Реферат Расчетно-пояснительная записка

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Классификация ……………………………………………… …

2. Актуальность темы……………………………………………

3.Цели и задачи ………………………………………………

4.Состояние вопроса ……………………………………………….

4.1.Обзор теоретических работ по исследованию устройств торможения электровозов………………………………

4.2. Системы торможения электровозов ……………………………

5.Экономико-материальная модель тормозных характеристик электровоза

Выводы

Библиография

Реферат

Расчетно-пояснительная записка;

Стр.30, рис7., табл.1, источников,

Объект изучения – Исследование тормозных устройств и процессов торможения электровозов.

Цель работы: провести анализ исследования тормозных устройств и процессов торможения электровозов .

Методы выполнения работы: изучение учебной, научной литературы и лекционного материала.

В процессе выполнения научно-учебной работы изучены статьи ученых и инженеров, занимающихся изучением вероятностных методов расчета в транспортных установках.

В результате выполнения данной работы были получены расчетные схемы, сформированы выводы по исследованию тормозных устройств и процессов торможения электровозов.

ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА, ПРОЦЕССЫ ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА,

КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ,

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ТОРМОЖЕНИЯ.

Введение

Уголь в Украине является основным энергоносителем, поэтому от работы угольной промышленности зависит состояние экономики государства. Поскольку основным источником энергии для питания шахтных машин и механизмов служит электрическая энергия, то одним из ключевых условий выполнения данной Программы является замена на предприятиях физически и морально устаревшего электрооборудования новым. При этом большое значение имеют: соблюдение сроков поставки, качество и стоимость электрооборудования.

Рельсовый транспорт имеет важное значение в подземных грузоперевозках на шахтах Донецкого бассейна, обеспечивает доставку свыше 80% всех грузов по главным откаточным выработкам. За последние годы было проведено значительное перевооружение в техническом плане, усовершенствование и широкое внедрение нового рельсового транспорта.

Новые средства рельсового транспорта позволят повысить производительность труда при перевозке примерно в 1,2 раза, обеспечить работу в режиме поточной технологии, сократить уровень ручного труда.

Транспорт в данной отрасли играет одну из основных ролей, потому что, без электровозов, погрузочных машин и другого транспорта уголь не будет доставлен на поверхность шахты и к конечному потребителю.

В шахтном транспорте важная роль отводится, как конвейерам, так как и электровозам без которых было бы затруднительно доставить или перевести грузы в данное место-назначение.

Очень важное значение в промышленности страны играет электровозный транспорт, так как он является одним из преобладающим на шахтах, и служит для перевозки основных и вспомогательных грузов, перевозки людей и производства маневровых работ.

Электровозный транспорт по основным магистральным выработкам высокогорных подземных рудников является основным и не утратит своего значения в перспективе, на шахтах горнорудной промышленности. Основные технико-экономические показатели электровозного транспорта определяются рядом параметров, главным из которых является сцепная масса электровоза. Рациональное обоснование сцепных масс электровозов, работающих в условиях высокогорных подземных рудников, должны быть максимально приближены к массам существующих электровозов, что не потребует большой перестройки заводов-изготовителей и увеличения стоимости оборудования.

Этот транспорт является преобладающим на шахтах, производстве, так же служат для перевозки основных и вспомогательных грузов, перевозки людей и производства маневровых работ.

Преимущества – многофункциональность; практически не ограниченная производительность высокая экономичность, маневренность; высокая надежность процесса транспортирования.

В электровозном транспорте одну из главных ролей отводят устройствам безопасности – тормозным устройствам, так как они предотвращают: аварийные ситуации, производственный травматизм, попадание человека в опасную зону.

Можно долго рассматривать тему: “тормозные устройства”, так как в ней до сих пор много нерешенных вопросов, различных недоработок, но одним из главных моментов все же является анализ тормозных устройств и процессов торможения электровоза, ведь если тщательно проанализировать ситуацию, то можно сделать выводы как лучше обеспечить безопасность работы, избежать различные аварии и травматизм. Найти моменты, которые способствуют появлению опасных зон, возникновению аварийных ситуаций и предотвратить их, тем самым обеспечить безопасность труда, избежать различных потерь.

Анализ производственного травматизма при перемещении грузов показывает, что он вызывается организационными и техническими причинами.

Основными из числа технических причин являются несовершенство технологических процессов и операций, эксплуатация неисправного оборудования и его конструктивных составляющих.

Поэтому очень важно, чтоб было хорошее оснащение машин необходимыми устройствами безопасности – тормозным

1. Классификация.

Исполнительные механизмы тормозных устройств – тормоза классифицируют по следующим признакам:

1.По конструктивному исполнению рабочих элементов различают тормоза колодочные – с рабочим элементом в виде колодки, взаимодействующей с наружной или внутренней поверхностью тормозного барабана; ленточные – с рабочим элементом в виде гибкой ленты, взаимодействующей с тормозными барабаном; дисковые – с рабочим элементом в виде целых дисков или отдельных сегментных колодок; конические – с рабочим элементом в виде конуса (последние две конструктивные разновидности тормозов объединяются в одну группу тормозов с замыкающим усилием, действующим вдоль оси тормозного вала,- в группу тормозов с осевым нажатием): рельсовые – с рабочим элементом, взаимодействующим с плоскостью рельса, по которому перемещается машина, или со специальной направляющей.

2, По характеру приводного усилия тормоза разделяют на нормально закрытые, замыкающиеся под действием постоянной силы (усилия пружины, веса замыкающего груза и др.) при выключенном приводе, а размыкающиеся при включении привода; нормально открытые – замыкающиеся при включении привода, а размыкающиеся под действием размыкающегося усилия; комбинированные – работающие в нормальных условиях эксплуатации как тормоза нормально открытые, а в аварийных условиях как тормоза нормально закрытые

3. По принципу действия различают тормоза автоматические, нормально закрытые, замыкающиеся при отключении двигателя механизма, на котором установлен тормоз, или при срабатывании элементов защиты, и управляемые, замыкающиеся или размыкающиеся при воздействии обслуживающего персонала на орган управления тормозом.

4. По назначению тормоза разделяют на стопорные, которые останавливают механизм, и ограничивающие скорость движения в определенных пределах в течении всего периода работы соответствующего исполнительного механизма ( спускные тормоза и регуляторы скорости ).

При эксплуатации различают служебные ( рабочие ) и экстренные ( аварийные или предохранительные ) торможения. Служебные торможения обеспечивают преднамеренную остановку и регулирование скорости машины или механизма при нормальных условиях эксплуатации. Экстренные торможения, служащие для предотвращения аварии или наезда, производятся внезапно, без предварительного снижения скорости, с максимальным замедлением. При эксплуатации самоходных транспортных средств число экстренных торможений не превышает 5-10% от общего числа торможений. Интенсивность экстренных торможений составляет более 150% от интенсивности служебных торможений.

К тормозным устройствам предъявляются следующие основные требования: высокая надежность и стабильность действия; достаточный тормозной момент для заданных условий работы; плавность торможения; быстрое замыкание и размыкание тормозов; прочность и долговечность элементов; простота конструкции, изготовления; удобство осмотра, регулирования и замены износившихся деталей; устойчивость регулирования; минимальный износ трущихся элементов; температура поверхности трения, в процессе работы, не должна превышать предельную, установленную для устройств данного типа при данном фрикционном материале; минимальные габаритные размеры и масса.

Согласно принципу Д’Аламбера уравнение моментов в период торможения имеет вид

Мзат=Мт±Мс=Мин,

где М- затормаживающий момент; М – тормозной момент; М – крутящий момент, действующий на тормозном валу; М – момент сил инерции вращающихся и поступательно-движущихся масс, приведенных к тормозному валу с учетом потерь в промежуточных звеньях механизма.

На закон изменения замедления в процессе торможения влияет закономерность изменения тормозного и крутящего моментов.

Электровоз имеет две системы торможения: электрическую и механическую.

Основным видом рабочего торможения является электрическое реостатное. Для экстренного торможения и полной остановки используют механические средства торможения, в основном колодочные тормоза.

По типу привода механические колодочные тормоза подразделяются на ручные, пневматические, гидравлические.

2. Актуальность.

1.Поскольку мы ранее уже выяснили, что аварии, производственный травматизм и многое другое происходит по организационными и техническими причинами. Из числа организационных причин основными являются: нарушение правил эксплуатации транспортных средств; нарушение администрацией правил контроля и надзора за правильным ведением работ; недостаточный инструктаж и обучение безопасным приемам работы; нарушение трудовой дисциплины, а основными из числа технических причин являются несовершенство технологических процессов и операций, эксплуатация неисправного оборудования и его конструктивных составляющих, не оснащение машин необходимым оборудованием,

А поскольку, одними из главных устройств безопасности являются тормозные, то эта тема будет всегда открыта и интересна, именно поэтому ее изучением занимались зарубежные и отечественные ученые такие как: проф. М. В. Васильев, инж. З.А. Аюрзан, инж. А.Б. Сизов, доц. В.Б. Клепиков,… , и на данном этапе ей продолжают интересоваться и заниматься другие ученые.

2. Для повышения производительности и эффективности электровозного транспорта в высокогорных условиях подземных рудников, кафедрой ТиГМ КазНТУ им. К.И.Сат-паева была разработана методика установления электромеханических параметров электровозов, где необходимо создать такой типоразмерный ряд, при котором достигается совпадение тяговых и тормозных характеристик электровозов.

3. В существующей практике вождение поездов обычно осуществляется при номинальном напряжении тяговых двигателей с применением искусственного ограничения скорости периодическим отключением двигателей, включением пусковых реостатов и подтормаживанием электровоза. При таком неустановившемся режиме, наряду с уменьшением производительности, происходят значительные потери энергии, усложняется управление электровозами, а главное — не гарантируется своевременная остановка поезда при экстренном торможении, в результате чего эксплуатация электровозов становится небезопасной.

4. Электровозы приведенного типоразмерного ряда позволяют устранить указанные недостатки, так как они при движении поездов с естественными электромеханическими характеристиками их тяговых двигателей и при движении груженых и порожних поездов не смогут развить скорость движения выше предусмотренной правилами безопасности с учетом условий эксплуатации и тормозных возможностей электровозов. К тому же они могут соответствовать лучшим мировым образцам при более жестких требованиях, предъявляемых в настоящее время отечественными правилами безопасности. Это обеспечит наиболее безопасное и экономичное вождение поездов, упростит управление электровозами и облегчит переход на автоматизированное управление ими.

5.На основании выше изложенного мы видим, что моя тема актуальна, ведь если сделать анализ тормозных устройств, то тем самым ми предотвращаем попадание человека в опасную зону, предупреждаем появление таких зон и аварийных ситуаций, создаем необходимую согласованность действий человека и оборудования, предупреждаам неблагополучные последствия в результате ошибок, так как очень важно, чтоб тормозные устройства машины были достаточно безопасными и при этом отвечали соответствующим нормам, чтоб не в крем случае не возникало опасной ситуации, хотя бы при срабатывании аварийных остановов.

3. Цели и задачи.

. Цели работы: провести анализ исследования тормозных устройств, процессов торможения электровозов.

Для достижения у казанной цели необходимо решить такие задачи как:

— выполнить обзор литературы

— изучить классификацию тормозных устройств и процессов торможения электровоза

— исследовать влияние тормозных устройств и процессов торможения электровоза

— выполнить расчеты

Решение задачи должны иметь последовательность изложения материала, убедительность аргументации, точность и однозначность формулировок, обоснованность принятых решений.

4. Состояние вопроса

4.1Обзор теоретических работ по исследованию тормозных устройств электровозов

В этой статье доц. В.В. Клепиков, инж. А. Б. Сизов, Кутовой, А.И. Малахов рассказывают о исследовании пуско-тормозных режимов рудничного электровоза АМ-8Д с помощью ЭВМ

Рудничный аккумуляторный электровоз АМ-8Д предназначен для транспортировки составов по главным откаточным выработкам шахт. Условия работы электровоза в угольных шахтах, где рельсы, как правило, покрыты слоем пыли и влаги, характеризуются низким потенциальным значением коэффициента сцепления колес с рельсами if,,, что способствует возникновению и развитию процесса буксования колес. С целью выяснения влияния систем управления электровозом на возникновение и развитие буксования колес, оценки потерь энергии и выработки рекомендаций по созданию и разработке новых систем управления электроприводом рудничного электровоза произведен анализ пуско-тормозных режимов электровоза АМ-8Д, при которых наиболее вероятно буксование.

На рудничном электровозе АМ-8Д каждая колесная пара приводится во вращение отдельным двигателем. Используются двигатели последовательного возбуждения, питающиеся от секционированной батареи по безреостатной схеме управления. Предусмотрено трехступенчатое электродинамическое торможение.

Скорость движения электровоза регулируется путем переключения контроллера, каждому из 10 положений которого соответствует определенная схема силовой электрической цепи. Их совокупность можно привести к четырем видам расчетных схем (рис. I). При этом в рамках каждого вида расчетной схемы уравнения электрических цепей отличаются лишь значениями параметров. Первый вид схемы соответствует позициям контроллера 1, 2, 4; второй — 3, 5; третий — позиции 6, четвертый — тормозным позициям контроллера.

Разработанная математическая модель динамических режимов электропривода рудничного электровоза учитывает нелинейный характер магнитного потока и характеристики сцепления колес с рельсами, а также динамическое перераспределение сил нормального давления на каждую из колесных пар при изменении тягового усилия на крюке. Модель составлена для линейных участков пути при допущениях, что механические связи в электроприводах и между элементами состава жесткие и без зазоров, параметры обоих электроприводов и колесных пар одинаковы, коммутация электрических цепей происходит мгновенно, КПД электродвигателя и передаточного механизма — величины постоянные. Влиянием вихревых токов в электродвигателях пренебрегаем.

Поведение электропривода как электромеханической системы в переходных режимах описывается системой уравнений, включающих: уравнения механики, уравнения электродвигателей и уравнения силовой электрической цепи.

К уравнениям механики относятся зависимости, характеризующие изменение скорости движения состава ύ и скорости проскальзывания колес о i носительно рельсов каждой колесной пары. Движение состава по линейному участку пути определяется действием силы тяги FT и силой сопротивления движения, действующей со стороны вагонеток Fc(v). По данным [1], сила Fc(v) линейно зависит от скорости движения:

Fc( v)=(A +Вύ)тв, (1)

где А,В —коэффициенты, зависящие от типа вагонеток

тн масса вагонеток. Таким образом, состав начнет превысит величину Fс(0) = Am, Ускорение состава

EMBED Equation.3 (2)

где тэ — масса электровоза;

у— коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей вагонеток. Сила тяги равна сумме сил сцепления обеих колесных пар:

Fm=Fcц1+ Fcц2(3)

Сила сцепления в свою очередь зависит от величины нормального давления колес на рельсы Р и от коэффициента сцепления ψ:

Fm = ψ P(4)

Зависимость коэффициента ψ от скорости скольжения и аппроксимируется линейными участками [1].

Величина динамического перераспределения нагрузок от колесных пар на рельсы определяется из условия равновесия моментов сил, действующих относительно точек соприкосновения колес с рельсами [2].

Зависимости, характеризующие изменение во времени скоростей скольжения колесных пар, получены из условия динамического равновесия моментов сил на оси:

EMBED Equation.3 (5)

где Fтр—приведенная к ободу колеса сила от момента трения в буксах электровоза; J— приведенный к оси колесной пары момент инерции вращающихся частей электропривода; DK—диаметр колеса.

Силу, развиваемую двигателем на ободе колеса FK, определим из выражения для электромагнитного момента на валу электродвигателя:

Fk = 2ipήD EMBED Equation.3 kkФ(IB)Ia (6)

где ip — передаточное число редуктора; ή— КПД двигателя и передаточного механизма; k—конструкционная постоянная двигателя; Ф(Iв)— величина магнитного потока; Iв. Iа — соответственно, ток возбуждения и ток якоря.

Для расчета на ЭВМ характеристика намагничивания двигателя аппроксимировалась зависимостью [3]

(I)=μ1(1 — ехр (μ2I)I.(7)

Коэффициенты аппроксимации и. и ц, определялись с помощью метода наименьших квадратов.

Уравнения силовых электрических цепей составлены на основании законов Кирхгофа и имеют вид: в режиме пуска

EMBED Equation.3 (8)

в режиме торможения

EMBED Equation.3

При последовательном соединения двигателей (расчетные схемы I и II) ток I является общим для обоих двигателей, а суммарные параметры

Рис. 3. Результаты расчетов пуско-тормозных режимов рудничного электровоза АМ8-Д

электрической цепи U, R, I меняются а зависимости от позиции контроллера. При параллельном соединении двигателей (схема III) уравнение (8) составляется для цепи каждого двигателя отдельно. В режиме торможения (схема IV) изменения значений тормозных токов определяются из уравнения (9), которое составляется для каждого контура тока, а величина тормозного сопротивления RT соответствует включенной позиции контроллера.

При расчете на ЭВМ учитывалось изменение индуктивных параметров электрической цепи в зависимости от величины тока. Выражения для индукгивностей электродвигателя были получены из соотношений, предложенных в [4].

Таким образом, уравнение (2), характеризующее изменение скоростей скольжения колесных пар совместно с уравнениями силовых электрических цепей, образуют систему нелинейных дифференциальных Уравнений с переменными коэффициентами, описывающую динамический режим, возникающий при каждом переключении позиции контроллера. Следует отметить, что уравнения механики неизменны для всех видов расчетных электрических схем.

На основе разработанной математической модели исследовались пуско-тормозные режимы рудничного электровоза АМ-8Д. Расчеты проводились iia ЭВМ «М-222» по программе, составленной па языке АЛГОЛ. Обобщенный алгоритм вычислительного процесса представлен па рис. 2.

Для численного интегрирования системы дифференциальных \равнений использовался метод Кутта—Мерсона [5]. На основании предложенной оценки локальной ошибки интегрирования осуществлялся автоматический ^выбор шага интегрирования.

Процессы разгона и торможения состава моделировались по заданной временной программе переключений позиций контроллера. Исследования проводились при различных потенциальных значениях коэффициента сцепления ψ0 различной массе состава, варьировались также выдержки времени на позициях контроллера.

На рис. 3 представлены некоторые результаты расчетов. Процесс пуска состава массой 54 т исследовался при потенциальном значении коэффициента сцепления ψ0 = О,1. Графики переходных процессов при и торможении состава со скорости ύ = 2м/с получены при массе вагонеток 42 т и ψ0 = О,1.

А так же рассмотрим статьи Б. С. Гавриленко инж. (Шахта им.60-летия Ленинского комсомола), А.А. Сердюка, Ю.А Бодрова инженеры (ДГИ)

«Определение ходовых характеристик электровоза АМ-8Д с колесами, футерованными резиной », из источника [3].

Одним из путей развития локомотивного транспорта создание локомотива с повышенными тягово-тормозными характеристиками. Тяговое усилие локомотива определяется сцепной массой и коэффициентом сцепления,

увеличение, которого делает возможным применение локомотивной откатки на тяжелых профилях пути с углом подъема до 6°. Широкие возможности для повышения коэффициента сцепления дает замена одного из элементов фрикционной пары колесо — рельс полиуретаном, резиной и другими материалами, обладающими более высокими фрикционными свойствами. Шахтой им, 60-летия Ленинского комсомола объединения Гуковуголь и Днепропетровским горным институтом проведены предварительные испытания по определению тягово-тормозных характеристик, сопротивления движению электровоза АМ-8Д, оборудованного ходовой частью с колесами футерованными резиной. Футеровка колеса (рис1) представляет собой бандаж 1 из вулканизированной резины с внутренним диаметром 600 и наружным 680 мм. который армируется металлическим кордом 2 надеваемый на проточенное колесо 4 диаметром 604 мм с натягом и фиксируемый в своем направлении фланцем 3 диаметром 644 мм. Съемная конструкция резинового бандажа позволяет осуществить замену бандажей электровоза в течение смены. Наличие в поперечном сечении бандажа металлического корда диаметром 4 м дает возможность устранить, остаточные деформации резины, а так же растягивание и сход с колесного центра бандажа при передаче колесом крутящего момента.

Испытания проводились на участке пути с уклоном 50‰. С помощью динамометра на сцепке определили силу тяги локомотива, силу торможения и сопротивление движению. Дли сравнительного анализа тягово-тормозных характеристик серийного электровоза со стальными колесами и экспериментального, оборудованного футерованными колесами, находили тягово-тормозные характеристики серийного электровоза АМ-8Д при одинаковом состоянии рельсового пути.

Рис 4. Поперечное сечение колеса, футерованного резиной.

Сопротивление движению локомотива определяли при его движении в режиме повозки. Результаты установлении ходовых характеристик серийного и экспериментального электровоза приведены в таблице.Выводы тяги электровоза АМ-8Д. оборудованного футерованными колесами, при любом состоянии рельсового пути (сухой, влажный) определяются мощностью двигателей, а не коэффициентом сцепления, как у АМ-8Д со стальными колесами. Тяговое усилие электровоза можно повысить в 1,5 раза, если оборудовать его колесами, с футерованной резиной.

Тормозное же усилие АМ-8Д с футерованными колесами, определяется коэффициентом сцепления и зависит от состояния рельсового пути; в диапазоне скоростей 0—2 м/с на влажных рельсах тормозное усилие постоянно и в 4 раза больше, чем при стальных колесах. При футеровке их резиной оно почти в 2 разa превосходит силу тяги. Поэтому целесообразно использовать такой электровоз на профилях пути со спуском в грузовом направлении. Сопротивление: движению электровоза с футерованными колесами повышается в 2.5 раза и объясняется упгруго-диссипативными потерями на сформирование слоя футеровки. Увеличенный расход энергии и ускоренный разряд аккумуляторной батареи компенсируются уменьшением буксования (у стальных колес потери на буксование составляют до 15% энергии батареи)Основываясь на результатах проведенных испытаний, на шахте им. 60-летия Ленинского комсомола намечают доставлять материалы под лаву электровозом с футерованными колесами при завышенном (до 5″) знакопеременном профиле пути, что позволит обеспечить безопасность работ и уменьшить их трудоемкость. Электровоза АМ-8Д с футерованными колесами рекомендуется использовать при проходке участковых подготовительных выработок, а также для доставки материалов к очистным забоям.

Примечание. У серийного электровоза АМ-8Д колеса стальные; у экспериментального футерованные. На основе выше изложенных статей ученых, и инженеров можно сделать не большой вывод , что ученые и инженеры проводили расчеты по движению футерованного колеса, они получили зависимости, по которым было видно, что использование футерованного колеса будет рациональным. Но они не остановились на достигнутом, ученые решили провести конкретные испытания в условиях шахты им.60-летия Ленинского комсомола. Эти эксперименты были проведены на электровозе АМ-8Д со стальными и футерованными колесами. В итоге оказалось, что использование футерованного колеса не зависимо от состояния рельсового пути является лучшим вариантом. Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанную футеровку к внедрению.

В статье речь пойдет о энергетическом анализе тормозных процессов.

Задачи интенсификации разработки глубоких карьеров с применением железнодорожного транспорта находят решение при путевых cxeмax с крутыми уклонами железнодорожных путей — более 40 0/00′ При этом достигается уменьшение объемов вскрышных и горнокапитальных работ, сокращается расстояние транспортирования, сохраняется средняя скорость движения, Уменьшается продолжительность движения поездов и ускоряется их оборачиваемость. Это способствует повышению эффективности работы железнодорожного транспорта, особенно на нижних горизонтах в условиях ограниченного рабочего пространства карьера (1]. Однако осуществление крутых уклонов находится непосредственной зависимости от решения тормозной проблемы. Одним из способов ее решения является совершенствование обычной системы пневматических тормозов путем создания для нее специальных тормозных приборов, наиболее полно удовлетворяющих условиям работы железнодорожного транспорта в глубоких карьерах. Для этого на Московском заводе «Трансмаш» по техническому заданию ИГД МЧМ СССР разработан воздухораспределитель специальной конструкции — типа 498, обеспечивающий улучшение характеристики поездного автотормоза [2]. В последнее время воздухораспределители типа 498 введены в тормозную систему думпкаров на Соколовско-Сарбайском комбинате и позволяют обеспечить безопасное движение локомотивосоставов на уклоне 60 0/00. EMBED Equation.3

С внедрением крутых уклонов на карьерных железнодорожных путях и при условии сохранения сокращенных нормативов на тормозной путь (300 м) модернизированные пневматические тормоза с воздухораспределителями типа 498 эксплуатируются в режиме больших тормозных усилий, влияющих на работоспособность тормозов и колес подвижного состава. Для таких экстремальных случаев эксплуатации существующие методы тормозных расчетов, используемые на карьерном транспорте, недостаточно Надежны, т. к. не учитывают тепловую нагрузку колес.

Поэтому для интерпретации тормозных процессов использован энергетический подход и сделана попытка количественно определить энергоемкость и мощность пневматических тормозов колодочного типа с учетом их силовых и временных параметров.

Торможение поезда можно рассматривать как энергетический процесс, который сводится к преобразованию механической энергии поезда в другие виды энергии (тепловую, электрическую и др.). Согласно принципу сохранения энергии, уравнение энергобаланса для случая остановочного торможения запишется так:(1+ү)(38.58V+9.81si)=bs+ws где у — коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс поезда; Vo — начальная скорость торможения, км/ч; 51′ ~ тормозной путь, м; iK — приведенный уклон пути,’ 0/00 (со знаком плюс — на спуске, минус- на подъеме); bт – средняя удельная тормозная сила поезда, Н/т;w – среднее удельное сопротивление движению, Н/т.

В левой части уравнения приведена механическая энергия, включающая кинетическую энергию поезда в начале процесса и изменение потенциальной энергии в процессе движения. Правая часть уравнения характеризует работу тормозных сил и сил сопротивления, которые по своей природе приводят к диссипации энергии, в основном, в виде тепла.

Количество энергии, рассеиваемой тормозами в течение всего процесca торможения, может служить энергетической характеристикой этих тормозов, показателем ,энергоемкости. Обозначим ẽт=bтsт

Где eт — удельная энергоемкость тормозов поезда, Дж/т. в физическом смысле эта величина для тормозов фрикционного типа характеризует количество необратимо потерянной работы. Поэтому увеличение энергоемкости приводит к возрастанию энтропии системы, следовательно, к качественному ухудшению тормозного процесса.

Определим энергоемкость пневматических тормозов карьерного поезда.

При их действии тормозной процесс проходит три фазы развития. В соответствии с этим Sт=S1+S2+S3, где S1 — путь, пройденный в период подготовки тормозов, м;S2.S3- — тормозной путь в переходный и стационарный период процесса, м.

В первой фазе процесса тормозная сила отсутствует, во второй она развивается по мере наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров, в третьей действует в полную меру. Поэтому для пневматических тор-

Торможение поезда можно рассматривать как энергетический процесс, который сводится к преобразованию механической энергии поезда в другие виды энергии (тепловую и электрическую). Согласно принципу сохранения энергии, уравнения энергобаланса для случая остановочного торможения запишется так: EMBED Equation.3

Где EMBED Equation.3 -коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс поезда;

EMBED Equation.3 — начальная скорость торможения, км/ч; EMBED Equation.3 — тормозной путь поезда, м;

EMBED Equation.3 — приведенный уклон пути, 0/00 (со знаком плюс – на спуске, минус – на подъеме); EMBED Equation.3 — средняя удельная тормозная сила поезда, Н/т; EMBED Equation.3 — среднее удельное сопротивление движению, Н/т.

В левой части уравнения приведена механическая энергия, включающая кинетическую энергию поезда в начале процесса и изменения потенциальной энергии в процессе движения. Правая часть уравнения характеризует работу тормозных сил и сил сопротивления, которые по своей природе приводят к диссипации энергии в основном, в виде тепла.

Количество энергии, рассеиваемой тормозами в течении всего процесса торможения, может служить энергетической характеристикой этих тормозов, показателем энергоемкости. Обозначим EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 , где EMBED Equation.3 — удельная энергоемкость тормозов поезда, Дж/т. В физическом смысле эта величина для тормозов фрикционного типа характеризует количество необратимо потерянной работы. Поэтому увеличение энергоемкости приводит к возрастанию энтропии системы, следовательно, к качественному ухудшению тормозного процесса.

Определим энергоемкость пневматических тормозов карьерного поезда. При их действии тормозной процесс проходит три фазы развития. В соответствии с этим EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 + EMBED Equation.3 + EMBED Equation.3 , где EMBED Equation.3 — путь, пройденный в период подготовки тормозов, м; EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 — тормозной путь в переходный и стационарный период процесса, м.

В первой фазе процесса тормозная сила отсутствует, во второй она развивается по мере наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров, в третьей действует в полную меру. Поэтому для пневматических тормозов

EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3 ,где EMBED Equation.3 — средняя удельная тормозная сила поезда в переходной период, Н/т; EMBED Equation.3 — то же в стационарный период. С учетом силовых и временных параметров используемых тормозов, а также структуры тормозных осей в поезде, средняя тормозная сила в переходный период

где EMBED Equation.3 — параметр тормоза, характеризующий пр6должительность наполнения тормозных цилиндров, с; R i — постоянная величина, учитывающая вес i-й группы тормозных осей в общей тормозной силе поезда; m1i m5i — постоянные величины, характеризующие силовые и временные параметры i- i-й группы тормозных осей.

В стационарный период

EMBED Equation.3

Где EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 ;

EMBED Equation.3

Здесь V2 — скорость поезда в начале стационарного периода; постоянные величины а1 ••• а6 выражают в обобщенном виде структуру и рабочую характеристику тормозов.

Величины EMBED Equation.3 можно определить по известным законам динамики для различных условий процесса. Поэтому, полагая энергоемкость тормозов известной, перепишем уравнение энергобаланса в следующем

виде: (1 + EMBED Equation.3 ) (38,58 EMBED Equation.3 +9,81 EMBED Equation.3 )= EMBED Equation.3 ,где V1 — начальная скорость действительного процесса торможения.

Скорость EMBED Equation.3 учитывает влияние подготовительного периода и определяется по формуле V1 = Vo+0,0036 EMBED Equation.3 ‘ где EMBED Equation.3 — параметр, характеризующий продолжительность подготовки тормозов (для пневматических тормозов карьерных поездов EMBED Equation.3 = 1,6 … 2 с).

Из уравнения энергобаланса получим Sт = EMBED Equation.3 . Следовательно, при известной энергоемкости тормозов оценка тормозного пути упрощается. Энергоемкость может быть определена аналитическим способом. Используя полученное выражение, можно установить фактическую энергоемкость тормозов поезда на интересующем участке путем регистрации величин EMBED Equation.3 .

Графики теоретических и эмпирически полученных энергоемкостей тормозов груженого поезда, включающего тяговый агрегат ПЭ2М и девять думпкаров 2ВС-I05, при экстренном торможении на участке с уклоном 60 0/00 показали удовлетворительную сходимость. Однако область скоростей свыше 30 км/ч требует специального анализа в связи с большим разбросом опытных данных.

Продифференцировав функцию энергоемкости по времени, получим мощность тормозов. Для стационарного периода процесса наибольшая удельная мощность тормозов локомотива EMBED Equation.3 и состава EMBED Equation.3 ; выражается

так:

EMBED Equation.3

где EMBED Equation.3 М — масса локомотива, прицепного состава и поезда, т;β1,β2- — постоянные величины, характеризующие структуру и параметры тормозов; С5 ••• С7 — числовые коэффициенты в формуле коэффициента трения колодок.

Расчетами установлено, что наибольшая мгновенная мощность локомотивных тормозных осей (6=0,572) достигает 216 кВт при экстренном торможении груженого поезда на уклоне 60 0/00 с начальной скоростью 40 км/ч. Соответствующая величина для вагонных осей (6=0,328) составляет 230 кВт. Полученные значения ниже критического, которое, по данным (3], составляет 250 кВт для единичного торможения на одно колесо.

Таким образом, использованный метод анализа и оценки тормозных процессов по энергоемкости и мощности тормозов позволяет раскрыть энергетический механизм торможения, получить простой метод расчета тормозных путей по энергоемкости и проверки теплового режима колес по

4.2. Системы торможения электровоза.

Электровоз имеет две системы торможения: электрическую и механическую.

Основным видом рабочего торможения является электрическое реостатное. Для экстренного торможения и полной остановки используют механические средства торможения, в основном колодочные тормоза.

По типу привода механические колодочные тормоза подразделяются на ручные, пневматические, гидравлические. В ручном приводе колодки 1 прижимаются к бандажам колес 2 с помощью винтовой пары 3 вращением маховика 4. По мере износа зазор между колодками и бандажом регулируется винтовой стяжкой 5.для длительного затормаживания на стоянках все электровозы оборудуются ручными тормозами.

Тормоза с пневматическим приводом, как правило, объединены с ручным приводом. Компрессор, приводимый в действие от самостоятельного электродвигателя, питает пневмоцилиндры 6, соединенные рычажно-шарнирной системой с колодками тормозов.

Некоторые электровозы имеют пневматическое оборудование, которое делится на напорную, рабочую (или исполнительную) и вспомогательные части. К напорной части относятся двигатель – компрессор, резервуары для сжатого воздуха(ресиверы), регулятор давления, обратный, предохранительный,редукционный клапаны, манометры и напорный трубопровод. К рабочей части пневматического оборудования относятся цилиндры, инжекторы песочниц, цилиндр пантографа, сигнал и краны управления. К вспомогательной части пневмооборудования относится вспомогательная аппаратура: фильтры для очистки наружного воздуха, маслоотделители, спускные и продувные краны.

Источником сжатого воздуха является компрессорная установка, состоящая из компрессора и электродвигателя постоянного тока. Для аккумуляции сжатого воздуха и сглаживания неравномерности в подаче в подаче воздуха устанавливают воздухосборники.

Для автоматического включения и выключения компрессора и регулирования давления в пневмосистеме электровозов применяют регулятор давления. Чтобы сжатый воздух не поступал обратно к компрессору (при его остановке) устанавливается

обратный клапан. Для предохранения пневмосистемы и воздухосборника от избыточного давления (при неисправности регулятора давления) устанавливают предохранительный клапан. Для передачи усилия на тормозные колодки предназначен тормозной цилиндр.

Тормозной цилиндр состоит из корпуса 5 и горловины 6.,

соединенных болтами, поршня 4, манжетного уплотнения 3, направляющей трубки 2, пружины 1, штока 7 со сферической головкой, пробки 8 с фильтром, шариковой масленки 9 и вилки 10.

Сжатый воздух требуемого давления, поступая из тормозного крана в цилиндр, перемещает поршень 4 вместе со штоком 7, в результате чего через рычаги тормозной системы передается необходимое усилие на тормозные колодки.

После торможения сжатый воздух из тормозных цилиндров через тормозной кран выйдет в атмосферу и пружина 1 возвратит поршень в исходное положение.

Образуемый в полости цилиндра (над поршнем) вакуум через пробку 8 заполняется из атмосферы воздухом. Прижатие тормозных колодок осуществляется через 0,4- 0,9 сек. после включения крана. Для обеспечения независимой работы пневмопривода тормозной системы как при управлении тормозной педалью, так и в автоматическом режиме электропневматического вентиля применен распределительный клапан. Для приведения в действие тормозной системы применен тормозной кран. Сжатый воздух содержит частицы масла и влаги попадающие от компрессора. Для очистки воздуха от этих примесей в пневмосистему включают маслоотборный фильтр, а для очистки засасываемого воздуха от пыли и влаги из шахтного воздуха устанавливают воздухоочиститель. На электровозах устанавливают четыре песочницы с инжектором и пескоотводящими трубками. Песок из бункера песочницы через отверстия попадает в корпус инжектора 3, где подхватывается струей сжатого воздуха, выходящего изсопла 4. Песок направляется по трубке 2 и шлангу 1на рельсы. Регулирование количества производится

изменением зазора вращением сопла 4. Для регулировки отвинчивают пробку 5 и вращением сопла отверткой изменяют зазор. Песочницы приводят в действие попарно.

Запрещается работа на неисправных электровозах, в том числе при

— неисправности сцепных устройств;

— неисправных или неотрегулированных тормозах;

— неисправности песочниц или отсутствия песка в них ( это требование не распространяется на электровозы сцепным устройством весом до 2 т.)

— ослабления крепления контроллера

-неисправности рессор

-нагреве двигателей, букс, подшипников и других трущихся частей.

5.Экономико-математическая модель тормозных характеристик электровоза

Для повышения производительности и эффективности электровозного транспорта в высокогорных условиях подземных рудников необходимо создать такой типоразмерный ряд, при котором достигается совпадение тяговых и тормозных характеристик электровозов. Разработана методика установления электромеханических параметров электровозов. Для расчета мощности тяговых двигателей, исходя из условия равноудаленности тяговых и тормозных характеристик электровозов при их графическом изображении, принимается скорость порожнего поезда, допустимая по условию торможения, а затем определяются другие основные параметры электровозов.Параметры нового типоразмерного ряда контактных электровозов, установленные по указанной выше методике, приведены в таблице, а их тяговые и тормозные характеристики — на рис. 3 и 4.

INCLUDEPICTURE «http://www.krsu.edu.kg/vestnik/2003/v1/img/a20-i01.png» \* MERGEFORMATINET

Рис. 5. Тяговые и тормозные характеристики электровозов сцепной массой 4, 7 и 14 т с вагонами соответственно ВГ-0,8; ВГ-1,2; ВГ-4,5: 1, 2, 3 — тормозные характеристики при движении порожнего поезда; 4, 5, 6 — тяговые характеристики.

INCLUDEPICTURE «http://www.krsu.edu.kg/vestnik/2003/v1/img/a20-i02.png» \* MERGEFORMATINET

Рис. 6. Тяговые и тормозные характеристики электровозов сцепной массой 10, 20 (2?10) и 28 (2?14) с вагонами соответственно ВГ-2,2; ВГ-9,0; ВГ-10,0: 1, 2, 3 — тормозные характеристики при движении порожнего поезда (спаренные электровозы оборудованы дополнительными электромагнитными тормозами); 4, 5, 6 — тяговые характеристики.

При установлении допустимой скорости поездов по условию торможения было учтено то обстоятельство, что тормозной путь зависит не только от средств торможения, но и от субъективных качеств машиниста, связанных с особыми условиями работы в высокогорных условиях подземных рудников. Тормозной путь электровоза состоит из двух составляющих:

Lm=ln+ld, м, (1)

где ln — путь, проходимый составом за время подготовки тормозной системы к действию, м; ld — действительный тормозной путь, м.

Для выявления действительного времени, соответствующего пути ln, были проведены опыты с электровозами К14 в высокогорных условиях. Предтормозное время электровоза tо:



Страницы: 1 | 2 | Весь текст