Технология расчетного моделирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Ярковский, Федор Викторович

• Ярковский, Федор Викторович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ярковский, Федор Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ.

2. ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ КЕ-483.

2.1. Основные характеристики и конструкция.

2.2. Принцип действия воздухораспределителя.

2.2.1. Положение МСЖД.

2.2.2. Положение СНГ.

2.3. Воздухораспределитель КЕс!.

2.3.1. Общие положения и принципы.

2.3.2. Составные части воздухораспределителя КЕё.

2.3.3. Принцип действия.

3. РАСЧЕТ ПОТОКА ВОЗДУХА.

4. ТОРМОЗНАЯ МАГИСТРАЛЬ.

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология расчетного моделирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава»

Пневматическая часть тормозных систем железнодорожного подвижного состава широко используется для осуществления торможения локомотивов, вагонов и поездов, эксплуатируемых на сети железных дорог России, стран СНГ и за рубежом. Это обусловлено тем, что пневматические тормоза, изобретенные ещё в 1869 году, хорошо зарекомендовали себя на протяжении многих лет. Они успешно выполняли свою основную задачу — обеспечение торможения и безопасного движения поезда — в процессе собственного развития, усовершенствования и модернизации, начиная от неавтоматических тормозов и заканчивая автоматическими и электропневматическими тормозами.

К этому следует добавить, что установленные технические требования к тормозному оборудованию на локомотивах и вагонах, эксплуатируемых в странах-членах МСЖД и в странах СНГ, существенно отличаются друг от друга по некоторым параметрам. Это определяет значительную потребность в разработке и использовании новых универсальных тормозных аппаратов, или в модернизации уже существующих. При этом возникает необходимость снижения стоимости таких разработок и исследований.

Пневматическая часть тормозных систем железнодорожного подвижного состава применяется также для проведения испытаний модернизированных или вновь создаваемых тормозных аппаратов и приборов с целью получения, изучения и анализа предварительных результатов работы аппаратуры, до проведения поездных испытаний. Это позволяет моделировать различные процессы в пневматической тормозной системе и исследовать их влияние на надежность, безотказность действия и хорошую управляемость тормозов. Например, незначительное изменение диаметра калиброванных отверстий в тормозном аппарате может привести к созданию нового тормозного устройства по конструкции и техническим характеристикам близкого к модернизируемому, но с новыми свойствами или функциональными параметрами.

Стоит также отметить, что представляет значительный интерес задача обеспечения безопасности движения поездов, являющаяся одной из важнейших задач на железнодорожном транспорте. Значительная роль в ее решении принадлежит локомотивным бригадам и в огромной степени зависит от эффективности действия пневматических тормозов. Понятно, что все это требует дальнейшего совершенствования тормозной техники, методики ее исследования и проектирования и, наконец, комплексного обучения локомотивных бригад.

В целом, тормозная система железнодорожного подвижного состава может быть подразделена на три основные составляющие:

• пневматическая часть тормозной системы;

• электрическая часть тормозной системы;

• механическая часть тормозной системы.

Это глобальное подразделение тормозной системы можно обусловить научными принципами рассмотрения процессов, протекающих в каждой отдельной её части и системе в целом.

В данном случае, при рассмотрении пневматической части тормозной системы затрагиваются вопросы газо- и аэродинамики.

Тормозная Система

Пневматическая часть

Электрическая часть

Механическая часть

Основным тормозом, который полностью обеспечивает безопасность движения и позволяет управлять движущимся поездом с помощью различных тормозных режимов, является автоматический фрикционный тормоз, использующий силы трения, с пневматическим или электропневматическим управлением и пневматическими силовыми органами - тормозными цилиндрами.

Поэтому моделирование, проектирование и исследование пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава является одной из главных составляющих процесса моделирования, проектирования и исследования тормозной системы в целом, да и поезда или тренажера машиниста на её основе.

В настоящее время существующие методы моделирования и проектирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава требуют значительных затрат материальных средств и времени, что означает увеличение сроков разработки и влечет за собой задержки внедрения новой тормозной техники, изучения и модификации тормозных систем. В этих условиях возникает необходимость в разработке новых методов моделирования и проектирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава, которые позволят автоматизировать эти процессы и существенно сократить временные и материальные затраты на проектирование и изучение, и упростить работу инженерам-конструкторам и проектировщикам.

В настоящий момент довольно глубоко разработаны и с успехом используются теоретические основы проектирования автотормозов [11].

Большой вклад в развитие науки о торможении поездов, в том числе по вопросам газодинамических процессов в тормозной системе поезда, внесли ученые: В.Ф. Егорченко, В.М. Казаринов, В.Г. Иноземцев, В.Ф. Ясенцев, П.Т. Гребенюк, Б.Л. Карвацкий, Д.Э. Карминский, Г.В. Гогричиани, В.И. Крылов, В.В. Крылов, П.С. Анисимов, В.Е. Попов, Е.В. Клыков, Е.П. Блохин и другие.

Вопросы моделирования, основанные на различных теориях и методах, в том числе и воздухораспределителей, описаны в работах [4, 5, 6, 7, 15, 21].

Под проектированием подразумевается процесс создания описаний нового или модернизируемого технического объекта (изделия, процесса), достаточных для изготовления или реализации этого объекта в заданных условиях.

Но в тоже время, возникла серьезная необходимость автоматизации проектирования автотормозов и тормозных систем, т.е. выполнения проектирования при взаимодействии человека и ЭВМ.

Это, в свою очередь, влечет за собой необходимость автоматизации научных исследований, связанных с процессом проектирования, т.е. углубленного использования ЭВМ для повышения эффективности научных исследований.

Всё выше сказанное говорит о том, что в данный момент автоматизация проектирования тормозных систем железнодорожного подвижного состава может являться приоритетным направлением в развитии тормозостроения.

В свою очередь разработка и дальнейшее внедрение автоматизированного проектирования различных частей тормозной системы железнодорожного подвижного состава позволит создать целостную систему автоматизированного проектирования (САПР) поезда или тренажера машиниста.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Ярковский, Федор Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного сравнительного системного анализа методов моделирования и проектирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава обоснована целесообразность и перспективность применения расчетного моделирования и автоматизированного проектирования на основе активных компонентов.

Разработана математическая модель нового воздухораспределителя КЕ

483

Проведены испытания, на основе активно-компонентного моделирования и автоматизированного проектирования, воздухораспределителя КЕ-483, которые соответствуют испытаниям на групповом стенде.

Разработаны методика и алгоритм автоматизированного проектирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава.

Предложены методы изучения пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава на основе компьютерных обучающих программ и тренажеров, созданных с использованием автоматизированного проектирования.

Предложена структурная схема системы автоматизированного проектирования поезда или тренажера машиниста.

Разработанные в данной работе методы моделирования и автоматизированного проектирования пневматической части тормозных систем железнодорожного подвижного состава позволяют с наименьшими материальными и временными затратами, по сравнению с уже существующими методами, осуществлять совершенствование существующего и проектирование нового тормозного оборудования и тормозных систем. А так же, применять компьютерные обучающие программы, созданные на их основе.

На основе выполненных исследований решены следующие конкретные задачи:

• Созданы методика составления и анализа тормозных систем локомотивов повышенной сложности;

• Выполнены работы, являющиеся составной частью фундаментальных исследований, завершившихся созданием воздухораспределителя КЕ-483 для вагонов международного сообщения;

• Разработана серия программ по пневматическим тормозным система;

• Разработана серия тренажеров.

Решением МСЖД воздухораспределитель КЕ-483 принят для эксплуатации на всех европейских железных дорогах. Компьютерные обучающие программы и тренажеры внедрены на сети железных дорог России и стран СНГ.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на тормозной комиссии МПС РФ (Москва, 1998 г.), на заседаниях кафедр «Вагоны» и «Прикладная математика» МИИТа (Москва, 1997, 1998, 2003 гг.), и на различных профильных всероссийских выставках и конференциях (Москва, 1996, 1997, 1999, 2003 гг.)

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ярковский, Федор Викторович, 2003 год

1. Белоконь Н.И. Методика испытания инжекторов мятого пара. «Транспортное машиностроение», 1936, №2

2. Боровский Г.М. Пневматические расчеты тормозных приборов. Московский тормозной завод. СКБТ, 1958. 56 с.

3. Боровский Г.М. Расчет калиброванных отверстий в тормозных приборах. -М.: Трансжелдориздат, 1934. 28 с.

4. Будницкий В.Е., Елсаков Г.М., Левин И.Г. Математическая модель воздухораспределителя. УрЭМИИТ, 1979. 28 с.

5. Гогричиани Г.В., Крылов В.В., Казаринов A.B. Перспективы развития динамических моделей пневматических тормозных систем поездов. Вестник ВНИИЖТа, 1989, №5, 29 32 с.

6. Гогричиани Г.В., Шипилин A.B. Переходные процессы в пневматических системах. -М.: Машиностроение, 1986. 160 с.

7. Горин А.Ф. К расчету газодинамических процессов в тормозной магистрали поездов. Вестник ВНИИЖТа, 1972, №3, 50 -52 с.

8. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. —М.: Транспорт, 1979. 424 с.

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

10. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза. -М.: Транспорт, 1981. 464 с.

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

12. Клыков Е.В., Крылов В.В. Воздухораспределители тормозов железнодорожного подвижного состава. -М.: Транспорт, 1976. — 192 с.

13. Кочин Н.Е., КибельИ.А., РозеН.В. Теоретическая гидромеханика. Часть 1. -М.: Физ.-мат. Лит., 1963. 584 с.

14. Кочин Н.Е., КибельИ.А., Розе H.B. Теоретическая гидромеханика. Часть 2. -М.: Физ.-мат. Лит., 1963. 728 с.

15. Крылов В.В. Повышение эффективности действия воздухораспределителей пневматических тормозов в длинносоставных грузовых и пассажирских поездах.: Дис. канд. тех. наук: 05.22.07. -М.: 1999. -74с.

16. Крылов В.И., Крылов В.В. Автоматические тормоза подвижного состава. -М.: Транспорт, 1983. 360 с.

17. Крылов В.И., Крылов В.В., Ефремов В.Н., Демушкин П.Т. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник. -М.: Транспорт, 1989.-487 с.

18. Обучающие программы. Пневматические схемы локомотивов. Методическое пособие. ГЖБ ЦТ МПС РФ, -М.: 1998. 44 с.

19. Обучающие программы. Тормозные устройства. Методическое пособие. ПКБ ЦТ МПС РФ, -М.: 1998. 46 с.

20. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. — М.: Наука, 1972.-736 с.

21. Ткаченко Е.В. Моделирование процессов в устройствах автоматических тормозов подвижного состава и анализ эффективности их действия.: Дис. канд. тех. наук: 05.22.07. -М.: 1997. -174с.

22. Тренажер машиниста. Проект А2387 ПКБ ЦТ МПС РФ. М.: 1995.

23. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. — М.: Мир, 1966.-292 с.

24. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. -М.: Гостехиздат, 1951. 224 с.

25. Черный Г.Г. Газовая динамика. -М.: Наука, 1988. 424 с.

26. Druckumsetzer Du 111. Geratebeschreibung B-EF20.23. KNORR-BREMSE AG MÜNCHEN, Germany: 1995.

27. Elektropneumatische Steuereinheit EPZ. Geratebeschreibung B-EL40.21. KNORR-BREMSE, Germany: 1995.

28. Regelbares Lastbremsventil RLV-lld. Geratebeschreibung B-EF30.24. KNORR-BREMSE AG MÜNCHEN, Germany: 1995.

29. Relaisventil KR-ld. Geratebeschreibung B-EF 10.25. KNORR-BREMSE, Germany: 1995.

30. Steuerventil KE-483M. Beschreibung PK-EC20.28. KNORR-BREMSE, Germany: 1997.

31. Steuerventil KEd. Geratebeschreibung B-EC00.25. KNORR-BREMSE, Germany: 1996.

32. Ройзнер А.Г., ШихерЯ.Г., Зеликман Б.Л., Ярковский Ф.В. Тренажерные технологии на железнодорожном транспорте // Тезисы докладов научно-технической конференции «Тренажерные технологии». — М., 1999. -С.30-35.

33. Ярковский Ф.В. Автоматизированное проектирование пневматических и электрических схем железнодорожного подвижного состава // Тезисы докладов 2-й научно-технической конференции «Тренажерные технологии и симуляторы». -Санкт-Петербург., 2003. -С.81-83.