Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Омский государственный университет путей сообщения
Кафедра:«Вагоны и вагонное хозяйство»
Курсовая работа
по дисциплине «Автоматические тормоза вагонов»
Омск 2013
Содержание
Введение 2
1 Формирование поезда 4
1.1. Расчет веса состава по расчетному подъему 4
1.2. Проверка веса состава по условию трогания с места 6
1.3. Расчёт числа вагонов в составе 7
1.4. Назначение типов вагонов 8
1.5. Определение длины поезда 8
2 Обеспечение поезда тормозами 9
2.1. Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра 10
2.2. Определение передаточного числа тормозной рычажной передачи 11
2.3. Расчет действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона 12
2.4. Определение коэффициента силы нажатия 12
2.5. Оценка обеспеченности поезда тормозами 12
3 Проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении 14
4.2. Расчет тормозного пути поезда при экстренном торможении 18
4.3. Расчет тормозного пути поезда при полном служебном торможении 19
Заключение 20
Список использованных источников 21
Введение Для улучшения качества работы всех звеньев транспорта первостепенное значение имеет обеспечение безопасности движения и пропускной способности участков железных дорог. Любая авария или крушение на транспорте приводит к материальным и техническим потерям, большим экономическим затратам. Для обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте внедряются разнообразные технические средства, которые контролируют и дублируют действия машиниста или предупреждают его о возникновении аварийных ситуаций. Безопасная работа железнодорожного транспорта зависит от исправного технического состояния локомотивов, их автотормозного оборудования.
Цель курсовой работы – помочь студентам получить дополнительные теоретические и практические знания в области эксплуатации и ремонта тормозной техники, изучить устройство и работу тормозных систем подвижного состава, освоить методику выполнения тормозных расчетов по общепринятым исходным данным с учетом действующих на железнодорожном транспорте инструкций по автоматическим тормозам. Применение элементов тяговых расчетов при выполнении курсовой работы обеспечивает полное использование мощности локомотивов и грузоподъемности вагонов.
Исходные данные для выполнения курсовой работы вариант №0.
В состав грузового поезда входят:
45 % 4-осных вагонов с подшипниками скольжения, 10 % 4-осных с подшипниками качения и 45 % 8-осных вагонов.
Расчётный подъём равен 6%
Наибольший спуск равен 6%
Серия локомотива ТЭ10
Приведенный уклон, на котором осуществляется торможение iс, -60/00
Длина приемоотправочных путей станции, 1000 м
Тип колодок – композиционные
Ход поршня тормозного цилиндра, 9см
Номер воздухораспределителя 270-005
Скорость поезда в начале торможения, км/ч:
Vmax 70
Vmin 20
|
Серия |
Сцепной вес Р, тс |
Расчетная ско-рость Vр, км/ч |
Расчетная сила тяги Fк р, кгс |
Сила тяги при трога- нии с места Fк тр, кгс |
Число осей |
Длина локомотива lл, м |
|
ТЭ10 |
120 |
23,0 |
27000 |
38200 |
6 |
19 |
1.1. Расчет веса состава по расчетному подъему
Расчётный подъём – это наиболее трудный по крутизне и длине элемент профиля пути для движения в заданном направлении, на котором устанавливается равномерная скорость движения поезда, равная расчётной скорости локомотива.
Нельзя считать, что самый крутой подъём является расчётным. Если его длина небольшая и ему предшествуют элементы легкого профиля пути площадки, спуски, то поезд может преодолеть со скоростью выше расчётной за счёт использования кинетической энергии поезда. Такой подъём круче расчётного, но не затяжной, называется инерционным или скоростным.
Выбор наибольшего спуска с длиной элемента профиля пути более длины поезда необходим для определения допустимой максимальной скорости, при которой обеспечивается безопасность движения.
Вес состава, который может провести локомотив на заданном профиле пути со скоростью, не ниже расчетной, зависит от мощности локомотива, трудности профиля пути и типа вагонов. Расчетный вес состава проверяется по условиям трогания с места на раздельных пунктах и по длине приемоотправочных путей.
На основании выбранного расчётного подъёма, а также исходя из равенства нулю равнодействующей на поезд силы, при движении его с постоянной расчётной скоростью, вес состава определится, тс:
, 1.1
где Fкр — касательная сила тяги локомотива при расчётной скорости, кгс;
и — основное удельное сопротивление движению локомотива и состава соответственно, кгс/тс;
- расчётный подъём,
Р — вес локомотива, тс;
Расчётный вес состава зависит от сил сопротивления движению подвижного состава, а именно: от основного сопротивления, которое действует на поезд при движении на прямом, горизонтальном пути, и от дополнительных сопротивлений от подъёма и кривых, если последние имеются на элементе профиля с расчётным подъёмом.
Основное удельное сопротивление зависит от скорости движения, нагрузки от оси на рельс, осности вагонов, типа подшипников буксового узла скольжения или качения и от типа пути звеньевой или бесстыковой.
Для локомотива в режиме тяги:
(1.2)
где
V=Vр- скорость движения, км/ч;
=1,9+0,01·23+0,0003·23²=3,717кгс/тс.
Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках качения:
где
qо–нагрузка от оси на рельс, тс
Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках скольжения:
Для восьмиосных грузовых вагонов на подшипниках качения:
Так как в составе имеются четырехосные и восьмиосные грузовые вагоны, то основное удельное сопротивление состава определится по формуле:
где
1, 2, 3, – доли в составе 4-осных вагонов на подшипниках скольжения,
4-осных на подшипниках качения, и 8-осных вагонов соответственно;
– основное удельное сопротивление движению 4-осных вагонов на подшипниках скольжения и качения, кгс/тс;
– основное удельное сопротивление движению и 8-осных вагонов, кгс/тс.
Подставив полученные данные в формулу (1.1), имеем:
1.2. Проверка веса состава по условию трогания с места
Полученный по выражению (1.1) вес состава необходимо проверить по условию трогания с места:
(1.7)
где Fк тр – касательная сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;
тр – удельное сопротивление троганию состава с места, кгс/тс;
iтр – крутизна подъема 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:
(1.8)
где , – удельное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения и скольжения, кгс/тс;
1, 2 – весовые доли в составе вагонов, объединенных по типу подшипникового буксового узла
– средние нагрузки от оси на рельс для соответствующих групп вагонов (для грузовых вагонов qо = 21 тс);
Подставив полученные данные в формулу (1.7), имеем:
В результате произведённого расчёта должно быть соблюдено условие:
Данное условие выполняется.
1.3. Расчёт числа вагонов в составе
Общее число вагонов
(1.12)
где ni – количество в составе вагонов одинаковой осности.
Для расчёта групп вагонов одинаковой осности необходимо учесть принятый вес состава:
(1.13)
где
mi – число осей вагона, входящего в i-ю группу ;
qо – нагрузка от оси вагона на рельс, тс;
i – весовая доля в составе, приходящаяся на данную группу вагонов одинаковой осности
Количество в составе четырехосных вагонов на подшипниках скольжения и качения :
Принимаем 23шт.
Количество в составе восьмиосных вагонов на подшипниках качения:
Принимаем 10 шт.
Подставив полученные данные в формулу (1.12), имеем:
шт.
1.4. Назначение типов вагонов
Выбор того или иного вида грузовых вагонов в одной и той же группе одинаковой осности делается произвольно, но общий вес сформированного поезда должен соответствовать условию:
(1.14)
А·(B+C) (1.15)
где
C– тара вагонов в составе одинаковой осности
A– количество вагонов в составе одинаковой осности
B– грузоподъёмность группы вагонов одинаковой осности.
23·(60+23)=1909
10·(125+43)=1680
Условие (1.14) выполняется
Для описи состава заполняем таблицу 1
Таблица 1
|
Тип вагона |
Осность вагона |
Тип подшипнико-вого узла |
Грузо-подъем- ность, тс |
Тара, тс |
Коли-чество вагонов |
Длина по осям автосцепки, м |
|
Цистерна Полувагон |
4 8 |
Скольжения Скольжения |
60 125 |
23 43 |
23 10 |
12 20,2 |
Опись состава
1.5. Определение длины поезда
Длина поезда, будучи связанная с весом и параметрами вагонов длина, осность, грузоподъёмность, не должна превышать полезной длины приёмоотправочных путей станции. На установку поезда учитывается допуск, принимаемый равным 10 м :
(1.16)
где
lс – длина состава, м
lл –локомотива , м
Длина состава определяется количеством вагонов и их длиной:
Где ni, li – число вагонов определенного типа и длина одного вагона этой группы
Полученную длину поезда необходимо сравнить с заданным значением длины станционных приёмоотправочных путей .
Должно выполняться условие:
где
– длина приёмоотправочных путей на раздельных пунктах, м;
Условие 1.19 выполняется.
2 Обеспечение поезда тормозами
Для расчёта рычажной передачи вагона выбирается расчётная схема
а
б
в
г
ТЦ
Рис. 1. Схема рычажной тормозной передачи
4-осного грузового вагона
Все вагоны в составе оборудуются композиционными колодками.
2.1. Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра
Усилие по штоку поршня тормозного цилиндра:
где F – площадь поршня тормозного цилиндра, см2,
где
dт.ц – диаметр тормозного цилиндра,см;
Рт.ц – давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре при торможении, кгс/см2; принимать для грузовых вагонов на среднем режиме воздухораспределителя (композиционные колодки) – 2,5 – 2,8;
т.ц – коэффициент полезного действия тормозного цилиндра, т.ц = 0,98;
Рпр – усилие отпускной пружины тормозного цилиндра при максимальном ходе поршня, кгс;
где Р0 – усилие предварительного сжатия пружины тормозного цилиндра при отпущенном тормозе, кгс, Р0 = 150 – 159 кгс [2, 3];
ж – жесткость отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс/см; ж = 6,54 кгс/см [2, 3];
l – полный ход поршня тормозного цилиндра, см;
Рр – реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведенное к штоку тормозного цилиндра, кгс,
где
k – коэффициент, учитывающий вид привода, при композиционных – 0,32;
Nр – реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора, Nр = 180 кгс;
а, б,в,г – размеры плеч горизонтального рычага,
жр – жесткость пружины авторегулятора, жр = 15 кгс/см;
lр – величина сжатия пружины авторегулятора, см, при композиционных – 1,5 см
Подставив полученные данные в формулу (2.1), имеем:
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 длины ведущих плеч к длине 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.
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.
Подсчет передаточного числа на каждую тормозную колодку необходимо вести, начиная всегда от штока поршня тормозного цилиндра. При этом следует помнить о том, что все передаточные числа должны быть равны между собой.
Общее передаточное число для всего вагона
(2.5)
где n1, n2, ..., ni – передаточные числа к отдельным тормозным колодкам;
– угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (для грузовых и пассажирских вагонов = 10).
где -число пар тормозных колодок,
Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона определяется по формуле, кгс:
(2.7)
где р.п – коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи с авторегулятором, для грузовых 4-осных вагонов р.п = 0,9, для 8-осных – 0,869,
кгс
на тормозные колодки вагона
Тормозная эффективность вагона характеризуется коэффициентом силы нажатия на тормозные колодки вагона:
(2.8)
где q – полный вес вагона, кгс.
Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона по данным табл. 1.
При оценке обеспеченности поезда тормозами принимают, что все вагоны, имеющие ту же осность, что и вагон, расчет рычажной передачи которого выполнен, обеспечен нажатием тормозных колодок К, а остальные вагоны имеют «справочные» силы нажатия колодок на оси. Фактический тормозной коэффициент поезда
(2.9)
где – суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,
(2.10)
где – суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава (вагонов), кгс;
– суммарное расчетное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.
Необходимо помнить, что в грузовых поездах, следующих по участкам с уклоном до 20 0/00, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчетное нажатие тормозных колодок в расчет не принимаются, т. е. выражение (2.9) принимает вид:
(2.11)
Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава, кгс,
где nв – число вагонов в поезде с той же осностью, что и рассчитанный (в подразд. 2.1. – 2.4.) вагон;
Ко – единая расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, тс, для грузовых вагонов Ко = 7 тс,
nо – суммарное число осей вагонов, расчет рычажной передачи которых не проводился.
При определении обеспеченности тормозами грузового поезда с композиционными колодками суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава
(2.13)
где – общее число осей всех вагонов в поезде.
Суммарное расчетное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс,
(2.14)
где – число осей локомотива;
– расчетная сила нажатия на ось локомотива, 10,0тс;
Подставив полученные данные в формулу (2.11), имеем:
Воздухораспределители локомотивов в грузовых поездах устанавливаются на порожний режим работы, Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и пассажирские поезда должны иметь необходимое тормозное нажатие (иметь соответствующий коэффициент силы нажатия тормозных колодок, отнесенный к 100 тс веса поезда).
Условие обеспеченности поезда тормозами имеет вид:
(2.15)
где – потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов
= 0,28 – 0,33,
Условие 2.15 выполняется.
3 Проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении
При торможении поезд подвергается продольно-динамическому воздействию сжимающих и растягивающих сил. При расчете тормозов поезда необходимо определить эти усилия и сравнить их с нормируемыми.
По существующим нормам продольно-динамические усилия в поезде при экстренном торможении не должны превышать 200 тс.
Максимальные продольно-динамические усилия, возникающие в поезде при экстренном торможении, тс,
(3.1)
где А – опытный коэффициент, характеризующий состояние поезда перед торможением, для сжатого поезда А = 0,4, для растянутого – 0,65;
– суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава (вагонов) и локомотива соответственно, кгс;
– коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива;
lп – длина поезда, м
– скорость распространения тормозной волны при экстренном торможении, м/с, для воздухораспределителя № 270-005 – 230 м/с,
tт.ц – время наполнения тормозного цилиндра вагона до давления 3,5 кгс/см2, с, в грузовых поездах до 50 вагонов tт.ц = 24 с,
Для грузового поезда и, кгс, определяем:
кгс
где nо,6,8 – общее число осей , 6-, 8-осных вагонов в составе;
(3.3)
тс
При определении , если в грузовом поезде есть композиционные колодки, принимать Ко равным 5 тс.
При определении максимальных продольно-динамических усилий необходимо помнить о том, что локомотив оборудуется только чугунными колодками.
Коэффициент трения тормозных колодок вагонов:
(3.4)
где V – скорость движения, км/ч
Коэффициент трения тормозных колодок локомотива
; (3.5)
Расчитаем продольно-динамическое усилие в поезде: для сжатого и растянутого поезда, для максимальной и минимальной скоростей поезда в начале торможения.
4 Решение тормозной задачи
4.1.Расчет замедляющих усилий, действующих на поезд в режимах выбега локомотива и торможения
Таблица 2
Результаты расчета замедляющих усилий
В таблице 2 приняты следующие обозначения:
х – основное удельное сопротивление движению локомотива на выбеге,
(4.1)
– основное удельное сопротивление движению поезда (рассчитывается по формулам, приведенным в табл. 3);
Wох – полное основное сопротивление движению поезда на выбеге,
(4.2)
ох – основное удельное сопротивление движению поезда на выбеге,
(4.3)
Bm – полная тормозная сила поезда при экстренном торможении,
(4.4)
bm – удельная тормозная сила поезда при экстренном торможении,
(4.5)
0,8bm – удельная тормозная сила при полном служебном торможении;
bm + ох ic – удельная замедляющая сила при экстренном торможении, знак «–» берется для уклона, «+» – для подъема.
При расчетах тормозной путь поезда принимается равным сумме подготовительного и действительного путей торможения, м,
; (4.6)
Подготовительный тормозной путь, м,
(4.7)
где Vmax – скорость поезда в начале торможения (максимальная), км/ч;
tп – время подготовки тормозов к действию, с.
При расчетах принимать:
для грузового поезда до 200 осей –
(4.8)
де iс – приведенный уклон, 0/00;
bm – удельная тормозная сила поезда при максимальной скорости, кгс/тс.
В выражениях (4.8)знак «+» берется для уклона, «–» – для подъема.
Суммарный действительный тормозной путь определяем по интервалам в 10 км/ч, табл. 2), м,
; (4.9)
В формуле (4.9) знак «–» берется для уклона, «+» – для подъема.
=491м
Рис. 2 График зависимости полного тормозного пути от скорости движения
Заключение
В результате данных расчетов сформирован подвижной состав длиной 507 м, состоящий из локомотива ТЭ10, 23 четырехосных цистерн грузоподъемностью 60 тс и 10 восьмиосных полувагонов грузоподъемностью 125тс . Рассчитан общий вес состава, который составляет 3570 тс. Дана оценка обеспеченности поезда тормозами, которая удовлетворяет нормам и требованиям безопасности движения. Проведена проверка поезда на возможность разрыва при торможении, так как поезд подвергается большому продольно-динамическому воздействию сил «сжатия-растяжения». Решена тормозная задача с расчетом тормозного пути, при двух видах торможения:
- экстренном – 647м
- служебном – 787 м.
Список использованных источников
1. Крылов В. И., Перов А. Н., Озолин А. Н., Климов Н. Н. Справочник по тормозам. – М.: Транспорт, 1975. – 448с.
2. Осиновский А. Л., Патеюк Г. М. Автоматические тормоза и элементы тяговых расчетов. – Методические указания к выполнению курсового проекта. – Омск: Омский ин-т инж. железнодорожного транспорта, 1984. – 30с.
3. Автоматические тормоза вагонов. Методические указания к выполнению курсового работы Б. Б. Сергеев, П. Б. Сергеев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 31с.