автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Оценка технического состояния тормозного оборудования грузового подвижного состава и разработка рекомендаций по повышению тормозной эффективности

РГ6 од

? 2 '

Белошсвич Андрей Алеандровнч

На правах рукописи

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ТОРМОЗНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1998

Работа выполнена в Уральской государственной академии путей сообщения.

Научный руководитель -кандидат технических наук Муртазии Владислав Николаевич

Официальные оппоненты -доктор технических наук, профессор Аннсимов ГГс гр Степанович

кандидат технических наук Гасилов Владимир Александрович

Ведущее предприятие - Свердловская железная дорога.

Защита состоится "£(3 " МЮМ Я 1998г. в /4 час. оа мин. на заседании Диссертационного совета К 114. 11. 01 в Уральской государственной академии путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан МОЯ 1998г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу Совета института.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, нроф'

В.Е. Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Резкое падение объемов перевозок за последние шесть лет более чем в два раза, усиление в условиях рынка конкуренции со стороны других видов транспорта привели к напряженному финансово -экономическому положению железнодорожного транспорта России. В этой ситуации основной задачей является выработка правильной стратегии развития отрасли на ближайшие несколько лет и на перспективу, а также определение актуальных сегодняшних проблем.

К среднесрочным задачам в сфере научно - технических разработок и использования их результатов и рекомендаций относится реализация работ, направленных на поддержание в исправном состоянии железнодорожной техники в условиях ограниченных финансовых и материальных ресурсов для ее обновления. Это касается научно - исследовательских разработок, обеспечивающих организацию восстановления и продления ресурса изношенных технических средств, улучшения системы их ремонта и технической эксплуатации с обоснованием нормативов для линий и объектов в зависимости от их категорий.

Основополагающее место в безопасной эксплуатации любой транспортной системы, включая и железнодорожную, занимает комплекс средств и мероприятий, позволяющих управлять искусственно создаваемыми силами сопротивления движению, иначе говоря, управлять процессом торможения. На железнодорожном подвижном составе эта задача - одна из самых сложных, поскольку пневматический фрикционный тормоз, являющийся основным тормозом безопасности, ограничивается силой сцепления колеса с рельсом.

Проблема повышения надежности и эффективности тормозных средств подвижного состава находилась в центре внимания специалистов практически в течение всей истории развития железнодорожного

транспорта. Для решения этой проблемы исследования были направлены на создание новых тормозных приборов и фрикционных узлов, совершенствование технического тормозного оборудования, разработку устройств автоматического действия, контролирующих работу тормозов и величину тормозной силы в зависимости от изменения внешних условий. Прежде всего следует остановиться на фундаментальных теоретических исследованиях отечественных ученых: В.Ф. Егорченко, Б.Л. Карвацкого, В.М. Казаринова, Д.Э. Карминского, В.Г. Иноземцева, П.С. Анисимова, П.Т. Гребенюка. Значительный вклад в развитие эффективного и быстродействующего тормоза подвижного состава внесли Ф.П. Казанцев, И.П. Матросов, H.A. Албегов, М.Д. Фокин, В.Ф. Ясенцев, В.В. Клыков, В.И. Крылов. Широкое внедрение получили композиционные тормозные колодки, разработанные под руководством В.Г. Иноземцева и JI.A. Вуколова.

Всесторонними исследованиями устройств управления и контроля автотормозов поезда, используемых системами автоматического и телемеханического управления, занимались Б.Д. Никифоров, И.Г. Левин, В. И. Головин, В.А. Гасилов, Г.М. Елсаков, Л.В. Казюлин, Ю.Г. Кутыев, А.Н. Михалев, М.В. Яковлев.

В настоящее время продолжают активно работать и вносить существенный вклад в развитие теории торможения, в разработку новых тормозных систем и оборудования и в совершенствование существующих ученые ВНИИЖТ - В.В. Крылов, A.B. Казаринов, М.И. Глушко, Г.Б. Никитин, И.В. Абашкин, УрГАПС - В.Р. Асадченко, Г1КБ ЦВ - В.М. Щегров. Математическим моделированием тормозных магистралей грузовых поездов и процессов, в них происходящих, занимаются специалисты НИЦ "Спектр" под руководством В.Е. Попова. Научно - исследовательская лаборатория автоматических тормозов УрГАПС под руководством В.Н. Муртазина на основе математических моделей тормозных приборов разрабатывает автоматизированные диагностирующие

системы проверки и контроля работы как отдельных тормозных приборов, так и тормозных систем подвижного состава в делом.

В настоящее время главная задача, стоящая перед вагонным и локомотивным департаментами МПС РФ, - это уменьшение эксплуатационных затрат на содержание подвижного состава при сокращении численности обслуживающего персонала почти в два раза. Для решения ее необходимо увеличить межремонтные сроки плановых видов ремонта подвижного состава в 2 ... 3 раза, внеплановых ремонтов - в 5 ... 10 раз, а для этого необходимо существенное повышение уровня его безопасной и надежной работы.

Состояние тормозного оборудования подвижного состава не отвечает необходимым эксплуатационным требованиям, т.к. на его ремонт и устранение причин дефектов, вызванных неисправной работой тормозов, затрачиваются большие средства. Основная часть расходов на содержание вагонного хозяйства приходится на обработку и закупку колесных пар, а анализ причин, по которым бракуются колесные пары, попадающие на обточку, выявил, что 60 ... 65 % их бракуется из - за ползунов, наваров, выщербин, неравномерного проката, которые обычно появляются вследствие неправильной работы тормозов. Кроме этого, трещины на дисках колес, перегревы букс наблюдаются в основном на колесах, имеющих неравномерный прокат, который является также следствием неисправностей в тормозной системе. И ряд других неисправностей: обрывы поездов, трещины на автосцепках, определяющих безопасность и надежность работы подвижного состава, - тоже результат некачественной работы тормозов. Поэтому задача повышения надежности и безопасности подвижного состава для перехода на увеличенные межремонтные сроки во многом определяется качеством работы тормозного оборудования.

Для решения этой задачи необходимо, прежде всего, выявить причины неудовлетворительного состояния тормозного оборудования и разработать мероприятия по их устранению.

Цель работы. На основе обширного анализа технического состояния тормозного оборудования грузового подвижного состава, находящегося в эксплуатации, определить основные причины, вызывающие некачественную работу тормозов и разработать мероприятия по их устранению путем совершенствования техники и технологии ремонта и обслуживания тормозных приборов и оборудования.

Методика исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Для решения теоретических вопросов применялись методы математического анализа и теории течения сжимаемой жидкости при различных режимах истечения. При экспериментальных исследованиях использовались находящиеся в эксплуатации грузовые вагоны и локомотивы.

Научная новизна. Разработана методика и устройство для исследования состояния пневматической части тормозного оборудования грузовых локомотивов в эксплуатации.

На основании корреляционного и регрессионного анализа опытных данных выведена эмпирическая зависимость величины падения давления воздуха на тормозной магистрали от величины изменения фактического объема питающей сети.

Разработана методика исследований технического состояния тормозного оборудования грузовых вагонов в эксплуатации, на основании которой были определены основные категории неисправностей тормозной техники подвижного состава, влияющие на безопасность движения, и основные причины, определяющие их появление.

Разработаны методики исследований условий ремонта, ремонтной базы, технологии ремонта и послеремонтных испытаний тормозного

оборудования в автоконтрольных пунктах вагонных депо при производстве плановых и внеплановых видов ремонта.

Практическая ценность и реализация работы. Предложена методика проверки пневматической части тормозной системы локомотива с использованием разработанного устройства, позволяющая оценивать параметры системы, в том числе фактический объем питающей магистрали (главных резервуаров), оказывающий влияние на процесс отпуска автотормозов состава. Определены нормативные параметры величины уменьшения фактических объемов питательной сети локомотивов, величины падения давления между уравнительным резервуаром и тормозной магистралью, величины падения давления на тормозной магистрали локомотива и величины колебаний давления в тормозной магистрали, предложенные для внесения в нормативные документы.

Внедрение на Свердловской и Южно - Уральской железных дорогах устройств проверки тормозных систем локомотивов (УПТЛ) позволило только на Свердловской железной дороге (по данным депо Свердловск -Сортировочный) снизить число обрывов поездов в 5 раз.

На основе обширного (около 7000 единиц подвижного состава) анализа состояния тормозного оборудования грузовых вагонов определены основные виды неисправностей, встречающиеся в эксплуатации, и причины, их определяющие. По заказу Департамента вагонного хозяйства разработана Программа технического переоснащения автоконтрольных пунктов вагонных депо новыми технологиями ремонта и контроля качества ремонта тормозного оборудования и приборов, предусматривающая использование автоматических контролирующих и диагностирующих систем с регистрацией проверяемых параметров. Основные положения Программы внедрены на сети дорог в рамках Государственной программы МПС РФ.

На основании теоретических и экспериментальных исследований подтверждена целесообразность использования на подвижном составе

автоматических регуляторов режимов торможения № 265 Л - 1. С целью выравнивания значений тормозного коэффициента различных вагонов, независимо от степени загрузки, предложена новая методика регулировки авторежимов в эксплуатации. Это приведет к уменьшению продольно -динамических реакций в поезде при торможении. Предложена новая методика регулировки авторежимов. При разработке дополнений в Инструкцию по ремонту тормозного оборудования вагонов ЦВ - ЦЛ - 292 были внесены рекомендации, касающиеся послеремонтных испытаний авторежима при поднятом поршне демпферной части на 14 мм.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно - технических конференциях Уральской государственной академии путей сообщения (Екатеринбург, 1996, 1997 г.г.), на научно - технических совещаниях хоздоговорной научно исследовательской лаборатории (ХозНИЛ - 1) УрГАПС (1997, 1998 г.г.), на научно - техническом совете отделения автотормозного хозяйства Всероссийского научно - исследовательского института железнодорожного транспорта (1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ. Список работ прилагается.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы содержит 154 страницы машинописного текста и 37 страниц иллюстраций. Список литературы включает 75 наименований. В приложении приведены копии документов, подтверждающие внедрение устройств проверки тормозной системы локомотива (УПТЛ) и обучающих экзаменационных комплексов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе для оценки взаимосвязей и зависимостей отдельных параметров тормозной системы локомотива и их влияние на управляемость и эффективность действия автоматических тормозов всего поезда, особенно с в режимах отпуска, был выполнен комплекс исследований состояния пневматической части тормозного оборудования эксплуатационного парка локомотивов. Испытания проводились по разработанной методике имитации состава любой длины. При проведении настоящих исследований имитировалось подключение каждого обследуемого локомотива к грузовому поезду длиной 350 ... 400 осей. Имитация подключения состава определенной длины заключалось в подключении к тормозной магистрали локомотива специально разработанного устройства (УПТЛ). Устройство имитирует тормозную магистраль поезда указанной длины путем создания нормированного расхода сжатого воздуха. Создаваемый расход сжатого воздуха численно равен расходу воздуха, потребляемому заряженным составом для пополнения утечек через неплотности в тормозной системе реального поезда. Величина неплотностей в данном случае соответствовала максимально допустимым значениям в грузовом поезде длиной 350 ... 400 осей. Принимая во внимание установленную на отечественных и зарубежных железных дорогах норму расхода воздуха в 1,0 ... 1,4 л/мин (0,001 ... 0,0014 м3/мин), приходящегося на метр длины воздушной магистрали, и решая уравнение, описывающее процесс установившегося движения сжатого воздуха в магистрали воздухопровода, получим:

ц аб84Рш(о-/ ' ^ ;

где тл(0 - нормативный массовый расход воздуха в секунду,

приходящийся на метр длины магистрали, кг/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

Л - универсальная газовая постоянная, Дж/кг-К°;

Тт.» - абсолютная температура воздуха, К0;

/?тм(1)~ абсолютное давление воздуха в головной части тормозной магистрали, МПа;

I - длина магистрали, для которой определяется площадь отверстия, м.

Подставляя численные значения входящих в выражение величии, получена величина сечения отверстия, приходящегося на метр длины магистрали |1/г= 1,96 • 10"8м2/м.

Целесообразность этого метода в том, что появляется возможность сравнивать между собой полученные результаты испытаний, так как имитируется подключение к каждому локомотиву одного и того же поезда с абсолютно одинаковыми характеристиками. Имитация поезда длиной 350 ... 400 осей дает возможность оцепить характеристики пневмосистемы локомотива, при более жестких условиях, в сравнении с обычными среднесетевыми (250 ... 300 осей). При исследовании процессов, протекающих в тормозной системе локомотива, решение поставленной задачи можно упростить, рассматривая процесс как истечение воздуха из сосредоточенного объема.

При подключении к обследуемому локомотиву устройства проверки тормозов (УПТЛ), в тормозной магистрали локомотива создается нормированный расход сжатого воздуха при большом перепаде давлений, рс/рт ^ 0,53, поэтому процесс истечения воздуха через калиброванное отверстие можно рассматривать как сверхкритический в пределах нормированного перепада давления в питательной магистрали, и с достаточной точностью описать выражением основного газового закона и массового расхода сжатого воздуха при сверхкритическом его истечении:

Фт(0 Л

К'ТтЛ О

■вугО),

(2)

где вутф = буглф + Жуш® ;

- изменение давления в питающей сети, Па/с;

ФллЛО

Л

Л - универсальная газовая постоянная, Дж/кг-К°;

Тпи(!) - температура воздуха в питающей магистрали, К0; - объем питающей сети локомотива, м3;

Су1л0); - расход воздуха, обусловленный неплотностями, 6пп(0 соответственно в питающей сети локомотива и

тормозной магистрали состава, кг/с.

После ряда преобразований было получено окончательное выражение для определения фактического объема питающей сети (главного резервуара), учитывающее наиболее существенные факторы, определяющие точность результата:

у 0 7 Тпы (0 • Аггш:: ■ "Рш (0 ■ /я ^

пш1 - а1пм )

Используя это выражение, учитывающее наиболее существенные факторы, влияющие на окончательный результат, можно определять фактический объем питательной сети локомотива. К ним, прежде всего, относятся ТцмР) и Тш (г) - соответственно, абсолютная температура воздуха в питательной и тормозной магистралях, Д/дл/л. А'//,и - время снижения давления в питательной магистрали на выбранную величину Арпм(0, обусловленное неплотностями в питательной сети и в тормозной магистрали, имитируемыми УПТЛ. С использованием двух указанных временных

параметров, полученных при испытаниях, и выражения 3 были определены фактические объемы питательных сетей (главных резервуаров) более 250 обследованных локомотивов па различных железных дорогах и в разное время года.

Наиболее характерно отображают состояние главных резервуаров результаты обследований электровозов ВЛ 11 и ВЛ 11 М, выполненные на Свердловской железной дороге. Исследования проводились в три этапа: конец февраля, середина марта и июль - август. На первом этапе (выход из зимы) только один локомотив имел объем главного резервуара, соответствующий паспортному. 75 % локомотивов имели уменьшение объемов ГР от 20 % до 35 %. На втором этапе, после повышения температур окружающего воздуха, уже треть локомотивов имела чистые главные резервуары. Главные резервуары остальных локомотивов имели уменьшение фактических объемов, не превышающее 15 %. При летних испытаниях 70 % локомотивов имели фактические объемы главных резервуаров, соответствующие паспортным. У оставшихся локомотивов уменьшение объемов не превысило 10 %. Подобная динамика свидетельствует, что в зимние месяцы, с декабря по февраль, уменьшение объемов главных резервуаров за счет скопившихся льда и влага достигает еще больших величин. Именно в эти месяцы значительно возрастает количество обрывов поездов по причине неотпуска тормоза хвостовых вагонов.

Аналогичная зависимость была получена и для величины падения давления в тормозной магистрали. Почти у 90 % локомотивов ВЛ 11 и ВЛ 11 М, испытанных в первом случае, величина падения давления не превышает 0,2 кгс/см2 (0,02 МПа), во втором случае - 85 % имели падение давления не более 0,15 кгс/см2 (0,015 МПа). Результаты летних испытаний показывают, что более 90 % обследованных локомотивов имели падение давления в магистрали, не превышающее 0,1 кгс/см2 (0,01 МПа).

Регрессионный и корреляционный анализ опытных данных величин уменьшения фактических объемов питательных магистралей и величин падения давления на тормозной магистрали локомотива позволили вывести эмпирическую зависимость этих параметров, описываемую нелинейным квадратичным уравнением:

у = а + в-х +с-х2. (4)

Коэффициенты квадратичного уравнения а, в, с были определены из системы линейных неоднородных уравнений:

ап + + с-'Ех = ~£у а-Ъс + «-2У +с-5У = Т,х-у (5)

а-Ех2 + в■ 2У + С- 2У = 2У-у.

После подстановки численных значений, решая полученную систему уравнений методом исключения, определяем искомые коэффициенты. Окончательно выражение примет вид:

у = 12,829 + 85,92 ■ х - 172,89 ■ х\ (6)

Уменьшение объема питательной сети (главных резервуаров) приводит к увеличению падения давления в тормозной магистрали, что значительно снижает управляемость тормозами поезда, главным образом при отпуске.

В отличие от предыдущих параметров, колебания давления в тормозной магистрали и разность давлений в уравнительном резервуаре и тормозной магистрали определяются уровнем давления в питающей сети и техническим состоянием тормозного оборудования.

Полученные в результате исследований величины колебаний давления в тормозной магистрали ОД кгс/см2 (0,01 МПа) полностью подтверждают

данные теоретических исследований редуктора и пневматического повторителя, выполненных в работе. Установлено, что при изменениях питающего давления в регламентированных инструкцией пределах величина давления в уравнительном резервуаре, определяемая работой редуктора, может снижаться на 0,03 ... 0,04 кгс/см2 (0,003 ... 0,004 МПа), а в тормозной магистрали - на 0,06 ... 0,07 кгс/см2 (0,006 ... 0,007 МПа), что обуславливается работой пневматического повторителя.

На основании анализа теоретических и экспериментальных данных, полученных в результате работы, определены предельно допустимые нормы:

- падение давления па тормозной магистрали локомотива - не более 0,15 кгс/см2 (0,015 МПа);

- уменьшение объема питательной сети локомотива в зимнее время - не более 20 %;

- колебания давления в тормозной магистрали при поездном положении крана машиниста - не более ОД кгс/см2 (0,01 МПа);

- разница давлений в уравнительном резервуаре и в тормозной магистрали должна быть не более 0,15 кгс/см2 (0,015 МПа).

Во второй главе объектом исследований является тормозное оборудование грузовых вагонов, его техническое состояние, определяющее как безопасность движения, так и материальные затраты, обусловленные его некачественной работой.

Основная цель - на основе всестороннего анализа оценить реальный уровень технического состояния тормозного оборудования и приборов, эксплуатируемых на подвижном составе, определить круг причин, формирующих тот или иной уровень, и разработать механизм, позволяющий управлять этим процессом.

Для получения наиболее полной и объективной картины состояния тормозного оборудования грузового подвижного состава были разработаны специальные методики. В соответствии с ними процесс исследования был

построен таким образом, что, с одной стороны, оценивалось техническое состояние тормозных приборов, правильность их эксплуатации и проведение необходимых регулировок непосредственно на пунктах технического обслуживания, с другой - соблюдение технологии ремонта тормозного оборудования и его послеремонтных испытаний, качество ремонта, наличие запасных частей и специального ремонтного оборудования, уровень подготовки обслуживающего персонала, в особенности мастеров и бригадиров, при проведении плановых и внеплановых ремонтов. Такой подход позволил выявить не только реальное состояние тормозного оборудования грузовых вагонов в эксплуатации, но и оценить, на какой стадии - при обслуживании тормозного оборудования вагонов в эксплуатации, или же при проведении различного вида ремонтов "закладываются" те предпосылки, которые впоследствии приводят к совершению различного рода браков по вине автотормозов.

По результатам обследований почти семи тысяч вагонов различных типов и назначений было установлено, что общее количество вагонов, имеющих те или иные неисправности тормозного оборудования или неправильные его регулировки, составляет около 60 %. При этом почти 20 % вагонов имеют по две неисправности одновременно, около 10 % - три и более неисправностей одновременно. Около половины неисправностей от общего числа приходится на тормозную рычажную передачу, 18 % составляют неисправности по авторежиму. Число случаев неплотностей в различных элементах пневмосистемы не превышает 7 %. 6 % составляют случаи неправильной установки грузового режима торможения.

Установлено также, что у четвертой части обследованных вагонов колесные пары имеют дефекты и повреждения, обусловленные также работой тормозного оборудования (ползуны, навары, выщербины).

' Анализ характера выявленных неисправностей показал, что наряду с неисправностями, обусловленными конструктивными особенностями

подвижного состава и качеством обслуживания тормозного оборудования в эксплуатации, значительную долю составляют случаи, определяемые качеством ремонта и послеремонтных испытаний.

Установлено, что почти половина неисправностей на рычажной передаче в эксплуатации приходится на стянутый авторегулятор (размер "а" доставляет не более 50 ... 70 мм), и следствие этого - завал вертикальных рычагов.

Неисправности авторежима не связаны с его конструктивными недостатками, а определяются в большинстве своем его неправильной регулировкой, либо использованием нестандартных регулировочных пластин, что чаще всего происходит при производстве внеплановых видов ремонта.

Наиболее "неплотными" местами в тормозной системе вагона являются тормозные цилиндры и авторежимы, тройники тормозной магистрали и подводящие трубки. Объясняется это в большей степени низким качеством ремонта указанных элементов.

Выявлено, что абсолютное большинство повреждений имеют колесные пары вагонов - хопперов для перевозки зерна и цемента. Именно на этих типах вагонов происходит массовый демонтаж автоматических регуляторов режимов торможения, а на хопперах - цементовозах, в дополнение к этому, используется груженый режим торможения на воздухораспределителях.

Анализ условий ремонта тормозного оборудования в вагонных депо позволил установить, что большая часть неисправностей тормозного оборудования, случаев неправильной его регулировки и отклонений от нормативных требований, выявленных в эксплуатации, является прямым следствием запущенности ремонтной базы депо. Несовершенство технологии ремонта и испытаний, ее несоблюдение, отсутствие серийного оборудования для ремонта и послеремонтных испытаний как отдельных

тормозных приборов, так и всего тормозного оборудования вагона в целом -те составляющие, которые снижают качество ремонта.

Более половины стендов для испытания действия автоматических регуляторов тормозных рычажных передач, имеющихся в автоконтрольных пунктах, находится в нерабочем состоянии, но и на работающих стендах провести качественные испытания регулятора в соответствии с требованиями инструкции достаточно сложно. Тем более невозможно его проверить на "самостягивание", что происходит в эксплуатации при отпуске тормоза вагона.

От 5 до 20 % воздухораспределителей, прошедших испытания в АКП, возвращаются обратно уже из сборочного цеха, как самопроизвольно отпустившие.

Установлены значительные упрощения и отступления от технологии иослеремонтных испытаний тормозного оборудования на вагоне. Испытания выполняются при поднятом на ставлюгах вагоне. При этом испытывается не только плотность тормозной сети вагона, но и проверяются величины давления в тормозных цилиндрах при торможении на различных режимах. Около 20 % таких вагонов попадают в текущий (отцепочный) ремонт в первый месяц после выхода из планового ремонта по причине некачественной работы тормозного оборудования.

Для решения этой проблемы предложено полностью автоматизировать процесс послеремонтных испытаний тормозных приборов в автоконтрольных пунктах на основе разработки комплекса испытательно -диагностирующих стендов для проверки воздухораспределителей, авторегуляторов и авторежимов. Результаты испытаний должны при этом автоматически фиксироваться.

Для повышения надежности работы тормозного оборудования вагонов после выхода из ремонта необходимо разработать автоматизированную систему, позволяющую испытывать и регистрировать результаты испытания

тормоза. При испытаниях должны в обязательном порядке фиксироваться силы нажатия тормозных колодок обеих тележек.

Третья глава. В этой главе проводится исследование автоматического регулятора режимов торможения № 265 А - 1. Наблюдаемая в настоящее время тенденция демонтажа авторежимов с подвижного состава по причине низкой эксплуатационной надежности потребовала более детального исследования особенностей работы этого прибора.

На основе упрощенной модели автоматического регулятора режимов торможения № 265 А - 1 и уравнения равновесия сил, действующих в пневмореле при установившемся положении демпфера:

УТЦ (р№( О.Др га/

[^•/'¡¡ДО-Ут.,]-

1 £-(С1+С2) )

/п,

1 +

¿- /+

А ± /уД^)

(4)

где

л/ = л'1«±^(<7») - величина перемещения упора вилки авторежима £(С. + С,)

при просадке рессорных комплектов вагона; А - коэффициент, характеризующий количество осей

вагона;

Б - коэффициент, характеризующий количество пружин в

рессорных комплектах; д0 - осевая нагрузка, II;

■Ргр С/, С2

/пР1, /¡1Р2

Рвр(ЬРТМ($, О

- сила трения в фрикционных клиньях гасителей колебаний, Н;

- жесткости пружин, больших и малых соответственно, в рессорных комплектах, Н/м;

- соответственно, площади нижнего и верхнего поршней 2.

I

I

пневмореле, м

соответственно, усилия пружин нижнего и верхнего поршней, Н;

давление воздуха, создаваемое воздухораспределителем на входе авторежима, кгс/см2 (МГТа);

Рщ(Рвр(0, Лрти(0, до, 0 - давление воздуха, создаваемое на выходе

авторежима в тормозном цилиндре вагона, кгс/см2 (МПа);

- расстояние между осями верхнего и нижнего пневмореле, м;

- расстояние от рабочей кромки сухаря до оси нижнего поршня реле, м,

были получены зависимости изменения давления в тормозном цилиндре при установке на вагоне автоматического регулятора режимов торможения, от величины разрядки тормозной магистрали.

Установлено, что после разрядки магистрали на величину от 0,6 кгс/см2 до 0,9 кгс/см2 (0,06 ... 0,09 МПа) возможность регулирования тормозного нажатия порожнего вагона, оборудованного авторежимом, составляет еще около 40 %, в то время как у порожнего вагона с воздухораспределителями после аналогичной разрядки магистрали такая возможность практически исчерпана. Уровень давления, создаваемого при этом в тормозном цилиндре, соответствует полному служебному торможению.

Выполнены теоретические исследования влияния эксплуатационных регулировок авторежима на показатели тормозной эффективности подвижного состава. Показано, что в пределах нормируемых Инструкцией зазоров между демпфером авторежима и опорной балочкой (0 ... 3,0 мм) изменение тормозной эффективности подвижного состава не превышает 10 ... 12 %, а при увеличении зазора до 10 ... 12 мм, что иногда имеет место в эксплуатации, значения тормозного коэффициента уменьшаются почти в два раза.

Подтверждены полученные ранее выводы об узости диапазона регулирования тормозного нажатия, осуществляемого авторежимом. Величина максимального давления, создаваемого авторежимом в тормозном цилиндре, соответствует уровню загрузки, составляющему 58 ... 60 % от грузоподъемности.

Установлено, что при осевой нагрузке д0 = 12,0 тс значение давления в тормозном цилиндре вагона, оборудованного авторежимом, существенно отличается как от порожнего режима {(¡„ ~ 6,0 тс и менее), так и от груженого (с/„ = 18,0 тс и более). Величина этого давления существенно влияет на величину реализуемой тормозной силы, что может вызвать либо заклинивание колесных пар, либо недоиспользование имеющихся резервов по тормозному нажатию. Предложено при проведении нослеремонтпых испытаний в условиях ЛКП величину создаваемого давления в тормозном цилиндре оценивать не только при крайних положениях упора вилки авторежима, но и при среднем положении в 12 ... 14 мм.

Для выравнивания тормозного коэффициента всех типов вагонов, независимо от загрузки, предложено регулировку авторежимов выполнять в зависимости от массы тары:

при массе тары 19,0 ... 22,0 т установить зазор между демпфером и опорной балочкой 3,0 мм,

при массе тары 22,0 ... 25,0 т - соответствующий зазор должен быть равен 0.

Это приведет к снижению продольно - динамических усилий в поезде при торможении.

На основе теоретического анализа и экспериментальных данных было установлено, что величина просадки рессорных комплектов при изменении загруженности вагонов в пределах грузоподъемности составляет 46 ... 50 мм, в то время как рабочий диапазон авторежима - 23 ... 25 мм. На основании этого разработаны рекомендации по модернизации существующего авторежима с целью увеличения рабочего диапазона до 50 мм. При этом для получения стабильной . характеристики тормозного коэффициента необходимо, чтобы при осевых нагрузках q0 = 8,0 ... 9,0 тс и ниже величина давления в тормозном цилиндре не превышала 1,0 ... 1,1 кгс/см2 (0,01 ... 0,011 МПа). При осевых нагрузках д0 = 22,0 ... 25,0 тс величина давления в тормозном цилиндре должна быть не менее 4,0 кгс/см2 (0,4 МПа).

Выполнен анализ характеристик изменения тормозного коэффициента от осевой нагрузки для вагонов - хопперов для перевозки цемента. При использовании груженого режима тормозная эффективность вагона увеличивается на 30 ... 35 %, однако резко возрастает вероятность заклинивания колесных пар, особенно порожних вагонов. Это объясняет высокий процент вагонов - цементовозов с повреждениями колесных пар (ползуны, навары). Использование авторежима на этом типе вагонов, даже с груженым режимом торможения на воздухораспределителе, более предпочтительно, поскольку при сохранении высокой тормозной эффективности снижается вероятность заклинивания колесных пар.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана и проверена на практике методика исследования параметров тормозного оборудования локомотивов;

2. Разработана и опробована методика определения фактических объемов питательных магистралей локомотивов в эксплуатации;

3. Разработано и изготовлено устройство для проверки тормозных систем локомотивов (УГ1ТЛ), позволяющее имитировать подключение к локомотиву поезда любой длины. Устройство внедрено на сети дорог Уральского региона;

4. Получена эмпирическая зависимость между фактическим объемом главных резервуаров и величиной падения давления на тормозной магистрали локомотива;

5. Исследован пневматический повторитель крана машиниста № 394 и определены его пределы чувствительности;

6. Определены предельные нормы на следующие параметры:

- падение давления на тормозной магистрали локомотива - не более 0,15 кгс/см2 (0,015 МПа);

- уменьшение объема питательной сети локомотива в зимнее время -

не более 20 %;

- колебания давления в тормозной магистрали при поездном положении крана машиниста - не более 0,1 кгс/см2 (0,01 МПа);

- разница давлений в уравнительном резервуаре и в тормозной магистрали должен быть не более 0,15 кгс/см2 (0,015 МПа);

7. Разработаны методики:

- обследования технического состояния тормозного оборудования грузовых вагонов в эксплуатации и автоконтрольных пунктов вагонных депо;

- обследования ремонтной базы при производстве плановых и

внеплановых видов ремонта;

8. Выявлено наличие в эксплуатации более 50 % грузовых вагонов, имеющих какую - либо неисправность или несоответствие нормативным требованиям к состоянию тормозного оборудования. Около 10 % вагонов имеют одновременно две, три и более неисправностей одновременно;

9. Установлено, что основные неисправности автоматического ретулятора режимов торможения № 265 А - 1 не связаны с его конструктивными недостатками;

10. Определена основная причина неудовлетворительного состояния автотормозов в эксплуатации: низкий уровень и качество ремонта тормозного оборудования грузовых вагонов при производстве капитального, деповского и текущего (отцепочного) ремонтов;

11. Разработана программа технического оснащения автокоптрольных пунктов вагонных депо новыми технологиями ремонта тормозного оборудования и контроля качества ремонта тормозного оборудования и приборов, предусматривающими использование автоматических конгролирующих и диагностирующих систем с регистрацией проверяемых параметров;

12. Выявлены несоблюдения и значительные упрощения в технологии испытания тормозного оборудования на вагоне после выхода последнего из плановых и внеплановых видов ремонта;

13. Использование автоматических регуляторов режимов торможения на грузовом подвижном составе целесообразно и необходимо;

14. Наличие автоматического регулятора режимов торможения расширяет диапазоны регулирования тормозного нажатия в поездах из порожних вагонов на 30 ... 45 %;

15. Для повышения стабильности работы авторежима необходимо производить его проверку в условиях автоконтрольных пунктов при промежуточном перемещении демпфера, равном 12... 14 мм;

16. Для выравнивания тормозного коэффициента различных типов агонов, независимо от уровня загрузки, необходимо производить егулировку авторежима по следующей методике:

- для вагонов с массой тары нетто 19,0 ... 22,0 т зазор между емнфером и опорной балочкой должен составлять 3,0 мм;

- для вагонов с массой тары нетто 22,0 ... 25,0 т соответствующий зазор олжен быть равен 0.

Это повлечет за собой уменьшение продольно - динамических усилий поезде при торможении;

17. Для получения стабильной выходной характеристики авторежима Га 265 Л - 1 во всем диапазоне изменения осевых нагрузок необходимо величить его рабочий диапазон регулирования с 24 мм до 50 мм;

18. Использование среднего режима торможения на оздухораспределителе и авторежима на вагонах - цементовозах беспечивает уровень тормозной эффективности, соизмеримый с другими ипами вагонов. Установка груженого режима торможения и снятие вторежима значительно повышает вероятность заклинивания колесных пар.

19. Для повышения уровня знаний работников вагонных депо, занятых емонтом и обслуживанием автоматических тормозов подвижного состава, азработаны и внедрены на сети дорог около трехсот обучающих кзаменационных комплексов с набором тестирующих программ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1.Белошевич A.A., Муртазин В.Н., Абзалов Р.Р., Гришанов С.Г. шализ условий ремонта тормозного оборудования в вагонных депо России: ез. докл. НТК. - Часть 2. - Екатеринбург / УрГАПС. - 1996. - С. 96.

2. Белошевич A.A., Муртазин В.Н. Исследование тормозных систем грузовых локомотивов: Тез. докл. НТК. - Часть 2. - Екатеринбург / УрГАПС. - 1996.-С. 104.

3. Белошевич A.A., Муртазин В.Н., Гришанов С.Г., Абзалов P.P. Анализ технического состояния тормозного оборудования грузовых вагонов в эксплуатации: Тез. докл. НТК. - Часть 2. - Екатеринбург / УрГАПС. - 1996. -С. 106.

4. Муртазин В.Н., Белошевич A.A. Исследования тормозных систем локомотивов И Сб. науч. тр. / УрГАПС - 1994. - Вып. 1 (83). - С. 70 ...82.

5. Муртазин В.Н., Белошевич A.A. Исследования по определению фактических объемов главных резервуаров грузовых локомотивов // Сб. науч. тр. / УрГАПС - 1998. - Вып. 9 (91). - С.48 ... 58.

6. Муртазин В.Н., Самохин E.H., Белошевич A.A. и др. Анализ влияния состояния колесной пары на повреждаемость гребней колес // Сб. науч. тр. / УрГАПС - 1998. - Вып. 9 (91). - С. 59 ... 67.