ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВПО УрГУПС)
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по учебной работе
_____________ Е.А. Малыгин
«_____» ______________ 2012
РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ И УСТРОЙСТВ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
ТОРМОЗОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Методические рекомендации по выполнению курсовой работы
по дисциплинам:
«Безопасность движения и автоматические тормоза»,
«Автоматические тормоза вагонов»,
«Автоматические тормоза подвижного состава»,
«Организация обеспечения безопасности движения и автоматические тормоза»
для студентов всех форм обучения специальностей 190303, 190302, 190702, 190300,
а также направления 190100 "Наземные транспортно-технологические комплексы"
Екатеринбург
2012
0
Методические рекомендации составлены на основании:
– Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования и требований к обязательному минимуму содержания и уровню подго-
товки специалиста по специальности 190303 – «Электрический транспорт желез-
ных дорог», квалификация «Инженер путей сообщения»;
– Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования и требований к обязательному минимуму содержания и уровню подго-
товки специалиста по специальности 190302 – «Вагоны», квалификация «Инженер
путей сообщения»;
– Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования и требований к обязательному минимуму содержания и уровню подго-
товки специалиста по специальности 190702 «Организация и безопасность движе-
ния», квалификация – инженер по организации и управлению на транспорте.
– Федерального государственного образовательного стандарта высшего про-
фессионального образования и требований к обязательному минимуму содержания
и уровню подготовки специалиста по специальности 190300 – «Подвижной состав
железных дорог», квалификация «Специалист»;
– Федерального государственного образовательного стандарта высшего про-
фессионального образования и требований к обязательному минимуму содержания
и уровню подготовки бакалавра по направлению 190100 – «Наземные транспортно-
технологические комплексы», квалификация «Бакалавр».
Методические рекомендации обсуждены на заседании кафедры «Электриче-
ская тяга» 04 апреля 2012 года, протокол № 7.
Декан ЭМ факультета, к.т.н., доцент
И.С. Цихалевский
Заведующий каф. «Электрическая тяга»,
к.т.н., доцент
Н.О. Фролов
Разработчик:
Профессор каф. «Электрическая тяга», д.т.н.
В.Р. Асадченко
Рецензент:
Старший научный сотрудник
Уральского отделения ОАО «ВНИИЖТ», к.т.н.
А.Н. Антропов
1
Содержание
Введение..................................................................................................................... 3
1 Контрольные вопросы ........................................................................................ 5
1.1 Кран машиниста № 394 ………………………………………………………… …5
1.2 Кран вспомогательного тормоза локомотива №254………………………...5
1.3 Воздухораспределитель № 483....................................................................... .6
1.4 Воздухораспределитель № 292 ...................................................................... .6
1.5 Электропневматические тормоза (двухпроводный ЭПТ)............................ .7
1.6 АЛСН с автостопом ЭПК-150 И.................................................................... .7
1.7 Авторежим № 265 и противоюзные устройства.......................................... .8
1.8 Общие вопросы ............................................................................................... .8
2 Расчет механической части тормоза................................................................. . 9
2.1 Общие сведения и рекомендации для выполнения расчетов ...................... .9
2.2 Выбор эффективного нажатия тормозных колодок……………………… 11
2.3 Расчет передаточного числа рычажной передачи…………………………16
2.4 Расчет диаметра тормозного цилиндра и его выбор………………………18
3 Тормозные системы и расчет их параметров……………………………….26
3.1 Принципиальная пневматическая схема тормозного оборудования
транспортного средства…………………………………………………… 26
3.2 Расчет давлений в тормозных цилиндрах………………………………… 26
3.3 Расчет тормозных параметров подвижного состава при регулировании
сил нажатия тормозных колодок…………………………………………. 28
4 Расчет длины тормозного пути поезда ............................................................. 31
4.1 Расчет тормозного пути по интервалам скорости ........................................ 31
4.2 Расчет тормозного пути по интервалам времени ......................................... 39
4.3 Определение тормозного пути по номограммам......................................... 40
4.4 Расчет потребного для поезда тормозного нажатия и ручных тормозов.... 41
4.5 Оценка степени использования сцепления ………………………………. 43
5 Расчет тепловых режимов при торможении…………..………………… …48
5.1 Расчет теплового режима и износа тормозных колодок…………………..48
5.2 Расчеты заклиненного состояния колесных пар………………………….. 51
5.3 Расчет температуры на поверхности трения………………………………56
6 Расчет продольно-динамических усилий в поезде при торможении .......... 60
7 Расчет производительности компрессоров и газодинамических
процессов тормозной магистрали…………………………………………… 62
8 Расчет элементов тормозных систем………..……………………………… 69
8.1 Расчет резиновых диафрагм, клапанов, пружин…………………………..69
8.2 Расчет калиброванных отверстий………………………………………….71
Заключение................................................................................................................ 73
Библиографический список……………………………………………………..74
2
Введение
Учебное пособие предназначено для оказания методической помощи студен-
там при расчете тормозных систем, их устройств и процессов, протекающих при
торможении и отпуске. Кроме известных приведены новые аналитические выраже-
ния, позволяющие глубже изучить определенный процесс или зависимость.
Прежде, чем приступить к выполнению расчетов соответствующего раздела,
необходимо по рекомендованной в конце пособия литературе изучить принцип дей-
ствия тормозных устройств и процессы, протекающие в них, для понимания сути
проводимых вычислений. С этой целью в первой части пособия предлагается отве-
тить на ряд контрольных вопросов по основным тормозным приборам.
При оформлении результатов работы обязательно соблюдение требований
ГОСТов и ЕСКД.
В первой части пособия необходимо ответить на 10 контрольных вопросов.
Во втором разделе требуется выполнить расчет механической части тормоза,
который включает:
– определение допустимого по условиям сцепления колеса с рельсом нажатия
тормозной колодки;
– расчет передаточного числа тормозной рычажной передачи;
– выбор тормозного цилиндра и проверку правильности расчетов.
В третьей части работы предлагается изучить пневматическую схему тормоз-
ного оборудования транспортного средства, выполнить расчеты давления воздуха в
тормозных цилиндрах и объема запасных резервуаров при соответствующем типе
воздухораспределителя и авторежима.
Следующий, четвертый, этап пособия посвящен расчету длины тормозного
пути поезда методами численного интегрирования уравнения движения поезда по
интервалам скорости, времени и номограммам, а также построению соответствую-
щих графических зависимостей. Кроме этого, в нем производится расчет потребно-
го для поезда тормозного нажатия и ручных тормозов.
В пятом разделе приведены методики оценки тепловых режимов тормозных
колодок и колес и расчет их износа при торможении.
В шестом и седьмом разделах выполняются расчеты продольно-
динамических реакций в поезде при торможении, производительности компрессор-
ной установки локомотива и объема главного резервуара, а также газодинамиче-
ских процессов в тормозной магистрали.
В восьмой части пособия приведены методики расчета элементов тормозных
систем и калиброванных отверстий.
К графической части работы относятся: схема рычажной тормозной переда-
чи, принципиальная пневматическая схема тормозного оборудования транспортного
средства, графики давлений в тормозных цилиндрах и коэффициентов нажатий
тормозных колодок, зависимости длин тормозных путей поезда и удельных сил от
скорости торможения, номограммы длин тормозных путей, а также процессы из-
менения давления в тормозной магистрали и другие, рекомендованные в разделах
пособия, по результатам расчетов.
3
В основном разделы учебного пособия являются самостоятельной частью ра-
боты и выполняются в соответствии с вариантом, заданным в таблицах после мето-
дических рекомендаций по его расчету, или контрольных вопросов. Это позволяет
по выбору преподавателя сформировать учебный материал различной степени
сложности соответствующий, например, дипломному, курсовому проекту, курсовой
или контрольной работе. При этом тексты заданий на выполнение расчетов выде-
лены в разделах курсивом.
В пособии использованы следующие, принятые в технической литературе со-
кращения:
ТМ - тормозная магистраль;
КМ - поездной кран машиниста;
УР - уравнительный резервуар;
КВТ - кран вспомогательного тормоза локомотива;
ВР - воздухораспределитель;
ЭВР - электровоздухораспределитель;
ЭПТ - электропневматический тормоз;
ЭТ - экстренное торможение;
ПСТ - полное служебное торможение;
АС - автостопное торможение;
ТЦ - тормозной цилиндр;
ЗР - запасный резервуар;
ГР - главный резервуар;
АР - авторежим;
ПЮ - противоюзное устройство;
АЛС - автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного
действия;
ЭПК - электропневматический клапан автостопа;
Ч - чугунные тормозные колодки;
К - композиционные тормозные колодки;
РП - рычажная передача.
4