Тема 1 Классификация тормозов и процессы торможения

Занятие 1 Назначение тормозов и их значение для обеспечения безопасности движения. Основы торможения: образование тормозной силы, понятие о коэффициентах трения и сцепления, о действительном и расчетном тормозном нажатии. Тормозной путь и его элементы. Классификация тормозов. Тормозные процессы. Требования ПТЭ к тормозам.

Как известно из механики, для приведения в движение какого-либо тела к нему необходимо приложить внешнюю силу, по величине превосходящую силы сопротивления движению! Чтобы привести поезд в движение, также необходимо приложить внешнюю силу, которая была бы способна преодолеть силы сопротивления его движению. Такой силой является сила тяги локомотива. По мере возрастания силы тяги преодолеваются силы сопротивления и поезд приходит в движение. Скорость поезда увеличивается, его кинетическая энергия растёт пропорционально массе поезда и квадрату его скорости. Когда будет снят тяговый режим на локомотиве, поезд будет продолжать движение благодаря накопленной кинетической энергии. При этом скорость его будет уменьшаться из-за воздействия сил сопротивления движению – сопротивление воздушной среды, трения шеек осей в подшипниках, сопротивления качению колёсных пар, трения гребней кол. пар о рельсы, дополнительного сопротивления от кривых пути и др. Все эти силы невелики и погашение кинетической энергии поезда будет происходить медленно и он остановится, пройдя большое расстояние. Пройденное расстояние будет ещё больше, если поезд перейдёт с площадки на спуск, на котором он получит дополнительное ускорение от уклона.Если не увеличить искусственно силусопротивления движению, которая способна погасить накопленную в поезде кинетическую энергию, то остановить поезд не представляется возможным. Понятно, что если на перегоне находятся одновременно 2 – 3 поезда, движущиеся друг за другом без тормозов – последствия непредсказуемы. Совершенно очевидно, что одновременно с возникновением движения появилась необходимость в создании различных тормозных средств, предназначенных для искусственного увеличения сил сопротивления движению, регулирования скорости движения и остановки подвижного состава. Пассажирский поезд. Движущийся по площадке со скоростью 120км/час можно остановить на тормозном пути, равном 800-900м на ЭПТ, т.е. на расстоянии, примерно в 14 раз меньшем, чем расстояние, проходимое поездом при воздействии на него только сил сопротивления движению. Очевидно значениетормозов в обеспечении безопасности движения поездов, увеличения провозной и пропускной способности Ж.Д. и повышения скоростей движения. Первый поезд из пяти гружёных вагонов, который со скоростью около 8 км/час в 1804г. в Англии провёл паровоз Ричарда Тревитика, был оборудован ручными тормозами. Такие же тормоза с деревянными колодками и специальными людьми – тормозильщиками применялись и на первых отечественных железных дорогах: Нижнетагильской (1834г.) и Петербург – Царское село (1837г.)

В1847г. предложены автоматические непрерывные тормоза (автоматическими считаются тормоза, срабатывающие при обрыве поезда, непрерывными – тормоза, связанные в единую систему и управляемые с одного пульта). Первые тормоза были механическими. Они управлялись с помощью натянутого вдоль поезда троса ( был применён на Николаевской «Октябрьской» железной дороге в 1843 – 1851гг., отличались громоздкостью и не были приспособлены для работы в длинных поездах. В 1869г появился первый неавтоматический тормоз, действующий при помощи сжатого воздуха: вдоль поезда проходил воздухопровод, к которому на каждом вагоне подключался тормозной цилиндр. Впуском сжатого воздуха в воздухопровод из ГР через 3-х ходовой кран производилось торможение, а выпуском – отпуск. Этот тормоз был неавтоматическим,т.к. при разъединении рукавов воздух уходил из ТЦ в Атм. В 1872г Вестингауз изобрёл автоматический воздушный тормоз – на каждом вагоне появился воздухораспределитель и воздушный резервуар(ЗР). Опыты применения воздушных тормозов производились в России. В 1923г на МТЗ были изготовлены первые ВР-ли Ф.П.Казанцева. Эти ВР-ли показали при испытаниях преимущества перед другими европейскими и американскими воздухораспределителями. В 1932г на смену ВР-ям Казанцева пришли ВР-ли И.К.Матросова №320 – изготовлявшийся до1953 года. В 1953г был начат выпуск ВР-ля №135, в 1959г – воздухораспределителя №270-002, в1967г - №270-005 и с 1977г – ВР№483-000.

Классификация автотормозов:

На подвижном составе ЖД Российской федерации применяются 5 типов тормозов:

1.стояночные (ручные) – оборудуются локомотивы, пассажирские вагоны и 10% грузовых вагонов;

2.пневматические тормоза – оснащён весь подвижной состав ЖД с использованием сжатого воздуха давлением 9атм. на локомотивах и 4,5 – 5,8атм. на вагонах;

3.электропневматические(ЭПТ) – оборудуются пассажирские локомотивы, МВПС, дизель-поезда;

4.электрические тормоза – реостатные, рекуперативные, реостатно-рекуперативные – оборудуются отдельные серии электровозов, тепловозов и МВПС;

5.магнито-рельсовые тормоза (фрикционные, на вихревых токах) – оборудуются высокоскоростные поезда ЭР-200 и РТ-200.

Основнымтормозом на подвижном составе является пневматический.

Пневматические тормоза подразделяются на:

1.автоматические и 2.неавтоматические,а также на пассажирские– с быстрыми тормозными процессами и грузовые – с замедленными тормозными процессами.

Автоматические тормоза – при любом разрыве ТМ, открытии стоп-крана (т.е. происходит снижение давления в ТМ) – происходит затормаживание состава без ведома машиниста.

Неавтоматические тормоза – наоборот, приходят в действие при повышении давлениявТМ, апри снижении давления в ТМ – происходитотпусктормоза.

Работа автоматических тормозов разделяется на следующие процессы:

1.Зарядка – ТМ и ЗР под каждой единицей подвижного состава заполняется сжатым воздухом – РКМ(ручка крана машиниста) находится в I-ом пол. для ускоренной зарядки и после переводится во II положение.

2.Торможение- снижается давление в ТМ (РКМ вV или VI пол.), ВР-ль срабатывает на торможение и соединяет ЗР с ТЦ-ом. Приводится в действие ТРП и тормозные колодки прижимаются к колесу.

3.Перекрыша – после торможения (РКМ из V переводится в IV или III пол.) давление в ТЦ и в ТМ не должно изменяться.

4.Отпуск – давление в ТМ повышается -(РКМ из III или IV пол. переводится в I пол. и далее во II пол.), ВР-ли срабатывают на отпуск и соединяют ТЦ с Атм., и происходит подзарядка ЗР из ТМ.

Тема 2. 4 часа. Основы теории торможения.

Занятие-2. Процесс образования тормозной силы. Коэфф. трения и сцепления; их зависимость от различных факторов. Сила сцепления колеса с рельсом.

§2, §3—Крыловы В.И. и В.В. §1.1—Пархомов В.Т.

При нажатии тормозных колодок с силой К- возникает сила трения Вк=φкК,где φк-коэфф. трения между колодкой и колесом. Сила трения Вкпередаётся в точку контакта колеса с рельсом.

Колесо с силой С1,численно равной Вктолкает рельс в сторону движения. Т.к. рельс закреплён, то возникает сила С,равная силе С1, но противоположного направления. Сила С и есть тормозная сила, с которой путь воздействует на колесо.

Т.к. С = С1,а С1=Вк,то С=φкК—тормозная сила. Тормозная сила есть произведение коэфф. трения на силу нажатия К.

Коэффициент трения φк зависит от:

1.Материала колодок- при однородных материалах кофф. больше, при разнородных-меньше.

2.От скорости (рис. 2) –чем ниже скорость, тем φк больше. (Заклинивание кол. пар происходит в основном при маленьких скоростях).

3.От силы нажатия К-(зависит от Q-(нетто).

4.От метеорологических условий, (иней, лёд, дождь, торфяная пыль и т.п; т.е. зависит от сцепления колеса с рельсом).

Коэфф. сцепления ψ-показывает, какую часть от весовой нагрузки Q колеса на рельс составляет сила сцепления Ссц, т.е. Ссц=Qψ -сила сцепления колеса с рельсом.

Коэффициент сцепления ψ зависит от:

1.Метеорологических условий – (иней, лёд, дождь, торфяная пыль и т.п.) - ψ резко уменьшается.

2.При увеличении нагрузки колеса на рельс ( ψ=Ссц:Q) коэфф. ψ уменьшается.

3.При увеличении скорости – коэфф. ψуменьшается.

φк= 0,04 – 0,32. ψ= 0,07 – 0,2

Для увеличения ψ применяют подачу песка под колёса, при этом ψ увеличивается до 0,2.

Композиционные колодки (рис. № 2) имеют коэфф. φк больше. Чем чугунные при высоких скоростях. Композиционные колодки в 3 раза медленнее изнашиваются, чем чугунные, но также имеют недостатки: 1. плохо отводят тепло от бандажа при торможении, поэтому на локомотивах не применяются; 2. при скоростях до 40 км. в час и при минусовой температуре и снегопадах – тормозить нужно раньше, т.к. действительный φк композиционная колодка даёт в разогретом состоянии.

Занятие 3. Действительное и расчетное тормозное нажатие.

§4 – §6, §82 – Крыловы; §1.1 – §1.3 Пархомов В.Т; Стр. 56 – 73 –БМЛ Посмитюха; прил.№ 2/ инстр. 277.

Если сила трения торм. Колодок превышает силу сцепления колёс с рельсами, т.е. C>Cсц, то происходит заклинивание кол. пар.

Действительное и расчетное тормозн. нажатие. Условие незаклинивания кол. пар. ( §4 и §6 Крыловы). §1.1 – §1.3 Пархомов В.Т., Стр. 56 – 73 Посмитюха – БМЛ., прил. 2/инстр.277.

Действительная сила нажатия на одну колодку зависит от многих факторов:

1. параметры ТРП; 2. давление в ТЦ; 3. параметры ТЦ; 4. параметры авторегуляторов и авторежимов и т.д., т.е. действительное тормозное нажатие всего поезда подсчитать довольно сложно, поэтому тормозн. нажатие поезда определяют методом приведения, при котором действительные величины φк и ψ заменяют расчётными. В инструкциях указываются расчётные силы нажатия тормозн. колодок в т.с., а не действительные. --- табл.3 и 4/ инстр. 277.

Если Вт=φкК, а Всц=Рψ, то ( Вт<Всц) – условие незаклинивания кол. пар.