Введение

Развитие железнодорожного транспорта происходит быстрыми темпами. В настоящее время достигнуты высокие скорости движения пассажирских поездов на западноевропейских железных дорогах. Планируется повышение скоростей на Белорусской железной дороге и дорогах России. В связи с этим повышаются требования к тормозам железнодорожного подвижного состава. Эффективность тормозов напрямую оказывает влияние не только на безопасность движения, но и на провозную и пропускную способность железных дорог.

Тормозное оборудование подвижного состава должно нормально работать в условиях сложных процессов, происходящих в движущемся поезде (сухое трение тормозных колодок с преобразованием механической энергии в тепловую, газодинамические процессы в тормозной магистрали, качение колес по рельсам в условиях предельного использования сил сцепления, взаимодействия вагонов между собой с появлением значительных продольных сил и др.).

Автотормозная техника является одним из важнейших элементов железнодорожного транспорта, от уровня развития и состояния этой техники в значительной мере зависит провозная способность дорог и безопасность движения поездов.

Для обеспечения бесперебойного действия автотормозной техники подвижного состава в сложных метеорологических условиях и при большой грузонапряженности много делают работники контрольных пунктов автотормозов и автоматных отделений локомотивных депо, постоянно совершенствуя технологию ремонта тормозного оборудования, обеспечивая высокую надежность и устойчивость его действия в поездах.

В современных условиях эксплуатации и на ближайшую перспективу особое значение приобретает автоматизация обслуживания различных узлов тормозной системы, приспособление ее для дистанционного управления с автомашинистом и другими устройствами.

В данном курсовом проекте спроектировано тормозное оборудование для 4-осного пассажирского вагона с двухсторонним нажатием колодок.

1 Определение потребной тормозной силы

Тормозной путь – это расстояние, проходимое поездом с момента перевода ручки крана машиниста в тормозное положение до полной остановки поезда.

Движение тормозящего поезда рассматривается как движение массы, сосредоточенной в центре тяжести. Полагают, что и тормозная сила B_Т приложена в центре тяжести поезда. Возрастание тормозной силы в период наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом условно заменяют мгновенным скачком до максимальной величины по истечении времени t_пподготовки тормозов к действию. В соответствии с этим тормозной путь S поезда при экстренном торможении подразделяется на путь, проходимый за время подготовки тормозов S_П и действительный тормозной путь S_Д

(1.1)

где S_П – путь, проходимый поездом за время подготовки тормозов, м;

S_Д – действительный тормозной путь, м.

Сущность процесса торможения поезда при движении на площадке заключается в гашении кинетической энергии, величина которой определяется по формуле

(1.2)

где Э – кинетическая энергия, Дж;

М – масса поезда, кг;

V_Н – скорость которой обладал поезд к началу торможения, м/с;

V_Н+1 – скорость поезда после торможения, м/с;

γ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс в поезде (колесные пары вагонов и локомотивов, роторы электромашин, связанных с колесными парами и т.д.)

Погашенная при торможении энергия вращающихся масс также может быть рассчитана по формуле

(1.3)

где I_pi − полярный момент инерции i-й вращающейся детали, кг∙м²;

ω_i – угловая скорость вращения i-й детали в начале торможения, с^-1.

Силы сопротивления движению вместе с тормозными силами на расстоянии действительного тормозного пути гасят накопленную энергию, рассевая ее в окружающее пространство в виде тепла.

Для процесса остановочного торможения поезда можно записать равенство

(1.4)

где W₀ – основное сопротивление движению поезда, складывающееся из сопротивления движения вагонов W₀^" и локомотива W₀^' , Н;

В_Т – потребная тормозная сила, Н;

В_i – замедляющее или ускоряющее усилие от действия силы тяжести при движении по уклону, Н; В_i=10^-2iM ;

S_Д – действительная тормозной путь ( на протяжении которого действовала тормозная сила), м;

i – уклон пути (со знаком «+» на подъеме, со знаком «-» на спуске), ‰.

При выборе тормозной системы для единицы подвижного состава обычно руководствуются заданной длинной тормозного пути или величиной наибольшего допускаемого замедления поезда. Для высоких скоростей движения проверяется величина возникающих продольно-динамических усилий при торможении и тепловая нагруженность фрикционных узлов тормоза.

Тормозные расчеты ведут с использованием удельных тормозных сил и сил сопротивления движению, поэтому, разделив обе части уравнения (1.5) на массу поезда в тоннах , приведем его к виду

(1.5)

где w₀ – удельное сопротивление движению поезда, Н/т;

b_Т – потребная удельная тормозная сила, Н/т;

b_i – удельное сопротивление от уклона пути, Н/т; b_i=10i.

Время подготовки тормозов к действию при следовании поезда c пневматическими тормозами

(1.6)

Полный тормозной путь поезда

(1.7)

Среднее значение основного удельного сопротивления движению при пассажирского вагона

(1.8)

Н/Т

Удельное сопротивление от уклона пути

Решив квадратное уравнение (1.7), определяем удельную тормозную силу вагона, потребную для остановки поезда на тормозном пути S. Для упрощения расчетов приведем уравнение (1.7) к виду

,

где

(1.8)

(1.9)

Тогда

(1.10)

Получаем

;

;

Н/Т

Удельная тормозная сила по расчетному замедлению м/с²

(1.11)

Н/Т

Максимальное значение удельной тормозной силы по наибольшему допускаемому замедлению м/с²

Н/Т