Автоматические тормоза вагонов и безопасность движения поездов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра "Вагоны и вагонное хозяйство"

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

"Автоматические тормоза вагонов"

Автоматические тормоза вагонов и безопасность движения поездов

Омск 2014

Реферат

Курсовой проект содержит 26 страниц,1 рисунок, 3 таблицы.

Колодка тормозная, цилиндр тормозной, передача тормозная рычажная, авторегулятор, вагон, воздухораспределитель.

Цель курсового проекта - изучение и освоение методики выполнения тормозных расчетов, обеспечивающих соблюдение безопасности движения поездов и полное использование мощности локомотивов и грузоподъемности вагонов.

Задача проекта - сформировать поезд, который можно провести по заданному профилю с обеспечением безопасности движения; рассчитать вес состава по расчетному подъему; проверить вес состава по троганию с места, рассчитать число вагонов в составе; определить длину поезда; обеспечить поезд тормозами; проверить поезд на возможность разрыва при торможении; решить тормозную задачу и рассчитать тормозные пути поезда при экстренном и полнм служебном торможениях.

поезд вагон тормозной путь

Введение

Курсовой проект по дисциплине "Автоматические тормоза и безопасность движения поездов" выполнен вручную с использованием микрокалькулятора и использованием ПЭВМ.

На основе методических указаний " Автоматические тормоза и элементы тяговых расчетов" к выполнению курсового проекта составлена программа, позволяющая определить вес поезда, обеспеченность его тормозами, продольно- динамические усилия в поезде при трогании, торможении и тормозные пути при различных видах выполняемых торможений. Программа составлена в диалоговом режиме, что позволяет моделировать различные нестандартные ситуации, возникающие в поезде. В результате можно оценить влияние отдельных варьируемых параметров на конечное значение рассчитываемого полного тормозного пути поезда и сравнить его с нормируемым.

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 данном направлении, на котором устанавливается равномерная скорость движения поезда, равная расчётной скорости локомотива.

На основании выбранного расчётного подъёма, а также исходя из равенства нулю равнодействующей на поезд силы, при движении его с постоянной расчётной скоростью, вес состава Q_Р, определится по формуле, тс:

(1.1)

где - касательная сила тяги локомотива при расчётной скорости, кгс;

- вес локомотива, тс;

- расчётный подъём, 5⁰/₀₀;

_, - основное удельное сопротивление движения локомотива и состава соответственно, кгс/тс:

(1.2)

4 ? осные на подшипниках скольжения:

 (1.3)

4 - осные на подшипниках качения:

(1.4)

8-осные на подшипниках качения:

(1.5)

основное удельное сопротивление:

(1.6)

б _i - весовая доля в составе соответствующей группы вагонов (четырехосные на подшипниках качения ?0,6 ; шестиосные на подшипниках качения - 0,2; восьмиосные на подшипниках качения - 0,2);

кгс/тс;

кгс/тс;

кгс/тс;

кгс/тс;

тс.

Расчётные характеристики локомотива ТЭ-7:

расчётный вес P, тс 254

расчётная скорость V_р, км/ч 35,5

расчётная сила тяги F_кр, кгс 23300

- сила тяги при трогании с места F_{к. тр}, кгс 33500

число осей 6

длина l, м 17

1.2 Проверка веса состава по условию трогания с места

Полученный вес состава необходимо проверить по условию трогания с места:

(1.7)

где - касательная сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

- удельное сопротивление троганию состава с места, кгс/тс;

- крутизна подъёма наиболее трудного элемента на раздельном пункте,⁰/₀₀ ; .

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,

 (1.9)

(1.10)

где - средние нагрузки от оси на рельс для соответствующих групп вагонов (для грузовых вагонов 21 тс.).

кгс/тс,

тс.

Соблюдается условие >; 5337 тс > 3667,87 тс.

1.3 Расчёт числа вагонов в составе

Общее число вагонов N, определяется по формуле:

(2.1)

где - количество в составе вагонов одинаковой осности.

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

(2.2)

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

- нагрузка от оси вагона на рельс, тс;

- весовая доля в составе, приходящаяся на данную группу вагонов одинаковой осности.

Количество в составе четырехосных вагонов на подшипниках качения

Количество в составе шестиосных вагонов на подшипниках качения

Общее количество вагонов:

1.4 Назначение типов вагонов

Проведем назначение типа вагонов и составим опись вагонов.

Таблица 1 ? Назначение типа вагонов

№ п/п	Тип вагона	Осность вагона	Тип подшипников буксового узла	Грузоподъемность, тс	Тара, тс	Количество, шт.	Длина по осям автосцепки, м
1	Цистерна	4	Качения	60	23	31	12,0
2	Цистерна	6	Качения	90	37	9	16,0

Выбор того или иного вида грузовых вагонов в одной и той же группе одинаковой осности производится произвольно, но общий вес сформированного поезда должен удовлетворять условию:

тс;

(2.2.1)

где - тара вагонов в составе одинаковой осности;

- количество вагонов в составе одинаковой осности;

- грузоподъёмность группы вагонов одинаковой осности.

3667,87 < 3716 < 3717,87 тс (условие выполняется).

1.5 Определение длины поезда

Длина поезда, зависящая от веса и параметров вагона (длина, осность, грузоподъёмность), не должна превышать полезной длины приёмоотправочных путей станции. На установку поезда ещё учитывается допуск, принимаемый равным 10 м :

(2.3)

где - длина состава и локомотива соответственно.

Длина состава определяется количеством вагонов и их длиной, то есть

(2.4)

где - число вагонов определённого типа и длина одного вагона соответственно.

Необходимо выполнить условие:

(2.5)

где - длина приёмоотправочных путей на раздельных пунктах, м.

м;

м;

545 м < 1200 м (условие выполняется).

2. Обеспечение поезда тормозами

Для расчёта рычажной передачи вагона выбирается расчётная схема в соответствии с заданием и вычерчивается для вагона в целом. Все вагоны в составе оборудуются композиционными колодками.

2.1 Расчёт рычажной передачи вагона

Усилие по штоку тормозного цилиндра , кгс, определяется по формуле:

кгс (3.1)

где - давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре при торможении кгс/см², = 2,7 кгс/ см²;

d - диаметр тормозного цилиндра, мм;

F - площадь поршня тормозного цилиндра, см²;

(3.2)

см²;

- к.п.д. тормозного цилиндра; = 0,98;

P _пр- усилие отпускной пружины тормозного цилиндра при максимальном ходе поршня, кгс;

 (3.3)

- усилие предварительного сжатия пружины тормозного цилиндра при отпущенном тормозе, кгс; = 159 кгс;

- жёсткость отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс/см;

= 6,54, кгс/см;

- полный ход поршня тормозного цилиндра, см; =7 см;

кгс;

? реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведённое к штоку тормозного цилиндра, кгс:

(3.4)

- коэффициент, учитывающий вид привода; = 0,32;

- реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора; = 180, кгс;

а, б - размеры плеч горизонтального рычага; а = 175 мм, б = 325 мм;

- жёсткость пружины регулятора, кгс/см; = 15, кгс/см;

- величина сжатия пружины регулятора, см; = 1,5, см.

кгс;

кгс.

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 длин ведущих плеч к длинам 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. Ближняя точка у рычага по рычажной передаче к т. ц. - всегда точка приложения усилий к нему. Если тормозная колодка не прижата к колесу, то ближняя точка у рычага к колодке - точка передачи усилия. Когда тормозная колодка прижимается к колесу (при определении силы нажатия на следующую колодку), то точка передачи на следующую колодку и точка поворота меняются местами.

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.

Схема рычажной передачи вагона приведена в приложении.

Общее передаточное число для всего вагона:

(3.5)

где - передаточные числа к отдельным тормозным колодкам; б - угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (б =10⁰). 6 ? осный вагон:



2.3 Расчет действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона

Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона , кгс, определяется по формуле:

кгс (3.6)

где - к.п.д. тормозной рычажной передачи вагона с авторегулятором.

= 0,869

тс;

2.4 Определение коэффициента силы нажатия на тормiозные колодки вагона

Тормозная эффективность вагона характеризуется коэффициентом силы нажатия на тормозные колодки:

(3.7)

где - полный вес вагона, кгс,

Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона:

;

кгс;

2.5 Оценка обеспеченности поезда тормозами

При оценке обеспеченности поезда тормозами принимаем, что все вагоны, которые имеют ту же осность, что и вагон, расчёт рычажной передачи которого выполнен, обладают рассчитанным К. Остальные вагоны в составе имеют "справочные" силы нажатия колодок на оси.

Фактический тормозной коэффициент поезда , определяется по формуле:

,

где - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,

здесь - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава (вагонов), кгс;

- суммарное расчётное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.

Необходимо помнить о том, что в грузовых поездах, следующих по участкам с уклоном до 20 ⁰/₀₀, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчётное нажатие тормозных колодок в расчёт не принимаются, т.е. выражение (2.8) принимает вид:

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

,

где - единая расчётная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, кгс,

;

- общее число осей всех вагонов в поезде, шт,

тс.

Фактический тормозной коэффициент поезда по формуле (2.10) равен:

Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и пассажирские поезда должны иметь необходимое тормозное нажатие (иметь соответствующий коэффициент силы нажатия тормозных колодок, отнесённый к 100 тс веса поезда).

Условие обеспеченности поезда тормозами

(3.10)

где - потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов

Условие (2.12) выполняется.

3. Проверка поезда на возможность разрыва при торможении

При торможении поезд подвергается продольно-динамическому воздействию сжимающих и растягивающих сил. При расчёте тормозов поезда необходимо определить эти усилия, сравнив их с нормируемыми.

По существующим нормам продольно-динамические Максимальные продольно-динамические усилия, возникающие в поезде при экстренном торможении , тс, определяются по формуле:

(3.11)

где - опытный коэффициент, характеризующий состояние поезда перед торможением (для сжатого поезда А = 0,4; для растянутого А = 0,65);

- длина поезда;

- скорость распространения тормозной волны при экстренном торможении, м/с; =300 м/с.

t_тц - время наполнения тормозного цилиндра 24с;

- коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива соответственно;

(3.12)

(3.13)

При скорости V = 85 км/ч



При скорости V = 25 км/ч

Суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава (вагонов) и локомотива соответственно:

кгс,

(3.15)

тс

Продольно-динамические усилия для сжатого поезда при минимальной скорости:

кгс.

Продольно-динамические усилия для сжатого поезда при максимальной скорости:

кгс.

Продольно-динамические усилия для растянутого поезда при минимальной скорости:

кгс.

Продольно-динамические усилия для растянутого поезда при максимальной скорости:

кгс.

4. Решение тормозной задачи

4.1 Расчёт замедляющих усилий

Результаты расчёта представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты расчета замедляющих усилий

Vн -Vк,км/ч	0-10	10-20	20-30	30-40	40-50	50-60	60-70	75
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Vср, км/ч	5	15	25	35	45	55	65	75
, кгс/тс	2,46	2,64	2,89	3,214	3,604	4,064	4,594	5,194
P, кгс	625.793	671,51	735,012	816,292	915,352	1032	1167	1319
, кгс/тс	0,87	0,94	1,036	1,155	1,298	1,465	1,655	1,87
, кгс	6500	7030	7749	8639	9708	10954	12378	13,981
Wоx, кгс	7120	7700	8484	9456	10623	11986	13545	15300
, кгс/тс	1,291	1,39	1,536	1,712	1,923	2,17	2,452	2,17
	0,349	0,33	0,315	0,303	0,292	0,284	0,276	0,27
	0,227	0,17	0,15	0,133	0,12	0,112	0,105	0,099
	267,929	253,524	242	232,571	227,714	218,066	212,367	207,429
	6,804	5,32	4,50	3,976	3,614	3,348	3,145	2,984
Bm, тс	274,733	258,84	264,5	236,548	228,328	221,414	215,512	210,413
bm, кгс/тс	49,73	46,85	44,623	42,822	41,334	40,082	39,014	38,091
0,8bm, кгс/тс	39,78	37,48	35,699	34,257	33,067	32,066	31,211	30,473
bm+-iс,	45,025	42,25	40,159	38,534	37,257	36,252	35,466	34,86
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,8bm+-iс,	35,078	32,88	31,235	29,969	28,99	28,236	27,663	27,242
, м	9,25	29,5	51,868	75,679	100,636	126,409	152,704	179,258
, м	11,87	38,008	66,689	97,306	129,333	162,298	195,777	229,386

В таблице приняты следующие обозначения:

- основное удельное сопротивление движению локомотива на выбеге; - основное удельное сопротивление движению поезда; - полное основное сопротивление движению поезда на выбеге; - основное удельное сопротивление движению поезда на выбеге; - полная тормозная сила поезда при экстренном торможении; - удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении, кгс/тс; 0,8b_m - удельная тормозная сила при полном служебном торможении; - удельная замедляющая сила при экстренном торможении.

4.2 Расчёт тормозного пути поезда

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

(4.1)

Подготовительный тормозной путь, , м:

(4.2)

где - скорость поезда в начале торможения, км/ч;

- время подготовки тормозов к действию, с;

- суммарный действительный тормозной путь, м.

 (4.3)

При экстренном торможении:

с;

м;

(4.4)

м;

м.

При полном служебном торможении:

(4.5)

с;

м;

(4.6)

м;

м.

Нормируемый тормозной путь - 1300 м.

5. Результаты расчета

Формирование поезда

Определение веса состава

Основное удельное сопротивление движению локомотива

Основное сопротивление движению состава

Расчетный вес состава Q_Р = 3667,87 тс.

Удельное сопротивление троганию состава с места 1

Вес состава по условию трогания с места Q_тр = 5337 тс.

Определение числа вагонов в составе

Весовая доля в составе, приходящаяся на группы вагонов одинаковой осности:

Четырехосные качения 0,7

Шестиосные 0,3

Количество четрырехосных вагонов качения n₄ = 31

Количество шестиосных вагонов n₆ = 9

Вес полученного состава Q_p^/ = 3716 тс.

Разница между весом полученного состава и расчетным весом

& = 48,13 тс.

Длина поезда L_п =545 м.

Обеспечение поезда тормозами

Расчет рычажной передачи вагона

Площадь поршня тормозного цилиндра F = 1256 см².

Усилие отпускной пружины P _пр = 204,78 тс.

Реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора P_p = 119,23 кгс.

Усилие по штоку Р_шт = 2999,37 кгс.

Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона

 тс.

Коэффициенты силы нажатия на тормозные колодки = 0,17.

Оценка обеспеченности поезда тормозами.

Фактический тормозной коэффициент поезда

Проверка поезда на возможность разрыва при торможении.

Суммарное нажатие тормозных колодок состава = 815,64 тс.

Суммарное нажатие тормозных колодок локомотива = 30, тс.

Расчет тормозного пути

t_п(э) = 7,9 с; t_п(с) = 8 с;

S_п(э) = 186,8 м; S_п(с) = 189,04 м.

S_д(э) = 518,55 м; S_д(с) = 657,64 м;

Тормозной путь при экстренном торможении S_т(э) = 705 м

Тормозной путь при полном служебном торможении S_т(с) = 846,64 м

S_т(э) соответствует норме

S_т(с) соответствует норме.

Заключение

В данном курсовом проекте мы изучили и освоили методики выполнения тормозных расчетов, обеспечивающих соблюдение безопасности движения поездов и полное использование мощности локомотивов и грузоподъемности вагонов.

Сформировали поезд, который можно провести по заданному профилю с обеспечением безопасности движения; рассчитали вес состава по расчетному подъему; проверили вес состава по троганию с места, рассчитали число вагонов в составе; определили длину поезда; обеспечили поезд тормозами; проверили поезд на возможность разрыва при торможении; решили тормозную задачу и рассчитали тормозные пути поезда при экстренном и полнм служебном торможениях.

Библиографический список

1. Автоматические тормоза вагонов. Часть 1: Методические указания к выполнению курсовой работы / Б.Б. Сергеев, П.Б.Сергеев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 31с.

2. Использование ПВЭМ в курсовом проектировании по дисциплине "Автоматические тормоза и безопасность движения поездов": Методические указания к выполнению курсового проекта / Б. Б. Сергеев, В. Я. Артюхов, И. Ю. Ганьшин. - ОмГАПС. Омск, 1996.

Размещено на Allbest.ru