В. Вершинский и др; Под ред. Л.А. Шадура. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1971. - 432 с.

46 Гарг, В.К. Динамика подвижного состава / Пер. с англ. / В.К. Гарг, Р.В. Дуккипати. - М.: Транспорт, 1988. - 391 с.

47 Ахмадеева, А.А. Вертикальная динамика вагона с учетом неровностей колеи / А.А. Ахмадеева, В.Е. Гозбенко, С.К. Каргапольцев // Системы. Методы. Технологии. - 2014. - №3. - С. 57 - 62.

48 Антипин, Д.Я. Динамическая нагруженность рамы вагона - платформы для перевозки крупнотоннажных контейнеров и автопоездов /Д. Я. Антипит, В. В. Кобищанов, М. В. Мануева // Мир транспорта и технологических машин. -2011. - №2. - с. 73 - 77.

49 Анисимов, П.С. Пространственные колебания вагона-платформы / П.С. Анисимов, Г.И. Петров // Мир транспорта. - 2014. - №2. - С. 20 - 29.

50 Кошкин, В.К. Термодинамическая теория истечения газов и паров, процесс дросселирования: Учебное пособие / В.К. Кошкин, Т.В. Михайлова. -М. : МАИ, 1983. - 53 с.

51 Угинчус, А.А. Гидравлика / А.А. Угинчус, Е.А. Чугаева - Л.: изд. Литература по строительству, 1971. - 400 с.

52 Христианович, С.А. Прикладная газовая динамика / С.А. Христианович,

B.Г. Гльперин, М.Д. Миллионщиков, Л.А Симонов; под общ. Ред.

C.А. Христиновича. - М.: Изд-во ЦАГИ, 1948. - 145 с.

53 Башта, Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика / Т.М. Башта. - М. : Машиностроение, 1972. - 321 с.

54 Овсянников, Л.В. Лекции по основам газовой динамики / Л.В. Овсянников. - М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1981. - 368 с.

55 Шейпак, А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебное пособие. Ч.1. Основы механики жидкости и газа. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: МГИУ, 2003. -192 с.

56 Кочин, Н.Е. Теоретическая гидромеханика / Н.Е. Кочин, И.А. Кибель, Н.В. Розе; под ред. И.А. Кибель. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - 729 с.

57 Брэдшоу, П. Турбулентность. Пер. с англ. / П.Брэдшоу, Т. Себеси, Г.Г. Фернгольц и др.; Под ред. П.Брэдшоу; Пер. Н.Г. Васецкой, А.В. Колесникова,

B.И. Расщупкина; Под ред. А. С. Гиневского. - М.: Машиностроение, 1980. -343 с.

58 Валландер, С.В. Лекции по гидроаэромеханике. Учеб. пособие. /

C.В. Валландер. - Л.: изд. Ленинградского университета, 1978. - 296 с.

59 Галдин, Н.С. Основы гидравлики и гидропривода: Учебное пособие. / Н.С. Галдин. - Омск: изд-во СибАДИ, 2006. - 145 с.

60 Гурвич, Д.Л. Гидравлика / Д.Л. Гурвич, Н.З. Френкель. - М.: Государственное энергетическое издательство, 1940. - 356 с.

61 Чугаев, Р.Р. Гидравлика: Учебник для вузов. 4-е изд. Доп. и перераб. / Р.Р. Чугаев. - Л.: Энергоиздат, 1982 - 672 с.

62 Лойцянский, Л.Г. Ламинарный пограничный слой / Л.Г. Лойцянский. -М.: Государственное изд-во физико-математической литературы, 1962 - 479 с.

63 Chapman, D.R. Temperature and velocity profiles in the compressible laminar boundary layer with arbitrary distribution of surface temperature / D.R. Chapman, M.W. Rubesin, J. Aeron. // Sci.16. - 1949. - №9, - Р. 547-565.

64 Ковеня, В.М. Метод расщепления в задачах газовой динамики / В.М. Ковеня, Н.Н. Яненко. - Новосибирск: Наука, 1981. - 304 с.

65 Темам, Р. Уравнение Навье - Стокса теория и численный анализ. Пер. с англ./ В.А. Новикова и А.М. Франка; Под ред. Б.Г. Кузнецова и Н.Н. Яненко. -М.: Мир, 1981. - 400 с.

66 Кулага, А.А. Методика расчета газодинамических процессов в тормозной

магистрали / И.В. Тельнов, А.Н. Шамаков // Транспортное дело России. - 2018. -№3. - С. 120 - 124.

67 Инструкция по ремонту тормозного оборудования вагонов ЦВ-ЦЛ-945. / М.: Трансинфо, 2008. - 129 с.

68 ГОСТ 8734 - 75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные, сортамент. - М.: Стандартинформ, 2007. - 12 с.

69 Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович. 3-е изд., переработанное. - М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1969. - 824 с.

70 Станкович, К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды / К.П. Станкович. - М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1971. - 856 с.