Введение

Автоматические тормоза подвижного состава должны обеспечивать безопасность движения поездов, обладать высокой надежностью и безопасностью действия. Обеспечение этих условий позволяет повысить скорость движения и вес поездов, что приводит к увеличению провозной и пропускной способности железнодорожного транспорта.

Данный курсовой проект позволяет овладеть теоретическими и практическими знаниями проектирования автотормозной техники, изучить устройство и работу тормозных систем подвижного состава, ознакомиться с методами расчетов тормозного оборудования вагонов.

1. Задание на курсовой проект

Исходные данные для выполнения курсового проекта выбираются из табл. 1.1 и 1.2. Вариант задания принимается по двум последним цифрам шифра указанного в зачетной книжке.

Исходные данные для расчета колодочного тормоза вагона:

Тип вагона- рефрижераторный

Количество осей вагона-4

Тара вагона, т-32

Грузоподъемность, т-50

Тип колодок-композиционные.

Исходные данные для обеспеченности поезда тормозными средствами и оценки эффективности тормозной системы поезда:

4-осн. грузовые (брутто 88 т)-12

4-осн. рефрижераторные (брутто 84 т)-35

4-осн. грузовые (брутто 24 т)-24

Скорость, км/ч-90

Уклон пути (спуска), ‰-7

Тормозные колодки-чугунные

Локомотив-2ТЭ116.

2. Выбор схемы и приборов пневматической части тормоза вагона

На железнодорожном транспорте применяется автоматический пневматический тормоз. Автоматическими называются тормоза, которые при разрыве поезда или тормозной магистрали, а также при открытии стоп-крана из любого вагона автоматически приходят в действие вследствие снижения давления воздуха в магистрали. Данный вагон также оборудуется авторежимом. Схема тормозного оборудования представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема тормозного оборудования вагона

Таблица 2.1 - Номенклатура тормозных приборов и арматуры пневматической части

3. Расчет давления воздуха в тормозном цилиндре, при торможении

Давление в тормозных цилиндрах при торможении зависит от типа воздухораспределителя, величины снижения давления в тормозной магистрали, режима торможения у грузовых воздухораспределителей и загрузки вагона при наличии авторежима.

Для воздухораспределителей грузового типа давление в тормозных цилиндрах при полном служебном и экстренном торможении зависит от установленного режима. При порожнем режиме – 0,14 ~ 0,16 МПа; при среднем – 0,28 ~ 0,33 МПа; при груженом – 0,39 ~ 0,43 МПа.

При ступенчатом торможении давление определяется из условия равновесия уравнительного поршня

Р_тц = (F_у·Р_о + Р_у + Ж_у·l_i)/ F_у,(3.2)

где F_у– площадь уравнительного поршня, 20·10^-4 м²;

Р_о– атмосферное давление, Па;

Р_у– усилие предварительного сжатия режимных пружин, 185 Н;

Ж_у– суммарная жесткость режимных пружин, на порожнем режиме Ж_у = 8400 Н/м, на среднем - Ж_у = 8400 ~ 0,5·32700 Н/м; на груженом – Ж_у = 8400 ~ 32700 Н/м;

l_i – перемещения уравнительного поршня после i–й ступени торможения, м; l_i = h_i – 0,0065;

h_i – перемещения главного поршня после i–й ступени торможения, м.

Условие равновесия главного поршня

р_ркi·F_г = р_зкi·(F_г – F_ш) + Р_г + Ж_гh_i.(3.3)

Давление в рабочей камере после ступени торможения

р_ркi = (р_рк V_р)/(V_р + F_гh_i),(3.4)

где р_зкi, р_мi – абсолютное давление в золотниковой камере и тормозной магистрали при i-й ступени торможения, Па;

F_г – площадь главного поршня, 95·10^-3, м²;

F_ш – площадь штока главного поршня, 4,15·10^-4, м²;

Р_г – усилие предварительного сжатия пружины главного поршня, 200 Н;

Ж_г – жесткость пружины главного поршня, 28000 Н/м;

V_р – объем рабочей камеры, 6·10^-3 м³;

р_рк – абсолютное зарядное давление рабочей камеры, Па, р_рк = р_м;

р_зкi = р_мi.

В результате совместного решения уравнений (3.3) и (3.4) получается квадратное уравнение относительно h_i.

Аh_i² + Вh_i + C = 0,(3.5)

А = Ж_г·F_г,(3.6)

В = Ж_г·V_р + F_г·р_мi(F_г – F_ш) + Р_г·F_г,(3.7)

С = V_р[(F_г – F_ш)р_мi + Р_г - F_г·р_м].(3.8)

Таблица 3.1 – Расчет давлений в тормозном цилиндре при ступенях торможений и полном служебном

Наличие на вагоне авторежима устанавливает зависимость давления воздуха в тормозном цилиндре от загрузки вагона, которая выражается формулой

где f_пр – величина предварительного подъема опорной плиты, м;

где f_i – величина статического прогиба рессор, м;

Р_цп – давление в тормозном цилиндре порожнего вагона, МПа;

f_i = 0,01 Q f_o Q_i ,(3.11)

f_o – гибкость центрального рессорного подвешивания вагона, 0,0006225 м/т;

Q_i – загрузка вагона в процентном соотношении от полной;

Q – грузоподъемность вагона, т;

Р_вр – давление на выходе из воздухораспределителя при полном служебном торможении, МПа.

Результаты расчета представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Расчет давлений в тормозном цилиндре при наличии авторежима

Принимаем максимальное давление Р^м_тц = 0,43МПа.

4. Качественная оценка правильности выбора воздушной части тормоза

На основании закона Бойля – Мариотта состояние сжатого воздуха в выбранных емкостях воздушной части тормозной системы до торможения и при торможении аналитически выражается равенством

Р_зV_зр + Р_оV_о = Р_зрV_зр + Р^м_тц (V_о + πd²_тцL/4) ,(4.12)

где Р_з – максимальное абсолютное зарядное давление воздухопроводной магистрали, МПа;

V_зр – объем запасного резервуара, м³;

V_о – объем вредного пространства тормозного цилиндра,м³;

Р_зр – абсолютное давление воздуха в запасном резервуаре при торможении, МПа;

Р^м_тц – максимальное абсолютное давление воздуха в тормозном цилиндре, МПа;

d_тц – диаметр тормозного цилиндра, м;

L – допустимый ход поршня тормозного цилиндра при торможении, м.

Качественная оценка правильности выбора воздушной части в грузовых поездах производится по условию их неистощимости

Р_зр ≥ Р_з – ΔР_тм ,(4.13)

где ΔР_тм = 0,15 МПа – разрядка тормозной магистрали при полном служебном торможении.

0,59 > 0,7 – 0,15 = 0,55.

Так как условие выполняется, то делаем вывод о неистощимости пневматического тормоза.

5. Выбор схемы тормозной рычажной передачи

Рисунок 5.1 – Схема рычажной передачи 8^ми-осного грузового вагона: 1 - Горизонтальный рычаг; 2 - Затяжка горизонтальных рычагов; 3 – Тяги; 4 - Горизонтальный балансир; 5 - Вертикальный рычаг; 6 - Затяжка вертикальных рычагов; 7 – Траверса; 8 – Подвески башмака

В рефрижераторных вагонах применяется колодочный тормоз с двухсторонним нажатием. Данная схема эффективна при скоростях движения до 160 км/ч. При более высоких скоростях схема неэффективна. Основным ее недостатком является интенсивный износ колесных пар по профилю катания, а также навары при торможении.

6. Определение допускаемого нажатия тормозной колодки

С целью создания эффективной тормозной системы величина нажатия тормозной колодки на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной тормозной силы. Вместе с тем необходимо исключить возможность появления юза при торможении. При условиях сухих и чистых рельсов это положение для колодочного тормоза аналитически выражается уравнением

К·φ_к = 0,9·Р_к·ψ_к ,(6.1)

где К – допускаемая сила нажатия колодки на колесо, кН;

φ_к - коэффициент трения тормозной колодки;