Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Автоматические тормоза вагонов и безопасность движения поездов»

Выполнил: студент гр. 17 А

________________ Шило А.А.

Проверил: доцент кафедры «ВВХ»

________________ Сергеев П. Б.

^{(подпись) (оценка)}

Омск 2010

Реферат

УДК 625.28:656.211

Курсовая работа содержит: 3 источника, 2 таблицы, 2 рисунка, 25 страниц.

Согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог РФ одной из основных обязанностей работников железнодорожного транспорта является удовлетворение потребностей в перевозках пассажиров и грузов при безусловном обеспечении безопасности и сохранности перевозимых грузов. Для выполнения этого требования нужны не только мощные локомотивы, но и совершенные тормозные системы подвижного состава.

Тормоза подвижного состава должны обладать хорошей управляемостью и действовать надежно в различных условиях эксплуатации. Тормозные системы обязаны обеспечивать плавность торможения, причем замедляющая сила каждой единицы подвижного состава должна быть пропорциональна ее массе.

Содержание

Введение……………………………………………………………………………...5

1. Формирование поезда…………………………………………………………….6

1.1. Расчет веса состава по расчетному подъему……………………………….6

1.2. Проверка веса состава по условию трогания с места……………………...8

1.3. Расчет числа вагонов в составе……………………………………………...9

1.4. Назначение типов вагонов………………………………………………….10

1.5. Определение длины поезда……………………………………………...…11

2. Обеспечение поезда тормозами………………………………………………...12

2.1. Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра…...12

2.2. Определение передаточного числа тормозной рычажной передачи

вагона……………………………………………………………………………..13

2.3. Расчет действительной суммарной силы нажатия на все тормозные

колодки вагона…………………………………………………………………...14

2.4. Определение коэффициента силы нажатия на тормозные колодки

вагона……………………………………………………………………………..14

2.5. Оценка обеспеченности поезда тормозами……………………………..…15

3. Проверка поезда на возможность разрыва при экстренном торможении…...17

4. Решение тормозной задачи…………………………………………………...…19

4.1. Расчет замедляющих усилий, действующих на поезд в режимах

выбега локомотива и торможения……………………………………………...19

4.2. Расчет тормозного пути поезда при экстренном торможении…………...20

4.3. Расчет тормозного пути поезда при полном служебном торможении…..21

Заключение………………………………………………………………………….25

Список использованных источников……………………………………………...26

Введение

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.

Курсовая работа выполняется в два этапа, в первом из которых производится ручной расчет веса состава, проверяется вес состава по условия трогания с места, определяется общее число вагонов и длина поезда в целом. Выполняется расчет усилия, реализуемого тормозным цилиндром, определяется передаточное число тормозной рычажной передачи и оценивается обеспеченность поезда тормозами. В работе производится проверка поезда на возможность разрыва при торможении и решается тормозная задача. Во втором этапе производятся все эти действия, но с использованием ЭВМ. В конце работы необходимо построить график зависимости скорости движения состава от величины тормозного пути при экстренном и полном служебном торможение и вычертить схему тормозной рычажной передачи рассчитываемого вагона.

1. Формирование поезда

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.

Из задания следует, что расчётный подъём равен 6⁰/₀₀.

Выбор наибольшего спуска с длиной элемента профиля пути более длины поезда необходим для определения допустимой максимальной скорости, при которой обеспечивается безопасность движения.

Наибольший спуск равен 2⁰/₀₀.

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 F_кр - касательная сила тяги локомотива при расчётной скорости, кгс;

Р - вес локомотива, тс;

i_р- расчётный подъём, ⁰/₀₀;

_,-основное удельное сопротивление движению локомотива и состава соответственно, кгс/тс.

Расчётные характеристики локомотива ТЭП70:

- расчётный вес P = 134 тс;

• расчётная скорость V_р = 48,3 км/ч;

• расчётная сила тяги F_кр = 17000 кгс;

• сила тяги при трогании с места F_{к тр} = 29400 кгс;

• число осей – 6;

• длина l_л = 19 м.

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=V_р- скорость движения, км/ч;

= 1,9 + 0,01· 48,3+ 0,0003 · (48,3)² = 3,0829 кгс/тс.

Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках качения:

, (1.3)

где – нагрузка от оси на рельс, тс.

Для грузовых вагонов тс.

==1,3506 кгс/тс.

Для четырехосных грузовых вагонов на подшипниках скольжения:

=0,7 + ; (1.4)

==1,5887 кгс/тс.

Так как в составе имеются четырехосные грузовые вагоны, то основное удельное сопротивление состава определится по формуле:

, (1.5)

где , – основное удельное сопротивление движению четырёхосных

вагонов на подшипниках качения и на подшипниках скольжения, кгс/тс;

, – весовые доли в составе четырёхосных вагонов на подшипниках качения.

= 0,5·1,3506 + 0,5·1,5887= 1,4697 кгс/тс.

Подставив полученные данные в формулу (1.1), имеем:

тс.

2. Проверка веса состава по условию трогания с места

Полученный по выражению (1.1) вес состава необходимо проверить по условию трогания с места:

, (1.6)

где - касательная сила тяги локомотива при трогании с места, кгс;

- удельное сопротивление троганию состава с места, кгс/тс;

- крутизна подъёма наиболее трудного элемента на раздельном пунте,⁰/₀₀.

При расчёте примем (по данным бланка задания).

Средневзвешенное значение удельного сопротивления при трогании с места для состава, сформированного из разнотипных вагонов, определяется по формуле:

, (1.7)

где ,– удельное дополнительное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения и скольжения, кгс/тс;

, – весовые доли в составе вагонов, объединённых по типу подшипникового буксового узла (по данным бланка задания).

Определим удельное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках качения, кгс/тс:

, (1.8)

где – средняя нагрузка от оси на рельс для соответствующих групп вагонов;

Определим удельное сопротивление при трогании с места вагонов на подшипниках скольжения, кгс/тс:

, (1.8)

где – средняя нагрузка от оси на рельс для соответствующих групп вагонов;

.

Вес состава по условию трогания с места (1.6), тс:

В результате произведённого расчёта должно быть соблюдено условие:

; (1.9)

3119,76 > 2112,9217

Данное условие выполняется.

1.3 Расчёт числа вагонов в составе

Общее число вагонов

, (1.10)

где - количество в составе вагонов одинаковой осности.

Для расчёта групп вагонов одинаковой осности необходимо учесть принятый вес состава:

(1.11)

где - число осей вагона, входящего в i – ю группу;

- нагрузка от оси вагона на рельс, тс;

- весовая доля в составе, приходящаяся на данную группу вагонов одинаковой осности (по данным бланка задания).

Количество в составе четырехосных вагонов на подшипниках качения –

(1.12)

Принимаем шт.

Количество в составе четырехосных вагонов на подшипниках скольжения –

(1.13)

Принимаем шт.

N = 13 + 13=26 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:

тс. (1.14)

, (1.15)

где – тара вагонов в составе одинаковой осности;

–количество вагонов в составе одинаковой осности;

–грузоподъёмность группы вагонов одинаковой осности.

, (1.16)

тс.

2112,9217 < 2158 < 2162,9217 тс. Условие выполняется

Для описи состава заполняем таблицу 1.

Таблица 1- Опись состава

Тип вагона	Осность вагона	Тип подшипников буксового узла	Грузоподъемность, тс	Тара, тс	Количество, шт.	Длина по осям автосцепки, м
Цистерна	4	Качения, скольжения	60	23	26	12,0

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 :

, (1.17)

где , - длина состава и локомотива соответственно.

Длина состава определяется количеством вагонов и их длиной:

. (1.18)

где , – число вагонов определённого типа и длина одного вагона соответственно.

(1.19)

м.

м.

Полученную длину поезда необходимо сравнить с заданным значением длины станционных приёмоотправочных путей .

Должно выполняться условие:

, (1.20)

где – длина приёмоотправочных путей на раздельных пунктах, м.

341м  1000 м.

Условие (1.20) выполняется.

2 Обеспечение поезда тормозами

Для расчёта рычажной передачи вагона выбирается расчётная схема (рис.1) в соответствии с заданием. Все вагоны в составе оборудуются композиционными колодками.

2.1 Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра

Усилие по штоку поршня тормозного цилиндра:

, (2.1)

где F – площадь поршня тормозного цилиндра, см²,

, (2.2)

здесь - диаметр тормозного цилиндра;

см²;

–давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре при торможении,

кгс/ см²;

–коэффициент полезного действия тормозного цилиндра,

;

–усилие отпускной пружины тормозного цилиндра при максимальном ходе поршня, кгс,

, (2.3)

здесь - усилие предварительного сжатия пружины тормозного цилиндра при отпущенном тормозе, кгс,

кгс;

–жёсткость отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс/ см,

кгс/ см;

–полный ход поршня тормозного цилиндра, см,

см;

кгс;

–реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведённое к штоку тормозного цилиндра, кгс,

, (2.4)

здесь k – коэффициент, учитывающий вид привода,

;

–реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора, кгс,

кгс;

а, б, в, г – размеры плеч горизонтального рычага, мм,

а = 195 мм, б = 465 мм, в = 400 мм, г = 160 мм;

–жёсткость пружины регулятора, кгс/ см,

кгс/ см;

–величина сжатия пружины авторегулятора,

см;

кгс;

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 , , …, – передаточные числа к отдельным тормозным колодкам;

–угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (для грузовых вагонов ).

Передаточные числа к отдельным тормозным колодкам:

;

;

.

Общее передаточное число по формуле (2.5) равно:

.

2.3 Определение действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона

Действительная суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона определяется по формуле, кгс:

, (2.6)

где – коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи вагона с авторегулятором,

;

кгс.

2.4 Определение коэффициента силы нажатия на тормозные колодки вагона

Тормозная эффективность вагона характеризуется коэффициентом силы нажатия на тормозные колодки вагона:

(2.7)

где - полный вес вагона, кгс,

Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона:

;

кгс;

.

2.5 Оценка обеспеченности поезда тормозами

При оценке обеспеченности поезда тормозами принимаем, что все вагоны, которые имеют ту же осность, что и вагон, расчёт рычажной передачи которого выполнен, обладают рассчитанным , а остальные вагоны имеют «справочные» силы нажатия колодок на оси. Фактический тормозной коэффициент поезда определяется

, (2.8)

где – суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,

(2.9)

здесь - суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава (вагонов), кгс;

– суммарное расчётное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.

Необходимо помнить о том, что в грузовых поездах, следующих по участкам с уклоном до 20 ⁰/₀₀, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчётное нажатие тормозных колодок в расчёт не принимаются, т.е. выражение (2.8) принимает вид:

(2.10)

При определении обеспеченности тормозами грузового поезда с композиционными колодками суммарное расчётное нажатие тормозных колодок состава

, (2.11)

где - единая расчётная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, кгс,

;

- общее число осей всех вагонов в поезде, шт,

кгс.

Фактический тормозной коэффициент поезда по формуле (2.10) равен:

Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и пассажирские поезда должны иметь необходимое тормозное нажатие (иметь соответствующий коэффициент силы нажатия тормозных колодок, отнесённый к 100 тс веса поезда).

Условие обеспеченности поезда тормозами имеет вид:

, (2.12)

где – потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов

Условие (2.12) выполняется.