ПЗ (Прочностной расчёт тормозной рычажной передачи электровозов 2(3)ЭС5К)

ABSTRACTION

Brakes are called a set of devices designed to create controllable additional forces to resist the movement of the train in order to stop it or regulate the speed of movement. Brakes are the most important means of ensuring safety and growth of train speeds. Brake lever transmission is a device for transferring the force from the piston of the brake cylinder through the rod or the forces of driving the handbrake to the brake pads which, when braking, are pressed against the surface of the wheels. In this project, the strength calculation will be performed, and the brake lever transmission will be upgraded to reduce its mass.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Конструкция электровозов серий 2(3)ЭС5К претерпела большие изменения в сравнении с ВЛ80, многие компоненты были заменены на более современные и надежные, однако, тормозная рычажная передача и ее элементы подверглись незначительным усовершенствованиям.

Тормозами называют комплекс устройств, предназначенных для создания управляемых дополнительных сил сопротивления движению поезда с целью его остановки или регулирования скорости движения. Тормоза являются наиболее важным средством, обеспечивающим безопасность и рост скоростей движения поездов. Тормозная рычажная передача предназначена для передачи усилия от тормозных цилиндров или от привода ручного тормоза к тормозным колодкам и выполняется таким образом, что усилие нажатия колодки на бандажи колес в несколько раз превосходит давление на поршень в тормозном цилиндре

Целью дипломного проекта является прочностной расчет тормозной рычажной передачи электровозов 2(3)ЭС5К. Для этого будет произведен анализ конструкции данного узла, определены статические и динамические силы, действующие на элементы тормозной рычажной передачи.  Будет произведен анализ количества неисправностей, количество неплановых заходов локомотивов в ремонт по вине неисправности тормозной рычажной передачи. На основе этого необходимо подтвердить надежность данного узла.

Для решения задачи будет использоваться программное обеспечение Solid Works Simuletion 2017, так как интерфейс достаточно простой и его функционал позволит выполнить различные операции для расчета на прочность изделия. Используя конструкторскую документацию будет построена CAD и CAE модель.

1 АНАЛИЗ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА

1.1 Тормозная рычажная передача

Для того что бы определить значение ТРП в эксплуатации всего локомотива, в данном пункте будет проведен анализ исследуемого узла. Перед выполнением прочностного расчета так же необходимо выявить роль элементов ТРП.

Рычажная тормозная система служит для реализации тормозных усилий, обеспечения безопасности движения и полной остановки электровоза.

Для передачи усилия от тормозного цилиндра к тормозным колодкам используется механическая система рычагов, тяг и т.п., от состояния которой во многом зависит работа тормоза подвижного состава, а значит, и обеспечение безопасности движения. Основные технические характеристики тормозной рычажной передачи приведены в таблице 1.1.

Рычажная тормозная система выполнена на два передаточных отношения с учетом возможности применения чугунных или композиционных колодок. Передача усилий от тормозных цилиндров или от привода ручного тормоза к тормозным колодкам осуществляется рычажной тормозной системой с двусторонним нажатием колодок на каждое колесо.

Привод ручного тормоза состоит из колонки, установленной в машинном отделении электровоза, цепи, направляющих роликов, балансира и тяг, укрепленных под рамой кузова и соединенных с рычагами тормозной системы.

Механическая часть тормоза объединяет тормозную рычажную передачу, автоматический регулятор тормозной рычажной передачи и фрикционные элементы тормоза (тормозные колодки и накладки). Тормозная рычажная передача представляет собою системы рычагов и их затяжек, тяг, триангелей или траверс, передающих на фрикционные элементы тормоза усилие, развиваемое поршнем тормозного цилиндра или приводом ручного тормоза, с заданным увеличением и некоторой потерей этого усилия из-за трения в шарнирных соединениях тормозной рычажной передачи.

В настоящее время к механической части тормоза предъявляется целый ряд требований, в том числе такие как:

- рычажная передача должна обеспечивать равномерное распределение усилий по всем тормозным колодкам или накладкам;

- величина усилия практически не должна зависеть от углов наклона вертикальных и горизонтальных рычагов, выхода штока поршня тормозного цилиндра и износа тормозных колодок или накладок в пределах установленных эксплуатационных нормативов;

- при опущенном тормозе колодки должны равномерно отходить от поверхности катания колеса;

- рычажная передача должна быть оснащена автоматическим регулятором, поддерживающим зазор между тормозными колодками и поверхностью катания колес в заданных пределах независимо от их износа.

Таблица 1.1 – Технические характеристики тормозной рычажной передачи

1.2 Устройство ТРП

На тележке электровоза установлены два тормозных цилиндра диаметром 350 мм (14"), каждый из которых воздействует на четыре гребневые колодки, представленном на рисунке 1.1 [1]. Тормозные цилиндры 6 со свободным штоком прикреплены четырьмя болтами М16 к специальному кронштейну, который приварен на шкворневом брусе рамы тележки.

Рисунок 1.1 – Тормозная рычажная передача электровоза

Тормозные колодки 3 чеками прикреплены к башмакам 2, которые соединены с подвесками 1. Подвески шарнирно закреплены к кронштейнам, приваренным на концевых брусьях рамы тележки или к кронштейнам, приваренным на боковинах рамы тележки. Через фигурные вырезы в нижней части подвесок проходят поперечины, попарно связанные с правой и левой внешних сторон каждой колесной пары тягами. Балансиры 5 внизу соединены тягами постоянной длины. Нижние отверстия в балансирах предусмотрены для перестановки тяги при оборудовании тормозной системы регуляторами выхода штока.

Отверстия А и Б предусмотрены для перестановки валиков 13 при оборудовании тормозной системы композиционными колодками. Поперечины и тяги застрахованы от падения на путь при их обрыве тросами, закрепленными в верхней части на кронштейнах рамы тележки и тормозном цилиндре. Тросы устанавливают с прогибом, чтобы их длина была на 15–20 мм больше размера между опорными точками крепежа.

Выход штока тормозных цилиндров и зазоры между бандажами и колодками регулируют изменением длины тяг вращением винта. По мере износа бандажей перестанавливают валики в последующие отверстия тяги. Равенство зазоров между колодками по сторонам колеса достигается вращением регулировочного болта. Зазоры по концам каждой колодки и бандажом следует регулировать разворотом колодок на валиках с помощью пружин и упорных болтов. В окончательно отрегулированной тормозной системе винты тяг должны быть застопорены от поворотов контргайками, а балансир верхним концом должен упираться в головку болта. При этом необходимо иметь в виду, что упорным болтом 12 следует пользоваться только лишь при замене чугунных колодок на композиционные.

Основой надежной и безопасной работы тормозной системы является правильная и своевременная ее регулировка, надзор за состоянием перед каждым выходом электровоза из депо, регулярная замена износившихся и поврежденных деталей. Схема тормозной рычажной передачи электровоза представлено на рисунке 1.2 [1].

Рисунок 1.2 – Схема тормозной рычажной передачи электровоза: 1 – подвеска; 2-башмак; 3 – тормозная колодка; 4 – регулировочная муфта; 5 – главные балансиры; 6 – тормозной цилиндр; 7 – отпускная пружина; 8 – соединительная серьга; 9 – тяга; 10 – предохранительная скоба; 11 – тормозная балка; 12 – болт для регулировки зазора между колодкой и колесом

1.3 Тормозной цилиндр