- •Реферат
- •Оглавление
- •Введение
- •Исходные данные
- •Ответы на контрольные вопросы
- •Расчет механической части тормоза
- •Выбор эффективного нажатия тормозных колодок
- •Расчёт передаточного числа рычажной передачи
- •2.3. Расчёт диаметра тормозного цилиндра и его выбор
- •Тормозные системы и расчёт их параметров
- •Оценка воздушной части тормозной системы и расчёт давлений в тормозных цилиндрах
- •Расчет длины тормозного пути поезда
- •Расчёт тормозного пути по интервалам скорости
- •Определение тормозного пути по номограммам
- •Расчет потребного для поезда тормозного нажатия и ручных тормозов
- •Расчет продольно-динамических усилий в поезде при торможении
- •Расчет производительности компрессоров и газодинамических процессов в тормозной магистрали
- •Оценка общего часового расхода воздуха
- •Расчёт требуемой производительности компрессорной установки и объёма главного резервуара
- •Проверка производительности компрессорной установкиQкоми объема главных резервуаров
- •Расчёт процессов изменения давления сжатого воздуха в тормозной магистрали
- •Список использованных источников
Расчет механической части тормоза
Выбор эффективного нажатия тормозных колодок
Нагрузка от колесной пары на рельс
, (2.1)
где – расчетный вес локомотива.
По данным таблицы 2.1 [1] определим коэффициент сцепления колес с рельсами методом интерполяции
Рисунок 2.1 – Метод интерполяции
, (2.2)
Скоростной коэффициент
, (2.3)
где V – скорость движения V=20 км/ч;
a, e, f – коэффициенты, зависящие от типа тормозных колодок (a=0,6; e=100; f=5).
.
Максимально допустимое по условиям сцепления нажатие тормозной колодки, кН
, (1.4)
где b, c, d – коэффициенты, зависящие от типа тормозных колодок (b=1,6; c=100; d=8).
Расчёт передаточного числа рычажной передачи
Выбор передаточного числа рычажной передачи с учетом длительного торможения на затяжном спуске, когда авторегулятор не может стянуть рычажную передачу, в соответствии с неравенством
, (1.5)
где и– максимальный и дополнительный выход штока поршня за счет упругих деформаций. Примем;
V – объемный износ тормозных колодок. V=250 ;
–площадь тормозной колодки. =442;
–число колодок, действующих на колесную пару. =4;
–зазор между тормозной колодкой и поверхностью катания колеса в отпущенном состоянии тормоза. = 8 мм.
Рисунок 2.2 – Схема тормозной рычажной передачи ВЛ11
Передаточное число:
2.3. Расчёт диаметра тормозного цилиндра и его выбор
Нажатие тормозной колодки:
, (1.6)
где – нагрузка, передаваемая от колесной пары на рельсы, кН;
δ – коэффициент действительных сил нажатия тормозных колодок. δ=0,6.
Требуемое усилие, развиваемое на штоке ТЦ:
, (1.7)
где и– выбранное нажатие на тормозную колодку и их число;
ή – коэффициент силовых потерь рычажной передачи. =0,85.
Усилие отпускной пружины , кН
, (1.8)
где – усилие предварительного натяга, кН (=1,26 кН);
ж1 – жесткость внутренней пружины, кН/мм (=8,7 кН/мм);
1ш – выход штока ТЦ, мм (=125мм).
кН.
Диаметр цилиндра , мм
, (1.9)
где – давление сжатого воздуха в ТЦ, МПа (=0,4 МПа);
–КПД ТЦ (= 0,98).
Округляем величину dц до ближайшего значения серийно выпускаемых: dц = 400 мм.
Окончательное усилие, развиваемое на штоке ТЦ:
, (1.10)
Ожидаемое нажатие на тормозную колодку:
, (1.11)
Коэффициент трения тормозных колодок ϕк:
, (1.12)
Коэффициент действительных сил нажатия тормозных колодок:
, (1.13)
Проверка выполнения условия безъюзового торможения
, (1.14)
По формуле интерполяции находим коэффициент сцепления для V=20км/ч:
15,03 < 28,01 – условие выполняется.
По формуле интерполяции находим коэффициент сцепления для V=100км/ч:
15,03 < 20,7 – условие выполняется.
Тормозные системы и расчёт их параметров
Оценка воздушной части тормозной системы и расчёт давлений в тормозных цилиндрах
На рисунке 3.1 изображена принципиальная схема тормозного оборудования ВЛ11 одной секции, т.к вторая аналогична.
Рисунок 3.1 – Принципиальная схема тормозного оборудования ВЛ11:
1 - регулятор давления АК-11Б; 2 – уравнительный резервуар (20 л); 3 – двухстрелочные манометры; 4 – кран машиниста № 395; 5 – фильтр Э-114; 6 – кран вспомогательного тормоза № 254; 7 – блокировочное устройство № 367; 8 – клапан автостопа № 150; 9 – пневматический выключатель управления ПВУ-2; 10 – пневматический выключатель ПВУ-7; 11 - запасный резервуар (55 л); 12 – воздухораспределитель № 483; 13 – электропневматический вентиль ВВ-1414; 14 – электроблокировочный клапан КЭ-44 или Э-104Б; 15 – дроссель с отверстием диаметром 0,7-0,8 мм; 16 – предохранительный клапан; 17 – переключательный клапан 3ПК; 18 – электропневматический клапан КП-53; 19, 25 – редуктор № 348; 20 – компрессор КТ6Эл; 21 – главные резервуары (250 л); 22 – концевой кран № 190; 23 – соединительный рукав Р17; 24 – тормозные цилиндры; 26 – обратный клапан Э-175; 27 – запасные резервуары (50 л); 28 – реле давления № 302; 29 – магистраль вспомогательного тормоза; 30 – питательная магистраль; 31 – тормозная магистраль
Таблица 5 – Спецификация тормозного оборудования электровоза ВЛ11
№ |
Наименование оборудования |
Обозначение |
1 |
Устройство блокировки тормозов 367.00 |
АБТ |
2 |
Кран запорно-регулировочный КрЗОВ 520.50210 |
ВК1, ВК2 |
3 |
Воздухораспределитель 483.000 |
ВР |
4 |
Пневматические выключатели управления соответственно ПВУ-3, ПВУ-4, ПВУ-7, ПВУ-7-04, АВУ-7-03, ПВУ-2 |
ВУП1...ВУП6 |
5 |
Датчик пневмоэлектрический 518.000 ТУ 4-5-272-72 |
ДПЭ |
6 |
Дроссель 0,7 – 0,8мм |
ДР1 |
7 |
Дроссель 0,5 мм |
ДР2 – ДР5 |
8 |
Камера 295.001 |
КВР |
9 |
Кран вспомогательного тормоза 254 |
КВТ |
10 |
Компрессор КТ6-Эл ТУ 34-38-10985-85 |
КМ1 |
11 |
Компрессор КБ-1В ТУ 27-07-324-77 |
КМ2 |
12 |
Кран 1 – 1 (усл."№ 4200) |
КН1 – КН13 |
13 |
Кран 1 – 2 (усл. № 383) |
КН15– КН32 |
14 |
Кран 1 – 3 (усл. № 379) |
КН33 – КН41, КН48 |
15 |
Кран 1 – 6 (усл. № 377) |
КН42, КН43, КН47, КН51 |
16 |
Кран 3 – 1 (усл. № 114) |
КН46 |
Продолжение таблицы 5
17 |
Кран концевой 190 |
КНК1 – КНК6 |
18 |
Клапан 1 – 8 (усл. № Э – 155) |
К01, К08 |
19 |
Клапан 1 — 2 (усл. № Э – 175) |
К02 – К05, К07 |
20 |
Клапан 2 – 2 (усл. № Э – 216) |
КП1 – КП4 |
21 |
Клапан песочницы КП-51 |
КПП |
22 |
Клапан 5 – 1 (усл. № ЗПК) |
КПР1-КПР4 |
23 |
Клапан сигнала КС-52 |
КПС |
24 |
Редуктор 348 с кронштейном Э-117 на давление соответственно 0,2 – 0,25МПа; 0,6 – 0,65МПа; 0,2 – 25МПа; 0,5 МПа |
КР1 – КР4 |
25 |
Кран машиниста с контроллером 395.000.3 |
КРМ |
26 |
Клапан электроблокировочный КПЭ-99-02 |
КЭБ |
27 |
Вентиль электромагнитный токоприемника ЭВТ-54 |
КЭП1 |
28 |
Клапан электропневматический КП – 36 |
КЭП2 – КЭП9 |
29 |
Клапан продувки КП – 110А |
КЭП10, КЭП11, КЭП14 |
30 |
Клапан электропневматический ЭПК – 150И ТУ24-5-176-70 |
КЭП13 |
31 |
Манометр МП 100161,5 |
МН1, МН2 |
32 |
Манометр МП 100101,5 |
МН3 – МН9 |
33 |
Пневматическая блокировка ПБ-03-02А, ПБ-33-02Б |
ПБЛ1, ПБЛ2 |
Окончание таблицы 5
34 |
Ревун ТС – 22 |
РВН |
35 |
Регулятор давления АК – 11Б |
РГД1 |
36 |
Реле давления 304.002 |
РД1, РД2 |
37 |
Резервуар главный V=250 л |
РС1 – РС4 |
38 |
Резервуар запасный V=55 л |
РС5 – РС8 |
39 |
Резервуар уравнительный V=20 л |
РС9 |
40 |
Рукав Р17 |
РУ1 –РУ6 |
41 |
Рукав Р11 ГОСТ 2593 – 82 |
РУ7 – РУ8 |
42 |
Рукав Р23 |
РУ9, РУ10 |
43 |
Рукав 1220 – 16 |
РУ11 – РУ15 |
44 |
Трубка ПВД25 техническая |
РУ16 |
45 |
Рукав 3250 |
РУ17 – РУ24 |
46 |
Масловлагоотделитель |
МВО |
47 |
Стеклоочиститель СЛ – 440Б |
СОЛ1, СОЛ2 |
48 |
Сигнализатор отпуска тормоза |
СОТ1, СОТ3 |
49 |
Фильтр контакторный Э114.00.000 |
Ф1 – Ф10 |
50 |
Форсунка песочницы |
ФП1 – ФП8 |
51 |
Тормозной цилиндр 10 усл. № 510Б |
Ц1 – Ц6 |
52 |
Трубы соответственно, мм: 48X3,5; 42X3,5; 34X3,5; 27X3,5; 22X3,5; 13x2,5; 18X1; МЗ – М10Х1; 60X3,5. |
1 – 10 |
Каждая секция электровоза имеет комплект тормозного и пневматического оборудования, обеспечивающий возможность как автономной работы секции, так и при формировании двух- и трёхсекционных электровозов, а также двух электровозов, управляемых по системе многих единиц.
Схемой предусмотрено автоматическое торможение в случае обрыва или расцепа межсекционных рукавов.
Источником сжатого воздуха на электровозе являются два компрессора 11 типа КТ-6Эл, установленные по одному на каждой секции. Наличие двух компрессоров гарантирует надежную работу электровоза, т.к. при неисправности одного из них предусмотрена работа с питанием от неповрежденного компрессора. Всасываемый компрессором воздух очищается от пыли фильтрами, установленными на компрессоре. Каждый из компрессоров нагнетает воздух в свою группу главных резервуаров (ГР) 16 вместимостью 250 л каждый, до установленного верхнего предельного давления 0,9 МПа, а затем автоматически отключается регулятором давления 18 и вновь запускается, когда давление в ГР падает до 0,75 МПа.
Из питательной магистрали (ПМ) через кран машиниста (КМ) 5 воздух поступает в тормозную магистраль (ТМ) электровоза, которая также, как и питательная, проходит вдоль всего электровоза заканчивается концевыми кранами 20 и соединительными рукавами 3. Давление в ТМ регулируют поворотом головки редукционного клапана КМ. В поездном положении ручки КМ давление в ТМ должно быть 0,53..0,55 МПа, а на крутых затяжных спусках крутизной 0,018 и более – 0,60..0,65 МПа.
Под КМ в обеих кабинах установлены устройства блокировки тормозов (АБТ) 8, обеспечивающие правильное включение тормозной системы электровоза при смене машинистом кабины управления (отключение КМ и вспомогательного тормоза (КВТ) 6 в нерабочей кабине с разрывом контакта электрической цепи управления электровозом и включение их в рабочей кабине). При переходе из одной кабины в другую поворот рукоятки АБТ и ее снятие в нерабочей кабине возможны только после того, как будет приведен в действие автоматический тормоз электровоза, после чего той же рукояткой включают АБТ в рабочей кабине.
На островках ТМ в каждой секции электровоза установлены воздухораспределители (ВР) 13. Каждый ВР связан со своим запасным резервуаром (ЗР) 14 и трубопроводом к реле давления 17. При торможении КВТ сжатый воздух из ПМ, пройдя через редуктор 19, поступает к реле давления и далее к соответствующим тормозным цилиндрам (ТЦ) 15. Разобщительный кран 21 предназначен для отключения реле давления или группы ТЦ только при их неисправности. Давление сжатого воздуха, поступающего к реле давления и ЗР, контролируют по манометру 2.
При торможении КМ происходит снижение давления в ТМ. При этом приводятся в действие ВР, и сжатый воздух из ЗР через реле давления, которые открывают доступ воздуху из ПМ в магистрали ТЦ. Происходит торможение поезда.
При отпуске тормозов поезда КМ воздухораспределители, снижая давление воздуха, подводимого к реле давления, приводят их в действие, и воздух из ТЦ выпускается в атмосферу. Происходит полный или ступенчатый отпуск тормозов.
Кроме автоматического тормоза, электровоз имеет вспомогательный тормоз, который применяется при следовании одиночного электровоза и маневровой работе. При торможении краном вспомогательного тормоза воздух из ПМ, пройдя через магистраль вспомогательного тормоза, поступает к реле давления, который пропускает сжатый воздух из ПМ к ТЦ. Перестановкой ручки КВТ из поездного положения в соответствующее тормозное положение и обратно можно получить любые, возможные для крана ступени торможения.
На электровозе применяется два вида торможения: электрическое (рекуперативное) и пневматическое. Одновременное действие обоих видов торможения недопустимо, т.к. это привести к заклиниванию колесных пар. Блокирование рекуперативного и воздушного торможения осуществляется электроблокировочным клапаном и пневматическим выключателем управления. В случае срыва рекуперативного торможения предусмотрено устройство автоматического торможения независимо от положения ручки КМ. Схемой предусмотрена возможность торможения КВТ при рекуперативном торможении.
В случае обрыва межсекционных рукавов, утечке воздуха из главных магистралей используется сжатый воздух ЗР, который поступает из ПМ.
Минимальный объем ЗР, приходящегося на один ТЦ Vзр, м3
Vзр= 0,78Fц, (3.1)
где Fц – площадь поршня ТЦ, м2
(3.2)
Выбираем объём ЗР из типовых резервуаров, выпускаемых промышленными предприятиями: Vзр = 0,100 м3.
Объем рабочего пространства ТЦ:
(3.3)
Качественная оценка правильности выбора диаметра ТЦ и объема ЗР для грузовых неистощимых тормозов выполняется по допускаемой минимальной величине давления в ЗР после ПСТ (0,5 МПа) в соответствии с выражением
, (3.4)
где Рат – атмосферное давление, МПа (Рат = 0,1 МПа);
Vвр – объем вредного пространства ТЦ, заполненный при отпущенном тормозе атмосферным воздухом (Vвр = 0,002 м3);
Рвр – давление ЗР, МПа.
0,451 < 0,5 – диаметр ТЦ и объём ЗР выбраны правильно.
Абсолютное давление в ТЦ Рц, МПа вместе со скачком начального давления, в зависимости от режима торможения и глубины разрядки ТМ (от 0,03 до 0,17 МПа), находится из выражений:
– при порожнем режиме
Рц.пор = 0.405(0.15·Pм + 2.4ΔPм - 0.115), (3.5)
Рц.пор = 0,405(0,15·0,65+2,4ΔPм - 0,115)= -0,00709 + 0,972 ΔPм.
– при среднем режиме
Рц. ср = 0.92(0.15·Pм + 2.4ΔPм - 0.13), (3.6)
Рц. ср = 0.92(0.15·0,65 + 2.4ΔPм - 0.13)= -0,0299+2,208 ΔPм.
– при груженом режиме
Рц. гр = 1,64(0.15·Pм + 2.4ΔPм - 0.15), (3.7)
Рц. гр = 1,64(0.15·0,65 + 2.4ΔPм - 0.15)= -0,0861+3,936 ΔPм.
Таблица 6 – Зависимость давления в ТЦ от ΔPм
ΔPм, МПа |
0,03 |
0,065 |
0,1 |
0,135 |
0,17 |
Рц.пор, Мпа |
0,022 |
0,056 |
0,09 |
0,124 |
0,158 |
Рц. ср, Мпа |
0,036 |
0,114 |
0,191 |
0,268 |
0,345 |
Рц. гр, Мпа |
0,032 |
0,17 |
0,308 |
0,445 |
0,583 |
Рисунок 3.2 – Зависимость давления в ТЦ от ΔPм