Пояснительная записка (1231271), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.4 – Усовершенствованный пружинный тормозной цилиндр: 1 – корпус; 2 – поршень; 3 – пружина; 4 – шток; 5 – муфта; 6 – рабочий механизм; 7 – пружинная камера; 8 – пневматическая камера; 9 – цилиндрическая часть; 10 – шарики; 11 – углубления; 12 – отверстия; 13 - второй поршень; 14 – пружина

2.2.4 Пружинно-гидравлический тормозной цилиндр

Предлагаемый пружинно-гидравлический тормозной цилиндр, показанный на рисунке 3.5, отличается компактной конструкцией, простотой и надежностью функционирования. В корпусе 1 тормозного цилиндра располагается кольцевой гидравлический цилиндр 2, в который входит соответствующий кольцевой поршень 3. К поршню через пружину 6 поджимается фланец стакана 5, через который тормозное усилие передается на проушину 4, взаимодействующую с тормозной рычажной системой. Стакан имеет возможность перемещения относительно неподвижного цилиндрического корпуса 7, разделенного перегородкой 12 на две части.

Рисунок 2.5 – Пружинно-гидравлический тормозной цилиндр: 1 – корпус; 2 – гидравлический цилиндр; 3 – кольцевой поршень; 4 – проушина; 5 – фланец стакана; 6 – пружина; 7 – неподвижный цилиндрический корпус; 8 – насос; 9 – приводной электродвигатель;

10 – резервуар; 11 – перепускной электромагнитный вентиль; 12 – перегородка

В одной из них на перегородке закрепляется приводной электродвигатель 9, обеспечивающий работу насоса 8, закрепленного с другой стороны перегородки. Насос из резервуара 10 при закрытом перепускном электромагнитном вентиле 11 нагнетает масло в цилиндр 2 через трубопровод 10, вызывая перемещение поршня 3, преодолевающего усилие поджатия пружины 6, из позиции, представленной в верхней половине рисунка (рабочее состояние тормозной системы) в позицию, представленную в нижней половине рисунка (состояние отпуска тормозов).

Для перевода цилиндров в состояние торможения достаточно обесточить электродвигатель 9 и вентиль 11. При этом масло из цилиндра 2 свободно перепускается в резервуар 10, поршень 3 и вместе с ним стакан 5 и проушина 4 возвращаются в исходное положение.

2.2.5 Тормозной цилиндр ТПР-3

На некоторых видах подвижного состава, в частности на части тепловозов ТЭП-70 используются тормозные цилиндры ТПР-3 со встроенным авторегулятором выхода штока.

Тормозной цилиндр ТПР-3, показанный на рисунке 3.6, состоит из корпуса 15 с приварным дном 17 и привалочного фланца 4. Внутри корпуса помещен стакан 1 регулятора, на который воздействует усилие возвратной пружины 2. Поршень 16 с резиновой манжетой и смазочным кольцом вставлен своей направляющей частью в стакан 1. Шток 6 поршня имеет несамотормозящую резьбу, на которую навернуты регулировочная 13 и вспомогательная 11 гайки. На цилиндрической части гаек 11 и 13 стопорными кольцами закреплены упорные шарикоподшипники 5 и 18. Коническая часть гаек 11 и 13 прижимается пружинами, действующими через шарикоподшипники, к конусным втулкам 8 и 3. Стакан регулятора закрыт резьбовой крышкой 10, имеющей с внутренней стороны коническую фрикционную поверхность, через которую стакан опирается на вспомогательную гайку 11.

Рисунок 2.6 – Тормозной цилиндр ТПР-3: 1 – стакан; 2 – возвратная пружина; 3, 8 – конусные втулки; 4 – привалочный фланец; 5, 18 – упорные шарикоподшипники; 6 – шток; 7,12 – упорные болты; 9 – защитный чехол; 10 – резьбовая крышка; 11 – вспомогательная гайка; 13 – регулировочная гайка; 14 – пружина; 15 – корпус; 16 – поршень; 17 – приварное дно

В горловину передней крышки ТЦ ввернуты упорные болты 7 и 12. Болт 12 после отвертывания может перемещаться в продольном направлении и устанавливаться на выбранном расстоянии «А» от кольцевой поверхности конусной втулки 8. Это расстояние определяет величину хода штока ТЦ, которая будет автоматически поддерживаться регулятором. Иными словами, это расстояние соответствует нормальному зазору между колодкой и колесом при неизношенных колодках. На горловину крышки надет защитный чехол 9.

При торможении поршень и стакан перемещаются вправо и усилие от поршня ТЦ передается на шток 6 через конусную втулку 3 и регулировочную гайку 13. Если выход штока ТЦ меньше или равен установленному расстоянию «А», то как при торможении, так и при отпуске сохраняется неизменным относительное положение стакана 1 регулятора и штока 6 ТЦ. При выходе штока ТЦ большем, чем расстояние «А», кольцевая поверхность конусной втулки 5 упирается в хвостовик болта 12, и после дальнейшего выхода штока происходит вращение вспомогательной гайки 11, которая свинчивается по штоку, оставаясь в соприкосновении с конической фрикционной поверхностью конусной втулки 8. При отпуске тормоза стакан 1 вместе с поршнем ТЦ перемещается пружиной 2 в исходное положение (влево), втулка 8 доходит до упора в хвостовик болта 7 и дальнейшее движение штока в отпускное положение прекращается. При последующем движении стакана под действием возвратной пружины до упора крышки 10 во вспомогательную гайку 11, происходит свинчивание со штока регулировочной гайки 13, сохраняющей под действием пружины 14 контакт с конусной втулкой 3.

Таким образом, поддержание стабильного хода штока ТЦ обеспечивается соответствующим выходом штока из стакана в исходном положении.

2.2.6 Тормозной цилиндр усл. № 502Б

Тормозной цилиндр усл. № 502Б, показанный на рисунке 3.7, имеет

Рисунок 2.7 – Тормозной цилиндр усл. № 502Б: 1 – поршень; 2 – палец; 3 – самоустанавливающийся шток; 4 – направляющая труба; 5 – передняя крышка; 6 – сетчатый фильтр; 7 – головка штока; 8 – пружина

самоустанавливающийся шток 3, шарнирно связанный с поршнем 1, и помещенный в направляющую трубу 4. Головка 7 штока закреплена не на трубе, а на штоке 3.

Зазор между штоком и стенками трубы позволяет головке 7 при торможении двигаться по дуге.

2.3 Выход штока тормозного цилиндра как важный эксплуатационный показатель состояния тормоза

На штоке поршня ТЦ пассажирских вагонов, оборудованных композиционными колодками, устанавливается и закрепляется специальный хомут длиной 70 мм. Таким образом, при отпуске поршень не доходит до исходного положения (до задней крышки) на длину хомута, увеличивая объем «вредного» пространства ТЦ примерно на 7 л. Следовательно, при полном выходе штока ТЦ 130 – 160 мм при полном служебном торможении перемещение поршня составит 60 – 90 мм. Этим обеспечивается рабочий объем ТЦ такой же, как и при чугунных колодках, а также нормальный зазор между колодками и колесом в отпущенном состоянии тормоза.

Выход штока ТЦ является важным эксплуатационным показателем состояния тормоза. Для каждого типа подвижного состава нормы верхнего и нижнего пределов выхода штока, а также величина максимально допустимого выхода штока ТЦ в эксплуатации устанавливается специальными инструкциями МПС. При увеличенном выходе штока увеличивается рабочий объем ТЦ и, следовательно, уменьшается давление в ТЦ и замедляется его наполнение, что в конечном итоге ведет к снижению эффективности тормозов. При малом выходе штока возможно заклинивание колесных пар из-за повышения давления в ТЦ, а в зимнее время - и из-за примерзания колодок к колесам после стоянки, вследствие уменьшения расстояния между колодкой и колесом.

Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ для электровозов и тепловозов (кроме тепловозов ТЭП-60 и ТЭП-70) устанавливает нормы нижнего и верхнего пределов выхода штока ТЦ 73 - 100 мм, а максимально допустимый в эксплуатации – 125 мм. Для грузовых вагонов с чугунными колодками при первой ступени торможения 40 – 100 мм, а максимально допустимый в эксплуатации – 175 мм; для грузовых вагонов с композиционными колодками соответственно 40 – 80 мм и 130 мм. Для пассажирских вагонов с чугунными и композиционными колодками при первой ступени торможения 80 – 120 мм, максимально допустимый в эксплуатации – 180 мм. (для пассажирских вагонов с композиционными колодками выход штока ТЦ указан с учетом длины хомута, установленного на штоке, а максимально допустимый выход штока ТЦ в эксплуатации для всех вагонов указан при отсутствии на вагоне авторегулятора рычажной передачи).

Другим важным эксплуатационным показателем, оказывающим влияние на эффективность работы тормоза, является плотность ТЦ. При давлении сжатого воздуха в ТЦ не менее 0,35 МПа падение давление в ТЦ допускается не более 0,02 МПа за 1 мин.

2.4 Резина как уплотнительный материал тормозных цилиндров

Резина – это продукт вулканизации смеси каучука с различными добавками. Каучук представляет собой мягкий эластичный продукт [(C₅Н₈)]n, где n – составляет [1000÷4000], плотность 0,91÷0,94 г/см³. Высокая эластичность каучука объясняется строением молекул, имеющих форму нитевидных спиралей. При нагружении резиновой детали молекулы выпрямляются; после снятия нагрузки – восстанавливают спиральную форму [4]. Строение молекул сырого и вулканизированного каучука Натуральный каучук (НК) получают из сока (латекса) каучуконосного дерева – бразильской гевеи. В латексе содержится 30÷37 % каучука в виде округлых частиц-глобул диаметром 0,14÷6,0 мкм.

Рисунок 2.8 – Строение молекул сырого и вулканизированного каучука

В настоящее время более широко применяют синтетические каучуки. Для изготовления амортизаторов применяют резину, полученную из синтетического каучука – СКН-изопренновый каучук, полимеризованный из ацетона и ацетилена (C₅Н₈). СКН по строению, химическим и физико-механическим свойствам близок к НК.

Резину получают смешиванием СКН с наполнителями. Наполнители могут быть: активные (оксид цинка, углеродистая сажа, кремневая кислота и др.), которые повышают механические свойства резины: прочность, твердость, сопротивление истиранию; неактивные (тальк, мел и др.) снижают стоимость резины; пластификаторы – облегчают обработку резиновой смеси; противостарители – замедляют процесс старения резины; красители – для окраски резины. Перечисленные компоненты резиновых смесей существенно влияют на свойства резины.

Перед приготовлением резиновой смеси производят пластификацию каучука в специальных камерах или на смесительных вальцах. При этом улучшается способность каучука смешиваться с другими ингредиентами. Затем каучук смешивают со всеми добавками в резиносмесителях закрытого типа или на вальцовочных машинах методом каландрования, т.е. путем протекания резиновой смеси через каландры (гладкие валики), нагретые до температуры 40 – 80 °С и получают сырую резиновую смесь. После каландрования резиновые листы в виде невулканизированных товарных листов называют сырой резиной с предполагаемыми физико-механическими свойствами. В таком состоянии резина может храниться до трех месяцев, а некоторые типы – до шести месяцев при температуре +5 ...+20 °С. Из этой резиновой смеси изготовляют резинотехнические изделия (РТИ) различными способами.

Каучуки, на основе которых формируется резина различных типов, относятся к аморфным полимерам и в зависимости от температуры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Переход из одного состояния в другое, представленный на рисунке 2.9, происходит при изменении температуры [5].

Рисунок 2.9 – Зависимость деформации резины от температуры:

окружающей среды: I – стеклообразное состояние; II – высокоэластичное; III – вязкотекучее

Термомеханическая кривая, представленная на рисунке 2.9, свидетельствует о влиянии температуры окружающей среды на состояние каучука, а также и резины, на неизменность и сохраняемость их физико-механических свойств, необходимых элементам тормозной системы (тормозных цилиндров) на длительный период эксплуатации, несущих разнообразные силовые и динамические нагрузки при перемещении поршня при торможении и отпуске тормозов. С изменением температуры РТИ изменяются их деформируемость, прочность, долговечность, износостойкость т.п. При понижении температуры резина стеклуются. Причем, если для каучука называют ориентированные интервалы температур, то для резин четкой границы стеклования не установлено. Результаты экспериментов свидетельствуют, что с понижением температуры резина становится твердой, хрупкой, с низкими упругими свойствами и небольшим пределом деформаций, с пониженными пределами прочности и [ ]. В стеклообразном состоянии резины практически не происходит перегруппировка молекулярных цепей. При таком состоянии РТИ возрастает его износ, и изделие разрушается как хрупкое тело. Ориентировочные значения физико-механических свойств амортизационных резин приведены в таблице 2.1.

Рисунок 2.10 – Температурные зависимости вязкоупругих характеристик для резиновых элементов сдвига при относительной деформации сдвига 0,02

Применимость к резинам общеизвестных из курса сопротивления материалов констант, таких как модуль сдвига, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и т.д., носит специфический характер. Так как, например, упруго-релаксационные характеристики резины не являются постоянными, а существенно зависят от частоты и амплитуды нагружения, температуры РТИ, агрессивности среды и т.д. На рисунке 3.10 приведены температурные зависимости вязкоупругих характеристик для резиновых элементов сдвига при относительной деформации сдвига. Нелинейность характеристик, определяется структурными изменениями материала (тиксотропией), когда молекулы деформируемого РТИ не успевают рекомбинироваться и резина ведет себя как твердое тело. Вязко-упругие свойства резины существенно зависят от чрезмерной деформации, способствующей разрушению углерод-углеродистых связей между частицами наполнителя. В области малых деформаций структура резины разрушается незначительно [6].

Аналитически и экспериментально установлено, что для наполненных резин линейность между напряжениями (σ, τ) и относительными деформациями ( , γ) соответствуют пропорциональные зависимости (σ = Е или τ = γG) и сохраняются при деформации не превышающей 10 - 15 %, но не более 20 %. Для слабонаполненных резин эта линейность в ряде случаев может сохраняться до 50 % и выше. Эти данные свидетельствуют о том, что применимость закона Гука для резины должна устанавливаться в каждом случае особо и ограничиваться пределом пропорциональности. Равновесная деформация ∞ в области малых и средних деформаций следует формуле σ∞ = Е∞· ∞. Равновесный модуль Е∞ может определяться лишь при малых скоростях нагружения [7].

Характеристики

Список файлов ВКР