автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.01, диссертация на тему:Рациональные схемы и размеры рычажной передачи большегрузных вагонов

ВВЕДЕНИЕ

1. ТОРМОЗНЫЕ РЫЧАЖНЫЕ ПЕРЕДАЧИ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ, ИХ ОСОБЕННОСТИ И НЕДОСТАТКИ

1.1. Этапы развития ТРП для большегрузных вагоновJ

1.2. Современные конструкции ТРП за рубежом/V

1.3. Состояние ТРП в эксплуатации¿У

2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТОРМОЗНЫХ РЫЧАЖНЫХ ПЕРЕДАЧ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

2.1.Структурный анализ тормозных рычажных передач (ТРП) грузовых вагонов

2.2. Структурный синтез ТРП 2-осной тележки

2.3. Структурный анализ ТРП 4-осных тележек грузовых вагонов ££

2.4. Избыточные связи в ТРП грузовых вагонов'■/

2.5. Новая ТРП для восьмиосной цистерны

2.6. Выбор класса кинематических пар для новой ТРП восьмиосной цистерны^

2.7. Структурные требования к ТРП Железнодорожного подвижного' состава

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ТРП 2-х ОСНОЙ ТЕЛЕЖКИS

3.1. Выбор метода расчёта ТРП S

3.2. Силы, действующие в ТРП при тормозном режиме £д

3.3. Определение величины и направления силы, действующей на расположенную со стороны тормозного цилиндра колодку

3.4. Определение величины и направления силы, действующей на расположенную со стороны серьги мертвой точки колодку

3.5. Экспериментальные исследования тормозной рычажной передачи

3.6. Определение величины и направления силы А , реакции колеса на колодку

3.7. Определение величины силы трения />р между колодкой и колесом

3.8. Выбор параметрических ограничений■92.

3.9. Функциональные ограничения

3.10. Критерии качества

З.П. Исследование пространства параметров///

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ НОВОЙ ТРП ДЛЯ 8-ми ОСНОЙ ЦИСТЕРНЫ выводым?

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I - 1985 годы и на период до 1990 года" - сказано, что "... Задача первостепенной важности - преодоление сложившегося отставания железнодорожного транспорта от потребностей народного хозяйства".На декабрьском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС отмечалось, что на транспорте имеется больше, чем где-либо, резервов и неиспользованных возможностей, которые можно в короткие сроки привести в действие.Основные направления развития нашей экономики ещё раз были подчеркнуты на февральском (1984 г.) Пленуме ЦК КПСС. "Интенсификация, ускоренное внедрение в производство достижений науки и техники, осуществление крупных комплексных программ, - сказал в своей речи на Пленуме Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ К.У. Черненко, - все это в конечном счёте должно поднять на качественно новый уровень производительные силы нашего общества".Одной из мер по преодолению отставания железнодорожного транспорта - это увеличение веса грузовых поездов, которое обуславливает необходимость повышения погонных нагрузок вагонов за счёт дальнейшего совершенствования структуры вагонного парка и в первую очередь внедрения восьмиосных полувагонов и цистерн.Эксплуатация таких вагонов в маршрутных поездах позволит повысить их вес примерно на 3 7 ^ , что является одним из основных условий повьш1ения провозной способности линии.Приведенные выше статистические данные относятся ко всем типам грузовых вагонов.Опыт эксплуатации 8-осных вагонов показал, что количество отказов, возникающих в пути следования из-за неисправности буксового узла, значительно снизилось за счёт применения роликовых букс, одновременно возросло количество отказов по автотормозам.На их компенсацию только в грузовом движении транспорт затрачивает рабочее время, эквивалентное годовым затратам труда 9-тысячного контингента. Уменьшение указанных задержек поездов только на 20 % позволило бы сократить потребность в поездном штате почти на 2 тыс. чел. / 3 /.Тормозная система 8-оснох вагонов в настоящее время ещё имеет ряд конструктивных недоработок, снижающих технико-экономическую эффективность этого типа вагонов. Наиболее значительные из них присущи рычажной передаче, имеющей ухудшенные условия отвода колодок от колес, касание колодками поверхности катания колеса при отпущенном тормозе (по сравнению с 4-осными вагонами), неравномерный износ колодок, изгиб тяг, обрыв и ослабление крепления предохранительных скоб, большой вес и большое количество узлов трения.Все грузовые вагоны, обращающиеся на путях МПС, имеют однотипную тормозную рычажную передачу, которая с незначительньми изменениями работает на протяжении десятков лет. Практически такую - 6 ' же тормозную рычажную передачу имеет и 8-осный вагон, тележки которых являются сочлененными тележками 4-осных вагонов.На проведение научных работ по совершенствованию тормозной рычажной передачи указывалось в решениях научно-технического Совета Министерства путей сообщения. На I этапе предлагается ряд мер по совершенствованию существующей рычажной передачи, а в дальнейшем - разработка принципиально новой схемы восьмиосного вагона /4, 5/.Таким образом, целью настоящей работы является создание на основе теоретических разработок и экспериментальных исследований новой тормозной рычажной передачи для восьмиосных вагонов в соответствии с требованиями эксплуатации как в современных условиях, так и на перспективу. ,^ 7

10. Результаты работы внедрены на ПО "Шдановтяжмаш". Построена 8-ми осная цистерна модели 15 - 871 с новой тормозной рычажной передачей (получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства по заявке № 3563582/27). Предварительно её проект согласован на технических совещаниях ПО "Шдановтяжмаш" протокол от 27.10.82 г. (Приложение 2л ) и Уралвагонзавода -головного предприятия по конструкции 4-х осной тележки, протокол от 22.11.82 г. (Приложение 2 ). Проведены испытания консольной части новой ТРП при прохождении кривых малого радиуса на Экспериментальном кольце ВНИЖГа (Приложение 2» ). Получено согласие Главного Управления вагонного хозяйства на изготовление опытного образца 8-ми осной цистерны с новым тормозным устройством (Приложение 2* ).

-/so

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 г.г. и на период до 1990 года.

2. Второв А.К. Повышение эффективности автотормозов. Железнодорожный транспорт, 1964, №4, с. 23-25.

3. Внедрение достижений науки и техники важнейшее направление интенсификации работы железнодорожного транспорта. - Вестник ВНИИЖТ, 1984, № 3, с. 3 - 5.

4. Тезисы докладов, ТНС. Совершенствование тормозных систем и улучшение содержания тормозного оборудования подвижного состава, 29 30 мая, г. Омск, 1980 г.

5. Гребенюк П.Т., Е.И.Кузьмина. Исследование тормозов 8-ми осных вагонов, ЦНИИ МПС, вып. 462. М., 1972, с. 38 42.

6. ШадурЛ.А. Вагоны. М., Транспорт, 1980. 439 с.

7. Кузьмина Е.И., Анисимов П.С., Гулак В.А. и др. Условия эксплуатации большегрузных думкаров. Железнодорожный транспорт, 1984. № 2, с. 39 42.

8. Справочник по тормозам. В.И.Крылов, А.Н. Перов и др. 3-е изд., пераб. и доп., М., Транспорт, 1975, 448 с.

9. Статистические методы обработки эмпирических данных,-М., Изд-во Стандартов, 1978, 232 с.

10. Виноградов В.М. и др. Исследование устройства для отвода колодок от колес. Тр. ВНИИЖТ вып. 629, М., Транспорт, 1979, с. 424.

11. Авторское свидетельство №1094786 (СССР) Рычажная тормозная передача тележки железнодорожного транспортного средства / В.А.Щепетильников, В.Я.Солодилов, В.А.Гулак.- Заявл. 25.06.82,3456821; Опубл. в Б.И.,1984, № 12; 1094786 А, В61 М 13/26.

12. Солодилов В.Я., Юдин В.А., Гулак В.А. 0 структуре рычажных тормозных передач вагонов. Труды ШИТ, 1982, вып. 711,с. 70 74.

13. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин., М., Наука, 1975, 638 с.

14. Юдин В.А. Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин, М., Высшая школа, 1967, 486 с.

15. Колчин Н.И., Мовин М.С. Теория машин и механизмов, Л., Судпромгиз, 1962, с. 615.

16. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник. М., Машиностроение, 1979, с. 248.

17. Решетов Л.Н. Конструирование рациональных механизмов. М., Машиностроение, 1972, 256 с.

18. Авторское свидетельство ^ положите/иное решение о

19. С/В/Грорского <г£и<?*>/?7£/7?<?//6СЛУЗе/ /7б> 3&>9£/<е63*81 /27- /4.03.83г)- /S2

20. Кожевников С.Н., Раркави Я.н. К вопросу о расчёте рычажных передач железнодорожных вагонов. Труды ДИИТ, 1961, вып. 34, с. 12 - 18.

21. Левитский Н.И. Проектирование плоских механизмов с низшими парами. М. Л. Изд. АН СССР, 1950, с. 180.25. 25. Основы проектирования тормозных систем вагонов. Отчёт по научно-исследовательской работе. Рук. темы В.И.Лариохин, М., ШИТ, 1963, 84 с.

22. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении, М., Машиностроение, 1965, с. 676.

23. Крылов В.И., Крылов В.В. Автоматические тормоза подвижного состава. 2-е изд. М., Транспорт, 1972, с. 320.

24. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев Автоматические тормоза. М., Транспорт, 1981, с. 464.

25. Соболь И.М., Статников Р.Б., ЛП поиск и задачи оптимального конструирования. Рига, Зинатне, 1972, с. 135.

26. Гринкевич В.К., Медник А.И., Сергеев В.И., Статников Р.Б. 0 выборе оптимальных параметров машин в многокритериальных задачах., М., Наука, 1976, с. 26.

27. Статников Р.Б. Выбор параметров проектируемых машин. -В кн.: Динамика машин и синтез механизмов. Тр. ВЗМИ, 32, 1975, с. 266 272.

28. Казаринов В.М., Иноземцев В.Г., Ясенцев В.Ф. Теоретические основы проектирования и эксплуатации автотормозов М., Транспорт, 1968, 400 с.

29. Иноземцев В.Г., Гребенюк П.Т. Нормы и методы расчёта автотормозов. М.: Транспорт, 1971, с. 51.

30. Нормы для расчётов на прочность и проектирования механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: 1972. с. 180.

31. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин, М.: Энергия, 1970, с. 80.

32. К вопросу аналитического определения коэффициента полезного действия рычажной передачи 4-х осных грузовых вагонов. Отчёт по научно-исследовательской работе. Рук. темя В.И.Лариохин, М: МИИТ, 1965, 55 с.

33. Пыжевич Л.Н. Расчёт фрикционных тормозов. М.: Машиностроение, 1964, с. 228.

34. Дубровский В.А. Рациональные схемы подвешивания тормозных колодок. Труды МИИТ, 1962, вып. 150, с. 136 - 149.

35. Егорченко В.Ф. Тормозные исследования. НИИЖТ, вып. 59, Трансжелдориздат, 1938, с. 92.

36. Вуколов Л.А. Изыскание оптимальной длины вагонных тормозных колодок, М.: Труды ВНИИЖТ, вып. 127, 1957, с. 87 112.

37. Пыжевич Л.М. экспериментальные исследования процесса износа тормозных колодок вагонов, М.: Труды МИИТа, вып. 109, 1958, с. 16 29.

38. Щепетильников В.А. К вопросу о неравномерном износе тормозных колодок. Тр. МИИТ, вып. 82/3, М., 1955, с. 366 381

39. Карвацкий Б.Л. Определение нормального нажатия тормозной колодки. Сб. трудов МЭ МИИТ, вып. 55, 1948, с. 146.

40. Карвацкий Б.Л. Общая теория автотормозов, М., Трансжелдориздат, 1947, с. 300.

41. Лоренц В.Ф. Лабораторные исследования изношенных тормозных колодок. М.: МЭ МИИТ, 1949, с. 246.

42. Чичинадзе A.B. Расчёт и исследование внешнего трения при торможении, М.: Наука, 1967, 232 с.

43. Крагельский И.В. Трение и износ, М., Машгиз, 1962, 426с.

44. Колчин Н.И., Механика машин, т. 2, М. Л., Машгиз, 1963, с. 536.

45. Ог./I.Gr. FazeKcts. Теmpezotc/ze дгс/с/ie-nis onef Hec/t Stresses ¿/7 ¿3zc/ke- $/?£ Tzc/s?st /9S3.

46. Яковлев В.Ф. Измерения деформации и напряжений деталей машин. Mv-JI. Машгиз, 1963, с. 192.

47. Щепетильников В.А. Уравновешивание механизмов. М.: Машиностроение, 1982, 256 с.прилсжние iматематическая модель тон1ч03ной рычажной передамидвухосной тележки восьмиосмого вагона1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ1. ПЕРБОЕ КОЛЕСО

48. АО 1 «*58 5 , А02г>0 . А04"А72, А 0 3 ч 6 8 О , А05*292,5 А06»18«второ6 колесо

49. А31 = 1265 i А32=680. A33F1850, А34С472,1. А35=292.5 А36=18»

50. ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИКЛА ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ В 2 в 2 о i00 13 м«и,з В2«В2*40.13 continueорганизация цикла изменения режима груженый и порожний

51. А 2 6 я 7 4 0 , 00 12 К=1,2 А 2 6 р А 2 6 * А $ , 12 continue

52. ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИКЛА ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНА1. DO 11 J = 1 » 211 continue

53. ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИКЛА ИЗНОСА ТОРМОЗНОЙ КОЛОДКИ AÍF-0.

54. DO 11 I»1 ,12 ALF«sAUF*0,01 7ЛЗЗЗ

55. Определение положения звеньев трп в зависимости от износа тормозной колодки

56. A07=AÓ1wA05*SIN<AIF> A08ffÄ03»A05*COS(ALF) . А09»<A02»A07>/<A08-A0A>

57. A10e(A07#*2 + A08**2™A04*,Ao8«»A02*A0 7wA06**2)/<A08«A04>J A114<<A07*A0 8*A09»A09*A1O)HSORT(<AÓ7+A08*A09«A09*A10»**2» * i 1*A09*#2> * <A07**2+( A O 8 A 1o) *#2«A06**2))>/<1+A09**2) A12*A11*A09#A1o

58. A13PSQRT<<Al1-A02)**2*<Ai2eA0A>**2> A21P(A07«A11>/ÍA12-A08) , .

59. A22«? ( A1 2*A08 + A07*A1 1 чА07(Г*г»А08**2 + 7 , 38**2) / <A1 2wA08í D15P ( <A07*A08*A21®A21* A 2 £ > )**2*(1+A21**2)*<A07**2+(A08^A22> * * 2 * *7,38**2) IF (015.LT.0.>60 TO 1

60. А1 5ч < <A07^Ao8*A21'*A21 *A2¿>*S0ftT<Dl$>>/<1+A21**2) A14=A15*A21+ A22 " Al6=1ft»09*Al5'13,09*AQ7 A17fl1¿»f 09*A1 4»»1 3 « 09*A08 AS0=(A25«A16>/(A17-A26) ,

61. A5lB(A29**2-A30**2-'A25**2?'A26**2tAl6**2 + A17**2>/(<AlfwA26>*2> D23a(A25«.A50*(A5l»A26>>**2-<1*A50**2)*<A2S**2*<AS1"»A86)**2#A29**2L