Разработка и обоснование параметров воздухораспределителей для грузовых вагонов

Автоматический пневматический тормоз — основа всех применяемых тормозных систем подвижного состава железных дорог мира сейчас и на ближайшее будущее.

Одним из главных элементов тормоза является тормозная магистраль (ТМ). Она выполняет следующие основные функции:

• передача сигналов управления тормозам поезда при пневматическом торможении;

• подача и восполнение запаса сжатого воздуха, используемого в процессе торможения и на утечки из тормозной магистрали.

Обе эти функции в определенной степени противоречат друг другу. В то же время увеличение длины поезда ухудшает обе эти функции. Особенно трудности возникают в управлении отпуском тормоза поезда при регулировочных торможениях. Поэтому применяются два способа отпуска тормоза в зависимости от конструкции тормозной системы:

• регулируемый (ступенчатый) способ отпускадля полного отпуска необходимо поднять давление тормозной магистрали (ТМ) почти до зарядногоиспользуется при профиле пути с уклонами от 0,008.

• нерегулируемый (бесступенчатый или легкий) способ отпускадля полного отпуска необходимо поднять давление в ТМ после торможения на 0,20.3 кгс/см2 -используется на равнинном профиле пути с уклонами до 0,008.

Применение тех или иных систем тормозов зависит от многих факторов и в том числе от длины поездов.

В Европе эксплуатируются поезда сравнительно короткие (15—30 вагонов, максимально 50), что вызывается географическими, экономическими и другими условиями (сравнительно небольшие расстояния, более 30 государств, конкуренция автомобильного транспорта, рельеф местности, нагрузка на ось до 22 т).

Поэтому требованиями МСЖД регламентирован как регулируемый, как обязательный ступенчатый способ отпуска.

В США и Канаде эксплуатируются грузовые рудовозные поезда весом 3540 тыс. т. и длиной свыше 3-х км и нагрузкой на ось до 30 т.

Поэтому тормозные системы (AB, АВД, ABDW, ABDX-L) имеют нерегулируемый (легкий) бесступенчатый отпуск тормоза.

Большое значение работ И.К. МАТРОСОВА заключается в том, что он первый в мире создал единую тормозную систему с двумя переключаемыми режимами отпуска: регулируемым (горным) и нерегулируемым (легким), позволяющую использовать ее в эксплуатации в поездах любой длины и на разных профилях пути.

В 1953 году внедрен универсальный воздухораспределитель №MT3−135 с режимами «равнинный» и «горный».

С 1959 года начат выпуск нового, более совершенного, разработанного И. К. Матросовым воздухораспределителя № 270.002.

И. К. Матросов положил начало к созданию новых воздухораспределителей, на базе которых были созданы и разрабатываются новые значительно усовершенствованные модификации воздухораспределителей:

1963 год — № 270.004 (на пневматическом и электрическом управлении).

1968 год-№ 270.005.

1977 год-№ 483.

1986 год-№ 483М.

Особо следует отметить, что значительный вклад в развитие и совершенствование тормозных систем грузовых вагонов, методов их расчета и проектирования внесли: В. Г. Иноземцев, П. Т. Гребенюк, В. В. Крылов, В. И. Крылов, В. М. Казаринов, В. Ф. Ясенцев, JI.A. Вуколов, В. А. Шепетильников, П.С. Ани-симов, А. И. Турков, М. И. Глушко, Г. В. Гогричиани, В. Р. Асадченко, В. Е. Попов, JI. B Балон, A.B. Казаринов, Е. И. Кузьмина, М. Г. Погребинский, Г. Б. Никитин, В. И. Астахов, В. А. Юдин, А. Н. Шамаков, М. П. Гребенюк, В. А. Гулак, В. В. Саломатин, В. А. Карпычев, Э. И. Галай, Ю. А. Якимец, A.C. Аввакумов, А. Б. Болотина и другие.

Актуальность работы:

— обусловлена требованиями предъявляемыми к тормозным системам для вагонов нового поколения, рассчитанных на работу в специализированных грузовых поездах, обращающихся со скоростями до 120 км/ч с составами до 50 вагонов и до 160 км/ч с составами грузовых поездов меньшей длины, а также для вагонов обычных грузовых поездов любого установленных в эксплуатации веса и длины.

— выбор параметров воздухораспределителя, обеспечивающих решение проблем безопасности движения грузовых поездов и безотказности работы автотормозов.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является исследование магистральной части, являющейся первичным органом воздухораспределителя № 483А, рекомендуемого к применению в грузовых вагонах нового поколения и эксплуатируемых в настоящее время грузовых вагонов.

Методы исследования. Для определения максимальных и минимальных вероятных и средних значений разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя № 483А разработана математическая статистическая модель с использованием математической статистики. Для определения параметров воздухораспределителя с клапаном мягкости новой конструкции использовались специальные стенды и испытательная тормозная станция.

Научная новизна. Разработана математическая статистическая модель исследования работы клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя № 483А на основе проверки работы магистральных частей в количестве 213 шт. Определены максимальные и минимальные вероятные значения, а также средние значения разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости. Исследованы эмпирические ряды распределения случайных величин разницы давлений сжатого воздуха и установлено их соответствие тому или иному теоретическому закону распределения случайных величин.

Экспериментально доказаны основные преимущества воздухораспределителя № 483А по сравнению с воздухораспределителями № 483, № 483М.

Разработаны методики проведения испытаний воздухораспределителей с клапаном мягкости новой конструкции на стендах.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы использованы для определения рациональных параметров воздухораспределителей грузовых вагонов и в качестве справочного материала при составлении ТУ 3 184 021−5 756 760−00 на воздухораспределитель № 483А и дополнений и изменений инструкции по ремонту тормозного оборудования вагонов ЦВ-ЦЛ-945.

Достоверность полученных результатов. Достоверность параметров полученных статистическим моделированием подтверждена путем сравнения результатов, полученных методом математической статистики с экспериментальными результатами.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на:

1. Научно-техническом Совете Ассоциации производителей и потребителей тормозного оборудования для подвижного состава железнодорожного транспорта «ACTO» (Москва 2004 г.);

2. Совещании сетевой школы «Совершенствование ремонта и технического обслуживания тормозного оборудования грузовых вагонов», (Санкт-Петербург 2005 г.);

3.Заседании кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» (Москва МГУПС, 2005, 2006 г. г.);

4. II международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития грузового вагоностроения» ФГУП «По Уралвагонзавод» (Нижний Тагил 2006 г.).

Струю-ура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав с выводами по каждой из них, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и содержит 99 страниц основного печатного текста, 33 рисунка, 9 таблиц и приложений на 31 странице.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ Выводы которые можно сделать по данной работе на основе проведенных испытаний — лучшим воздухораспределителем на данный момент является № 483А и поэтому он принят в серийное производство, его можно рекомендовать в том числе и для вагонов нового поколения.

Выполнено исследование воздухораспределителя № 483А являющейся базой конструктивного ряда тормозных приборов для грузовых вагонов нового поколения. Даны рекомендации связанные с эксплуатацией и ремонтом воздухораспределителя № 483А.

• исследована работа узла клапана мягкости методом математической статистикисоздана статистическая модель;

• проведен анализ выбора параметра разницы давлений сжатого воздуха в рабочей и золотниковой камерах в момент открытия клапана мягкости для магистральной части воздухораспределителя № 483А;

• разработаны методики проведения испытаний;

• даны рекомендации по ремонту узла клапана мягкости магистральной части воздухораспределителя № 483А на основе переборки магистральных частей в количестве 213 шт., прошедших входной контроль на стенде УКВР-2 в ВЧД-11 ст. Вихоревка Восточно-Сибирской ж.д. в период с 24.01.2003 г.по 20.02.2003 г.

Особенности и рекомендации по ремонту.

Особенности ремонта магистральной части воздухораспределителя № 483А отличается от магистральной части воздухораспределителя № 483М только ремонтом узла клапана мягкости.

На основе отремонтированных магистральных частей в количестве 213 шт. прошедших входной контроль на стенде УКВР-2 в ВЧД-11 ст. Вихоревка Восточно-Сибирской ж.д. в период с 24.01.2003 г.по 04.02.2003 г. установлено:

Не прохождение магистральных частей входного контроля на стенде УКВР-2 по параметрам работы узла клапана мягкости связано с отсутствием ремонтной документации и соответствующих и запасных частей.

Клапан мягкости на УКВР-2 проверяется в основном в следующих циклах автоматической проверки:

ЦИКЛ 5. Для типа № 483А. Определение момента открытия клапана мягкости.

МК сообщается с демпферным резервуаром давление в котором регулируется на уровне 0,4МПа. В ЗК давление повышается темпом 0,005Мпа/с. В РК устанавливается давление не более 0,2МПа. КДР открыта в атмосферу.

При увеличении скорости наполнения ЗК происходит переход к ЦИКЛУ 6. Разница давлений между РК и ЗК, при которой произошел переход, должна быть: 0,01МПа < (Ррк-Рзк) < 0,03МПа;

ЦИКЛ 7. Для типа № 483М, № 483А. Переключатель режима в положении «Равнинный». Проверка отсутствия натекания воздуха в РК и КДР, плотности МК и ЗК.

МК, ЗК, РК и КДР находятся в состоянии «Перекрыша» .

Через 20с. давление в МК не должно быть ниже 0,59МПа, а давление в РК и КДР не должно превысить 0,01МПа;

Для ремонта по этим параметрам (ЦИКЛАМ) необходимо нанести смазку на диафрагму 483А.007 под ее место установки, следить за усилием пружины 87.02.21 (Р2= 0,36 ±0,036 кгс, Нг= 16 мм, Н2= 14 мм) проверить состояние клапана 483А.030−1 и собирать узел мягкости без гайковерта.