автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Развитие и эксплуатация путевых устройств регулирования скорости отцепов на механизированных и автоматизированных сортировочных горках

РГ5 од

ВСЕРОССИЙСКИЙ „

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ 2 7 ЯШ) {ПГ-'У ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи УДК 656.212;5:625Л 56.8

\

кандидат технических наук КОБЗЕВ Валерий Анатольевич

РАЗВИТИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПУТЕВЫХ УСТРОЙСТВ

РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ОТЦЕПОВ НА МЕХАНИЗИРОВАННЫХ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая устройства сигнализации, централизации и блокировки )

ДИССЕРТАЦИЯ

в виае научного доклада -на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва -1 9 9 б

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук,

профессор

Член корреспондент PAT, доктор технических наук, профессор

Доктор технических наук, профессор

Дмитренко Иван Ермолаеаич

Шелухин Виктор Иванович

Василенко Михаил Николаевич

Ведущая организация:

Управление сигнализации, связи и вычислительной техники МПС РФ

' 199Ж в

Защита состоится ¡^¡г ^ 19У7Г. в " / ( час на заседании диссертационного совета Д 114.01.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта, Москва, 129851, 3-я Мытищинская, 10

Диссертация в виде научного доклада разослана*1 " ^ 1997г.,

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, заверенные печатью, направлять по адресу диссертационного совета института. . '

Учений секретарь диссертационного Совета Д 114. 01.01.

кандидат технических наук

^^^'^УУ кондрахиыа Н. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На сети железных дорог Российской Федерации эксплуатируется 116 механизированных и автоматизированных сортировочных горок, на которых ежесуточно перерабатываются сотни тысяч вагонов. Сортировочные горки играют важную роль в ускорении доставки грузов клиентуре, сокращении простоев вагонов, обеспечении их сохранности. Поэтому в современных условиях, когда на первое место выходят качественные показатели работы железнодорожного транспорта, роль сортировочных горок не только не снизилась, но еще более возросла, несмотря на заметное уменьшение объемов работы. От того, насколько эффективно функционируют механизированные и автоматизированные сортировочные горочные комплексы; зависят итоги работы всей сети.

Одним из важнейших направлении повышения эффективности горочных комплексов является разработка и внедрение современных технических средств, предназначенных для механизации сортировочного процесса, обеспечения интенсивной и качественной переработки вагонопотоков. В решение этой проблемы внесли большой вклад ученые транспорта - доктора технических наук Долаберидзе А, М., Иванченко В. Н., Исаев К. С., Павлов В. Е.. Рогинский Н. О., Сотников Ё. А., Шейкин В. П., Шелухин В. И. и др., кандидаты технических наук Атаманёнко Е. Г., Боровков Ю. Г., Бураков В. А., Бычков В. В., Дудннченко А. М., Карпов Н.А., Рудановский В. М„ Ска-балланович В. С., Цымбалюк С. К., Страховский И. И., Шипулин А. П. и др., инженеры Кукин В. М., Мишин Ю. Д., Пачес Н. И., Ратников В. Д., Степанова Л. Л., Тишков Л. Б., Утенков В. А. и др. Однако в силу своей многогранности и наухоемкости она требует дальнейших исследований и проработок.

ЦелЬ исследований состоит в научном обосновании, разработке и внедрении в технологический процесс сортировочных горок современных устройств регулирования скорости отцепов, необходимого сервисного оборудования, прогрессивных технологий и нормативов обслуживания этих устройств, обеспечивающих достижение уровня эффективности и качества сортировочного процесса, соответствующего современным тербованиям.

В докладе обобщены теоретические и практические результаты работ, выполненных автором за период 1981 • 1996 гг. в соответствии с утвержденными МПС планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Общий методический подход заключается в сочетании теоретических и экспериментальных методов исследований. При отработке конструкций новых устройств важное значение имело использование экспериментальных методов. В то же время, система эксплуатации новых устройств разрабатывалась прежде всего на основе теоретических методов, включая вероятностные оценки и прогнозы, Такой подход позволил наилучшим образом изучить все аспекты поставленной задачи, обобщить полученные количественные и качественные результаты, сформулировать итоговые оценки и наметить перспективы развития.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- теоретически обоснованы направления создания нового поколения путевых устройств регулирования скорости отцепов для механизированных и автоматизированных сортировочных горок, наиболее полно отвечающие современным эксплуатационно-техническим требованиям, и на уровне изобретений предложены способы их технической реализации;

- выполнен комплекс научных исследований по отработке конструкции новых путевых устройств регулирования скорости отцепов для горочных тормозных позиций и подгорочных парковых путей, позволяющих существенно улучшить основные показатели работы сортировочных станций -повысить темп расформирования составов, сократить время расформирования и время ожидания расформирования, уменьшить повреждаемость вагонов и перевозимых грузов;

- разработаны методы и средства повышения конструкционной и эксплуатационной надежности деталей и узлов путевых устройств регулирования скорости отцепов;

- исследован механизм взаимодействия рабочих поверхностен и уплотнителей исполнительных тормозных устройств, предложена математическая модель и критериальные зависимости для оценки потерь рабочей жидкости кз гидросистемы пневмогидравлических замедлителей; разработана методика расчета эксплуатационных расходов и необходимого резерва рабочей жидкости, а также периодичности дозаправок серийных замедлителей типа ВЗПГ-ВНИИЖТ; . , '

- впервые проведены исследования и разработана методика расчета параметров фрикционного износа деталей вагонных замедлителей, с помощью которой можно оценивать эффективный максимальный и средне-эксплуатационный сроки службы деталей замедлителей;

- впервые проведено теоретическое исследование предельного состояния элементов крепления тормозной системы балочных замедлителей, установлены критериальные зависимости и разработана методика прогнозирования продолжительности безотказной работы и периодичности их необходимой замены; • '

- предложена комплексная технология технического обслуживания и ремонта тормозных исполнительных устройств с использованием комплекса новых сервисных механизмов, учитывающая требования снижения материале- и трудоемкости выполнения технологических операций, разработана методика нормирования запасных частей;

- обоснованы направления дальнейшего совершенствования и повышения эффективности устройств тормозной горочной техники.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны и внедрены на дорогах сети новые высокоэффективные горочные устройства регулирования скорости, обеспечивающие повышение качества сортировочного процесса, снижение повреждаемости вагонов и перевозимых грузов, экономию материальных и энергетических ресурсов при выполнении работы по торможению отцепов;

- предложены новые направления разработки н проектирования устройств горочной техники, принятые проектно-консгрукторскимн организациями и реализуемые в системе МПС РФ;

- разработаны решения по совершенствованию системы эксплуатации горочной техники, позволившие сократить непроизводительные расходы, повысить качество эксплуатации исполнительных устройств;

• предложен комплекс современных технических средств для обслуживания и ремонта тормозных горочных механизмов, что позволяет обеспечить поддержание работоспособности и эксплуатационной надежности исполнительных устройств на требуемом уровне.

Практическая реализация результатов выполненных исследований позволила повысить качество сортировочного процесса на станциях, уровень механизации, эффективность и отдачу капиталовложений в горочную технику, обеспечивая тем самым значительный народнохозяйственный эффект.

Реализация результатов работы. Предложения автора, обоснованные в выполненных исследованиях, реализованы: , :

- в конструкторской и проектной документации на путевые устройства регулирования скорости отцепов и другую горочную технику, разрабатываемую проектно-конструкторскнми организациями МПС;

- в серийной продукции заводов МПС и других ведомств, производящих устройства горочной технику, в том числе: в горочных вагонных замедлителях типа ВЗПГ-ВНИИЖТ и ВЗП-ВНИИЖТ различных модификаций, парковых вагонных замедлителях типа РНЗ-2М и ПНЗ-1, устройствах квазинепрерывного регулирования скорости отцепов типа ТВЗ-ВНИИЖТ, электронных регуляторах давления типа РДЭ-ВНИИЖТ для управляющей аппаратуры вагонных замедлителей, гидравлических и электронных индикаторах усилия нажатия типа ИУН-ВНИИЖТ и ИУНЭ-ВНИИЖТ.

МПС РФ утверждены следующие документы:

- Инструкция по техническому обслуживанию устройств механизированных и автоматизированных сортировочных горок, № ЦШ 4767, 1991 г.;

Инструктивные указания по замене вагонных замедлителей КВ-2 и Т- 50 на трех- и пятизвенные замедлители типа ВЗПГ-ЗНИИЖТ от 30.07.89 г.;

Технология монтажа винтовых пружинных комплектов на замедлителях типа ВЗПГ-ВНИИЖТ в условиях эксплуатации от 06,06.1989 г.;

Технические указания на применение полимерных материалов при ремонте оборудования сортировочных горок от 11.11.1936 г.;

Указания по организации на сортировочных горках технического обслуживания замедлителей с использованием механизированных площадок №ЦШМГ 14/47, 1987 г.;

Нормы расхода материалов, запасных частей и изделий на техническое обслуживание и ремонт устройств механизированных и автоматизированных сортировочных горках, ЦХ - ЦШ № 4432,1977 г.;

Нормативы расхода запасных частей и материалов для вагонных замедлителей КНП-5, РНЗ-2, Т-50, РНЗ-2М, ВЗП с учетом нового габарита от 04.10.95 г.;

Технология обслуживания вагонных замедлителей КНП-5, РНЗ-2, Т-50, РНЗ-2М, ВЗП с учетом нового габарита от 04.10.95 г. м ряд других документов.

Совокупность теоретических, экспериментальных и практических разработок автора является законченным научным трудом, в котором на основе выполненных исследований осуществлено решение крупной научно-

\ 7."У'-

технической проблемы повышения эффективнбсти и качества переработки ва-гонопотоков на сортировочных станциях, • имеющей важное народнохозяйственное значение. "'.'•';■■

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, обобщенные научным докладом, рассмотрены и одобрены на сетевых совещаниях в городах Москве, Нижнем Новгороде, Пензе, Новосибирске, Санкт-Петербурге, а также обсуждены на Научно-технических совещаниях в ЦШ и ЦД МПС, ВНШ.ЖТе, МГУ ПС, ГГСС и в других организациях.

Публикации. Доклад обобщает результаты исследований автора, отраженные более чем в 40 публикациях, в том числе в 15 авторских свидетельствах на изобретения и патентах. Перечень основных публикаций приведен в конце доклада.

СОДЕРЖАНИЕ НАУЧНОГО ДОКЛАДА

1. Анализ условий эксплуатации и характеристика тормозной горочной

техники, используемой на железных дорогах РФ. Постановка проблемы

В настоящее время на механизированных и автоматизированных сортировочных горках реализуется концепция интервально-прицельного регулирования скорости отцепов,. в соответствии с которой горки оборудуются тормозными позициями ( ТП), располагаемыми как правило перед разделительной стрелкой (I ТП ),' за. разделительной стрелкой ( Н ТП) и в начале парковых путей (III ТП ).

Основной задачей горочных тормозных позиций (I ТП и II ТП) является обеспечение требуемых временных интервалов меадускатывающимися с горки отцепами, достаточных для перевода соответствующих стрелок, и реализация расчетных скоростей отцепов на выходе из этих позиций, обеспечивающих подход отцепов к III ТП со скоростями не выше 6 м/с.

Парковая тормозная позиция ( III ТП ) призвана обеспечивать скорости отцепов, достаточные для того, чтобы они докатились до расчетной точки. При этом скорость соударения отцепов в парке не должна превышать 5 км/ч.

Известно, что механизация процесса торможения вагонов на одной горке средней мощности позволяет устранить малопроизводительный и опасный труд 30 - 40 регулировщиков скорости отцепов, в том числе 12 - 16 чел. на спускной части.

Для механизации тормозных позиций, разработано несколько типов вагонных замедлителей, предназначенных для эксплуатации на спускной части горок и подгорочных путях.

Горочные тормозные позиции оборудуются балочными вагонными замедлителями тяжелого типа, например, КВ-3, КНП-5 и др., устанавливаемыми, как правило, попарно, парковые - легкими замедлителями РНЗ-2, устанавливаемыми по 3 единицы, а иногда также Т-50, КНП-5, используемыми поодиночке.

Весовыми замедлителями тала КВ-3 до недавнего времени было оборудовано почта 50 % механизированных горок. Они имеют сложную кинематически схему, большую глубину заложения (1,1 м ), трудоемки в обслуживания и регулировке. Расчетная тормозная мощность замедлителя

КВ-3 составляет 1 м эн. в., а общие затраты на поддержание его работоспособности превышают 100 чел-ч в месяц, что в условиях ограниченных трудовых ресурсов создает на станциях немалые затруднения.

Нажимные замедлители Т-50 хотя и имеют простую кинематическую схему, однако обладают малой удельной мощностью. Они базируются на рельсах Р43, что весьма неудобно в эксплуатации, поскольку в настоящее время такие рельсы сняты с производства. Замедлители Т-50 уже не выпускаются, а при заводском ремонте эксплуатируемых замедлителей производится их одновременная модернизация с заменой рельсов Р43 на Р50.

На основе замедлителей Т-50 были созданы более мощные замедлители типа КНП-5, имеющие дополнительные устройства для подъема тормозных балок в рабочее положение и опускания их для пропуска по замедлителю локомотивов. Однако в эксплуатации эти устройства оказались малоэффективными. Из-за недостатков конструкции они часто не выполняют свои функции. Кроме того, потери сжатого воздуха из подъемных цилиндров в несколько раз превышают аналогичные потери в тормозных цилиндрах.

Замедлители КНП-5 выпускаются на рельсах Р50. Расчетная тормозная мощность одного замедлителя составляет 1,2 м эн. в., однако на практике она, как правило, полностью не реализуется. Значительная инерционность таких замедлителей является существенной помехой при их использовании в системе автоматического регулирования скорости отцепов.

Рычажно-надвижной замедлитель РНЗ-2 содержит тормозные балки, шарнирно соединенные'с рычагами и пневмоцилиндры с поршнем двойного действия. Он выполнен в виде нескольких совместно управляемых звеньев, которые можно устанавливать в прямых и кривых участках путей. Однако из-за наличия громоздких цилиндров и дополнительных систем управления конструкция в целом является сложной и ненадежной.

Все перечисленные замедлители имеют пневматический привод и отличаются большой энергоемкостью. На одно торможение у замедлителей КВ-3, Т-50 и КНП-5 расходуется соответственно 1,7, 1,0 и 1,5 м3 воздуха, а в целом по сети дорог на нужды торможения ежегодно затрачивается 120 млн. м3 воздуха, стоимость производства которого составляет более 42 млрд. руб.

Работа замедлителей сопровождается значительными динамическими нагрузками, возникающими в большинстве узлов силовой системы и имеющими пикообразный характер. Если в статическом режиме максимальные усилия нажатия шин у горочных замедлителей достигают 12... 15 тс, у парковых - 20...25 тс, то с учетом динамики нагрузка на их рабочие элементы возрастает в 1,5...2 раза. В среднем каждый горочный замедлитель при суточной переработке 2,5 тыс. вагонов подвергается в течение года воздействию пиковых нагрузок более 1,0 млн, раз, а за весь срок службы - 8 ... 10 млн. раз.

Тенденция увеличения динамических воздействий на основные узлы и детали замедлителей, очевидно, сохранится и в будущем, что требует повышения надежности их конструкции.

Анализ опыта эксплуатации замедлителей позволил систематизировать недостатки этих устройств и выделить из них главные, в числе которых сложность и громоздкость конструкции, чрезмерная удельная металлоемкость при низкой допустимой скорости входа отцепов на замедлитель, зна-

чительный расход энергоресурсов на единицу тормозной мощности, большая инерционность срабатывания и нестабильность тормозных характеристик. Указанные недостатки сделали эти замедлители практически неконкурентноспособными с большинством зарубежных аналогов, весьма усложнили их эксплуатацию, увеличили вероятность повреждения вагонов и перевозимых грузов в процессе расформирования составов.

В этой связи возникла проблема разработки и внедрения современных тормозных механизмов, а также организации их эффективной эксплуатации, включая обслуживание и ремонт.

Представляемый комплекс исследований решает эту стратегическую задачу и обобщает основные работы автора по следующим направлениям:

- разработка и внедрение новых конструкций путевых устройств регулирования скорости отцепов для горочных и парковых тормозных позиций, отвечающих принятой концепции интервально-прицельного регулирования скорости и современным эксплуатационно-техническим требованиям;

-.теоретическая оценка и прогнозирование технического состояния и' работоспособности, а также разработка способов и средств повышения эксплуатационной надежности деталей и 'узлов путевых устройств регулирования скорости отцепов;

- совершенствование системы воздухоснабження тормозных исполнительных устройств, повышение эффективности регулирующей и управляющей аппаратуры; ■

- отработка прогрессивных нормативов, технологии обслуживания и сервисных механизмов для путевых устройств регулирования скорости отцепов;

Детальная проработка и реализация предлагаемых технических и организационно-методических решений осуществлялась автором с привлечением научной, конструкторской, производственной и эксплуатационной базы предприятий Министерства путей сообщения РФ и других ведомств, в частности, ВНИИЖТ, ПКБ ВНИИЖТ, Калужского ПРМЗ, Читинского ТРЗ, Московской, Свердловской, Юго-Восточной, Горьковской, СевероКавказской и других железных дорог, а также НПП "АСТРА-ЭЛ", АО "Электромехгамерение" и некоторых других предприятий.

2. Реализация новых требований в технических решениях и конструкциях горочных н парковых устройста регулирования скорости отцепов

В новых условиях работы сортировочных горок, когда на первое место выдвигаются качественные показатели процесса формирования составов, существенно изменились эксплуатационно-технические требования, предъявляемые к горочным тормозным средствам, в первую очередь, к вагонным замедлителям, которые должны отличаться высокой надежностью, экономичностью в расходовании энергоресурсов, иметь небольшую металлоемкость ( не более 25 т в расчете на единицу тормозной мощности ) и глубину заложения от уровня головки рельсов ( не более 1 м на спускной части горки и 0,6 м - на подгорочных путях), обладать небольшой трудоемкостью обслуживания. Особенно высокие требования предъявляются к быстродействию замедлителей при оттормаживании. От этого в основном

зависит точность вытормаживания отцепов, а следовательно - скорость их соударения и сохранность перевозимых грузов, Для соблюдения нормативных требований ПТЭ это время не должно превышать 0.8 с для горочных и 0.6 с для парковых тормозных механизмов.

В соответствии с новыми требованиями к тормозным средствам горок, утвержденными МПС, во ВНИИЖТе были развернуты научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по поиску новых технических решений и разработке конструкции и системы эксплуатации современных путевых устройств регулирования скорости отцепов, наиболее полно отвечающих вышеприведенным требованиям.

Начало этих исследований было положено в 1981 г. проф. Исаевым К. С., которые затем получили дальнейшее развитие и выполнялись под руководством и при активном участии автора настоящей работы.

За период 1981 ... 1996 г. для систем интервально-прицельного регулирования скорости отцепов были разработаны современные горочные тормозные механизмы - вагонные замедлители типа ВЗПГ-ВНИИЖТ и ВЗП-ВНИИЖТ различных модификаций, а также парковые - вагонные замедлители РНЗ-2М и ПНЗ-1.

Для регулирования скорости отцепов на подгорочкых путях предложен вагонный замедлитель точечного типа ТВЗ-ВНИИЖТ, обладающий рядом существенных преимуществ перед зарубежными аналогами.

Рассмотрим основные особенности конструкции и эксплуатационно-технические характеристик!.' упомянутых тормозных устройств.

Силовая система клещевидно:нажимяого пневмогидравлического замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ состоит из соединенных шарниром одноплечих рычагов с укрепленными на них тормозными балками и шинами. Усилие нажатия создается с помощью горизонтально расположенных гидравлических цилиндров. Давление жидкости, подаваемой к этим цилиндрам, регулируется в пневмогидравлическом приводе.

При разработке замедлителя был проведен анализ кинематических схем отечественных и зарубежных замедлителей, а также различных типов применяемых в них приводов. Было доказано, что достаточно высокие результаты могут быть получены при использовании в силовой рычажной системе замедлителя рычагов первого рода. При этом система обеспечивает перевод тормозных балок из исходного положения ( для пропуска локомотивов) в подготовленное и тормозное с помощью только одного механизма ( а не двух как у базового аналога - замедлителя КНП-5 ), что упростило конструкцию и снизило общий вес устройства. Благодаря упрощенной кинематической схеме достигается высокий уровень симплификации: по сравнению с базовым аналогом количество узлов в кинематической цепи сокращается в среднем на 25 %.

Применение пневмогидравлического привода и оригинальной конструктивной схемы обеспечило уменьшение габаритных размеров и веса замедлителя на 25 %, повысило его быстродействие, сократило в 5 - 7 раз расход энергоресурсов, позволило улучшить доступ к его механическим узлам. В то же время использование гидравлической аппаратуры потребовало более высокого качества изготовления, монтажа и технического обслуживания тормозной системы и привода.

В конструкторской документации на замедлитель ВЗПГ-ВНИИЖТ предусмотрены различные варианты его использования • в трех- и пятизвен-ном исполнении, на рельсах Р50 и Р65.

Основные показатели замедлителя представлены в табл 2.1.

, Таблица 2.1

Показатели Тип замедлителя

КНП-5 ВЗПГ-З ВЗПГ-5 ВЗП-З ВЗП-5

Масса (без рельсов и брусьев), т 35.0 13,0 23,0 17,0 22.0

Длина по балкам, м 12,475 8.0 12.475 8.0 12.5

Глубина заложения от уровня головки вельса, м 0.9 0,9 0.9 0,9 0.9

Расчетная погашаемая энергетическая высота, м ¡,2 1,0 1.3 1,0 1,35

Время затопмаживания, с 0.8 0.7 0.7 0,7 0,7

Время оттоомаживания, с 0,6 0,6 0,7 0,7

Допустимая скорость входа вагонов, м/с 7,0 8.0 8,0 8,5 8,5

Расход свободного воздуха на I срабатывание, м3 • 1,5 0,13 0,2 0,7 0.9

Наработка на конструкционный отказ, дней 210 300 280 360 360

Как видно из таблицы, они значительно лучше, чем у базового аналога (КНП-5).

Замедлители типа ВЗПГ-ВНИИЖТ серийно производятся и поставляются на линию Калужским ПРМЗ и Читинским ТРЗ МПС.

Для районов с трудными и суровыми климатическими условиями, где эксплуатация пневмогидравлических замедлителей из-за низких температур затруднена, разработан новый горочный замедлитель ВЗП-ВНИИЖТ с пневматическим приводом. Оригинальной особенностью этого замедлителя является плоскопараллельное перемещение балок и шин, что улучшает условия взаимодействия с тормозимыми колесами, способствуя стабилизации тормозного эффекта.

Замедлитель ВЗП-ВНИИЖТ включает в себя наружные и внутренние сочлененные тормозные балки с шинами, цилиндрические шарниры с осями, расположенными под углом к оси пути в горизонтальной плоскости и жестко связанными с поворотными рычагами, шарнирно связанными соответственно со штоком и корпусом пневмоцилиндра. Замедлитель работает следующем образом. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневматического цилиндра шток втягивается в его корпус. Корпусы цилиндров и штоки шарнирно связаны с подвижными концами рычагов. Из-за этого сближаются указанные концы рычагов и консольные оси с подпятниками. Жестко соединенные с ними тормозные балки при этом не только сближаются, но и поднимаются вверх. Каждая тормозная балка связана с

двумя подпятниками. Это обеспечивает параллельность контакта тормозных балок с боковыми поверхностями тормозимого колеса. Кроме того, благодаря особенностям кинематической схемы обеспечивается практически постоянная высота юны контакта с колесами при различных толщинах их бандажей и различных износах тормозных шин. Это повышает стабильность тормозных характеристик замедлителя.

Следует отметить, что первоначальное техническое решение замедлителя ВЗП-ВНИИЖТ предусматривало возможность реализации с помощью пневмоцилиндров трех положений его тормозной системы - заторможенного. при котором обеспечивается торможение отцепов, подготовленного к торможению и исходного (для пропуска по замелителю маневрового локомотива). Однако в связи с введением в действие изменений в ГОСТ 9238-83 в части "Нижнее очертание габаритов приближения строений С и Сп для горочных вагонных замедлителей" необходимость в подготовленном положении замедлителя отпала, поэтому его конструкция была несколько переработана и реализует только два положения - заторможенное и оттор-моженное (исходное). В связи с этим уменьшились массо - габаритные показатели пневмоцилиндров, упростился механизм их фиксации в рабочем и нерабочем положениях, сократилось энергопотребление замедлителя.

Конструкторская документация на замедлитель предусматривает возможность его изготовления в 3- и 5-звенном исполнении ( ВЗП-З и ВЗП-5). Основные показатели различных модификаций замедлителей типа ВЗП-ВНИИЖТ также приведены в табл. 2,1.

По сравнению с замедлителем КНП-5 замедлитель ВЗП-ВНИИЖТ имеет заметное преимущество по таким показателям, как тормозная мощность, экономичность по энергоресурсам, простота кинематической схемы.

Замедлитель ВЗП-ВНИИЖТ с 1996 г. поставлен на производство Калужским ПРМЗ и выпускается как для нового строительства сортировочных горок, так и для замены ныне действующих горочных замедлителей КНП-5. Т-50, КВ-3, а в будущем и ВЗПГ-ВНИИЖТ.

Ках отмечалось выше, для механизации парковых тормозных позиций предназначен замедлитель РНЗ-2, который был разработан на основе изобретений С. К. Цимбалюка, Н. Р. Ющенко и др. институтом Гипротранссиг-налсвязь и с 80-х годов серийно изготавливается заводами МПС. Этот тип замедлителя несмотря на наличие оригинальных и эффективных решений (плоскопараллельное перемещение тормозных балок, равномерное распределение усилия нажатия по длине тормозных шин и др.) имеет целый ряд органических недостатков конструкции, существенно осложняющих как его эксплуатацию, так и изготовление и нуждается в существенной доработке.

В результате обобщении и анализа накопленного опыта изготовления и эксплуатации замедлителей РНЗ-2 установлено, что требуется модернизация почти всех его основных узлов, в т. ч. тормозных балок, силового пневмоци-линдра и основания. В результате был разработан проект модернизации замедлителя РНЗ-2, в соответствии с которым тормозные балки выполнены не коробчатыми, как у серийного образца, а цельнометаллическими, вырезанными из листового стального проката толщиной 100 мм и расположенными под углом 30° к горизонту. Такое выполнение тормозных балок позволяет заводам - изготовителям сократить с 20 до 6 единиц номенклатуру деталей и

исходных материалов, уменьшить материалоемкость, улучшить технологичность и сократить время изготовления каждой балки. При этом благодаря исключению длинномерных деталей коробчатого сечения значительно сокращается объем газорезательных и сварочных работ, высвобождаются технологическое оборудование и производственные площади, улучшаются условия труда рабочих и уменьшается загрязнение атмосферы вредными веществами, выделяемыми при газовой резке и сварке металла.

Силовой цилиндр также претерпел изменения. Он был выполнен одно-поршневым, в то время как в серийном образце в пневмоцилиндре расположены два поршня, причем один из них "плавающий", а внутренняя поверхность цилиндра - ступенчатая. При работе замедлителя это приводило к случаям заклинивания поршня, чрезмерным ударным нагрузкам, вызывавшим сколы и разломы поршня, т. е. к снижению эксплуатационной, надежности работы пневмоцилиндра. Применение новой конструкции пневмо-цилиндра позволило устранить этот недостаток, сократить расход воздуха, улучшить характеристики быстродействия, существенно повысить технологичность изготовления.

Крепление нового пневмоцилиндра выполнено на наружной тормозной балке с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости. Такой способ крепления в отличие от базового обеспечивает плоскопаратлельное перемещение всех кинематических элементов замедлителя при переводе тормозной системы из одной? положения в другое.

Основание модершиярованного замедлителя базируется на шпалах, а не на дефицитном и дорогом мостовом брусе. Кроме того, конструкция основания выполнена таким образом, что ролик рычага тормозных балок при переводе замедлителя в заторможенное положение подкатывается не под подошву рельса, как в серийном варианте, а под площадку специальной опорной плиты. Такое решение позволило снять нагрузку на рельс со стороны подошвы, разгрузить клеммные крепления рельсов и, тем самым, повысить надежность работы и срок службы этого ответственного узла.

Для регулировки раствора тормозных шин при их износе и для фиксации тормозных балок в заторможенном положении было предложено использовать винты - упоры, что дало бы плавность регулировки раствора и разгрузило рельс от поперечных сил, возникающих при торможении вагонов.

В связи с изменением конструкции пневмоцилиндра была предложена новая схема подачи воздуха и управления работой модернизированного замедлителя. В ней для приведения замедлителя из опущенного положения в подготовленное воздух подают сначала в поршневую полость, а затем по достижении тормозной системой заторможенного положения и в его тюковую полость. При этом тормозная система автоматически переводится в подготовленное положение. Для последующего перевода замедлителя из подготовленного в заторможенное положение воздух выпускают из поршневой полости пневмоцилиндра. Для перевода замедлителя из подготовленного в опущенное положение воздух выпускают сначала из штоковой полости, а затем с небольшой задержкой и из поршневой полости пневмоцилиндра.

В соответствии с изложенными принципами по проекту ПКБ ВНИИЖТ Калужским ПРМЗ в декабре 1991 г. изготовлен опытный образец ыодернн-

зированного замедлителя РНЗ-2М, который был испытан на станции Перово Московской дороги в 1992 г.

В процессе эксплуатационных испытаний прошли проверку как новые, так и модернизированные узлы замедлителя. Некоторые из них зарекомендовали себя только с положительной стороны, другие пришлось доработать или даже полностью заменить. Так, хорошо зарекомендовали себя конструкция пневмоцилиндра и вариант его установки, принцип подката ролика рычага балки под площадку опорной плиты. Не вызывали нареканий со стороны эксплуатационников схема подачи воздуха, конструкция балок и основания. В то же время кардинальных изменений потребовал узел регулировки раствора тормозных шин с помощью винтов - упоров, оказавшийся весьма неудобным в обслуживании и ненадежным в работе.

При корректировке конструкторской документации по результатам эксплуатационных испытаний первого опытного образца замедлителя РНЗ-2М были также учтены упомянутые выше изменения ГОСТ 9238-83, сделавшие ненужным подготовленное положение тормозной системы замедлителя. В результате в 1993 г. появился проект модернизированного замедлителя РНЗ-2М, в котором предусматривалось всего два положения тормозной системы - отторможенное и заторможенное. По этому проекту в конструкцию замедлителя, помимо хорошо прошедших испытания и доработанных узлов, вошли и новые варианты их установки. Так, полностью изменились конструкция и назначение винтов -упоров: они приняли вид многофункциональных пружинных комплектов, служащих как для регулировки раствора тормозных шин, так и для перевода тормозных балок из заторможенного в опущенное положение с фиксацией установленных размеров.

Исключение подготовленного положения изменило схему движения балок. Теперь они перемещаются только з горизонтальной плоскости.

Изменилась также схема подачи воздуха и управления замедлителем. Перевод замедлителя з заторможенное положение стал осуществляться подачей воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра с одновременным выпуском его из пгтоковой, а в опущенное положение - подачей воздуха в штоковую полость с одновременным выпуском его из поршневой, а также воздействием пружинных комплектов.

Опытный образец такого замедлителя был изготовлен Калужским ПРМЗ в феврале 1994 г , причем специалисты завода значительно упростили процесс сборки и отладки, сократив его до нескольких часов.

Эксплуатационные испытания опытного образца замедлителя РНЗ-2М были организованы на станции Горький - Сортировочный. За период испытаний было выполнено более 28600 включений замедлителя на затормаживание. Испытания показали, что максимальное усилие нажатия на четвертой тормозной ступени при давлении 0,7 МПа составило 11 тс. Величина погашаемой энергетической высоты определялась как для одиночных полногрузных четырехосных вагонов, так и для отцепов различной осности и весовой категории, при действии различных климатических факторов. Для вагонов тяжелой весовой категории (более 60 т) она составила 0,47...0,57 м эн.в., что на 20...35 % выше паспортных данных серийного замедлителя РНЗ-2 (0,39...0,42). Коэффициент вариации тормозной мощности замедлителя на различных ступенях торможения не превышал 14 %. Удельный тормозной

эффект на единицу рабочей длины замедлителя равен 0,13...0,1б м эн.в./м, а максимальное замедление при торможении вагонов - 1,2 м/с*. Быстродействие замедлителя при отгормаживании и затормаживании составило соответственно 0,6 и 0,7 с, а расход свободного воздуха на одно Торможение не превысил.0,2 м3.

Таким образом, основные эксплуатационно-технические характеристики замедлителя РНЗ-2М и показатели работы в полной мере отвечают требованиям технического задания. С 1995 г. в соответствии с указанием МПС Калужский ПРМЗ начал серийное производство замедлителей РНЗ-2М.

На базе замедлителя РНЗ-2М разработан его однорельсовый аналог -парковый замедлитель типа ПНЗ-1, у которого тормозная система расположена лишь на одном ходовом рельсе, а у другого установлен контррельс. По экспертной оценке отечественных и зарубежных специалистов такое исполнение замедлителя является наиболее прогрессивным и позволяет обеспечить до 20 % прироста тормозной мощности ( по сравнению с половиной двухрельсового замедлителя). Изготовление и испытания замедлителя ПНЗ-1 предполагается провести в 1996 ... 97 годах.

Существенное улучшение качества сортировочного процесса может быть достигнуто путем применения принципов квазинепрерывного регулирования скорости отцепов с использованием точечных замедлителей ТВЗ. На сортировочных горках зарубежных стран эксплуатируются ТВЗ различных конструкций, однако все они имеют незначительный и практически не зависящий от внешних условий тормозной эффект. При этом максимальная величина развиваемого тормозящего усилия ограничена нагрузкой на колесо вагона легкой весобой категория, чтобы не допустить отрыв колеса от рельса в момент его взаимодействия с рабочей головкой ТВЗ. Чем тяжелее вагон, тем меньше тормозной эффект ТВЗ в расчете на 1 т массы этого вагона.

Такая особенность является недостатком конструкции известных ТВЗ, поэтому специалистами ВНИИЖТ под руководством и при участии автора были выполнены исследования с целью поиска технического решения, свободного от вышеупомянутого недостатка, и разработки на его основе конструкции отечественного ТВЗ. В результате было предложено новое техническое решение и конструкция замедлителя ТВЗ-ВНИИЖТ, состоящего из двух основных узлов - гидравлического амортизатора с клапаном скорости и возвратной пружиной, а также перепускного клапана, снабженного рычажной системой, следящей за положением колеса относительно поверхности катания рельса. Перепускной клапан обеспечивает перекрытие трубопровода, связывающего верхнюю и нижнюю камеры амортизатора. При этом закрытие перепускного клапана обеспечивается только в случае, когда вагоны движутся по ТВЗ в направлении парка, а при их движении в обратном направлении (например, при вьггяжке вагонов в сторону горки) перепускной клапан не срабатывает и ТВЗ не оказывает тормозящего воздействия на колеса.

Устройство работает следующим образом. Колесо движущегося в парк вагона своим гребнем взаимодействует с подпружиненной нажимной пло-. щудкой рычага, удерживая его в положении, обеспечивающем закрытие пе-ргчпек него клапана. При этом гребень колеса воздействует на рабочую гслоаку ТВЗ и, если скорость движения вагона выше расчетной, на которую

настроен ТВЗ, клапан скорости закрывается, разобщая верхнюю и нижнюю полости ТВЗ. Этот процесс сопровождается ростом тормозного усилия. В момент, когда вертикальная составляющая тормозного усилия достигнет величины нагрузки на колесо, оно начнет отрываться от рельса, при этом рабочий конец рычага будет перемещаться вверх за колесом, что приведет к открытию перепускного клапана и уменьшению давления в нижней камере, т. е. к снижению тормозного усилия, опусканию колеса на рельс, закрытию перепускного клапана. Таким образом реализуется тормозное усилие, максимально возможное по условию отрыва колеса вагона от рельса для любого веса вагона.

Расчеты показывают, что при торможении полногрузного четырехосного вагона полезная работа, совершаемая таким ТВЗ за один цикл, может быть увеличена до 7000 Дж вместо 1400...1700 Дж у известных конструкций. Кроме того, применение предложенных устройств снимает ограничение со скорости при маневровых передвижениях вагонов в сторону вершины горки, что также немаловажно в оперативной эксплуатационной работе.

В соответствии с предложенным техническим решением была разработана необходимая конструкторская документация и изготовлены экспериментальные образцы ТВЗ конструкции ВНИИЖТ. При этом учитывалось, что точечные замедлители должны обладать высокой работоспособностью в диапазоне температур от + 45 °С до - 50 °С, размещаться на рельсах Р50 и Р65, регулировать скорость движения отцепов с нагрузкой на ось от 5 до 28 тс при расстоянии между соседними осями колесных пар от 1350 мм до 2400 мм, средней интенсивности торможения 100 колес в час, обеспечивать соударение отцепов в лодгорочном парке со скоростью не более 5 км/ч. Они должны допускать возможность очистки путей от снега, не нарушать изоляцию рельсовых цепей, иметь ресурс по физическому износу не менее 2,5 млн. циклов срабатываний и наработку до ремонта первого объема со снятием с пути порядка 1 млн. циклов. Уровень шума замедлителей не должен превышать 80 дБ, а трудоемкость обслуживания - 10 чел.-ч/мес на 100 таких устройств. Испытания, проведенные на экспериментальном стенде - горке, показали, то разработанная конструкция ТВЗ в основном удовлетворяет этим требованиям и может быть рекомендована к постановке на производство, причем благодаря простоте и доступности конструкции, производство замедлителей ТВЗ-ВНИИЖТ может бьпъ организовано на ремонтных заводах МПС, в т. ч. Калужским ПРМЗ, Читинским ТРЗ и др., производящих тормозную горочную технику.

3. Методы и средства повышения конструкционной надежности деталей

и узлов новых путевых устройств регулирования скорости отцепов

Путевые устройства регулирования скорости отцепов на сортировочных горках, с одной стороны, обеспечивают повышение качества технологических операций по формированию составов, устраняют ручной труд и интенсифицируют процесс переработки вагонопотоков на станциях, с другой стороны, сами являются потенциальными источниками сбоев в работе сортировочных горок из-за возможности появления собственных неисправностей и отказов. В этих условиях надежность устройств является одним из

самых значимых факторов, определяющих не только темпы, но часто и саму возможность внедрения Новой разработки. Поэтому исследования, направленные на повышение надежности путевых устройств регулирования скорости отцепов до необходимого уровня, являются всегда актуальными и необходимыми.

В структуре потока неисправностей и отказов нового устройства на начальных этапах его внедрения доминируют, как правило, конструкционные неисправности и отказы, а не эксплуатационные, невзирая на то, что в этот период еще не отработана оптимальная технология обслуживания новых устройств, не выявлены основные закономерности и особенности эксплуатации. не установлены нормы расхода эксплуатационных материалов и т. д Эго объясняется не столько неполнотой предшествующих стендовых и полигонных испытаний новых устройств, сколько невозможностью точно смоделировать все многообразие особенностей их реальной эксплуатации. Указанные обстоятельства требуют при отработке конструкции нового устройства правильно соотносить объемы и характер стендовых исследований и эксплуатационных испытаний, а также перекосить результаты исследований одного нового устройства на другое, «гго позволяет сделать более правильные ВЫВОДЫ.

Отработка конструкции нозых устройств, представленных в разд. 2, с целью повышегшя юс надежности проводилась как в стендовых, лабораторных, так и в полигонных я эксплуатационных условиях. При этом наибольший объем исследований приходился' На долю деталей и узлов пневмогвдравлического зал:едл;гггяя ВЗПГ-ВНИЙЖТ, как наиболее сложного объекта. Результаты этих исследований в значительной мере распространялись и на другие новые замедлители (ВЗП-ВНИИЖТ, РНЗ-2М, ПНЗ-1 и ТВЗ-ВНИИЖТ ) и использовались для повышения конструкционной надежности их деталей и узлов.

Важным этапом отработки конструкции вагонного замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ явились его ускоренные полигонные испытания, выполненные на экспериментальной сортировочной горке ВНИЙЖТ. Основной целью этих испытаний было накопление статистического материала о работе отдельных узлов замедлителя, предварительна« количественная оценка его конструкционной надежности, выявление наиболее характерных неисправностей и повреждений узлов и деталей, определение трудозатрат на их устранение, разработка предложений по совершенствованию конструкции и улучшению рабочих параметров замедлителя.

В период испытаний было разработано специальное программное устройство (ПУ) для автоматического управления технологическим циклом торможения. Число выполненных циклов торможения регистрировалось электромеханическим счетчиком.

В структурном отношении замедлитель ВЗПГ-ВНИИЖТ представляет собой совокупность четырех основных систем: механической ( одноплечие рычаги с закрепленными на них тормозными балками и шинами), гидравлической < силовые гидропилиндры, соединенные резинометаллическнми рукавами высокого давления с напорным трубопроводом ), пневмогидрав-лической < привод, преобразующий энергию сжатого воздуха в энергию рабочие жидкости ) и электропневматической ( воздухосборники с

электроуправляемой аппаратурой). Указанные системы функционально соединены последовательно, поэтому неисправность или отказ любой из них автоматически вызывает неисправность или отказ замедлителя в целом.

Вероятность безотказной работы замедлителя составляет Ро = Ром • Pol • Pon • Роэ, где Pom, Po!, Pon, Роэ - вероятность безотказной работы соответственно механической, гидравлической, пневмогидравлической и электропневматической систем замедлителя.

Аналогично вероятность исправного состояния замедлителя будет Рн = Рци • Рнг • Рнп • Ряэ.

Программой испытаний предусматривалось получение значений параметров потока отказов Хо и неисправностей Я.н основных систем замедлителя в зависимости от суммарной наработки замедлителя, выражаемой в количестве циклов торможения Тц, и оценки вероятностей исправной и безотказной работы этих систем.

Во время испытаний по мере необходимости, но не реже чем через 1000 циклов торможения, производились профилактический осмотр и техническое обслуживание всех систсм замедлителя с целью выявления и устранения возникающих неисправностей.

Испытания замедлителя показали, что в подавляющем большинстве неисправности отдельных деталей не нарушают работоспособности всей конструкции и не снижают его тормозного эффекта, происходит лишь временный переход из исправного, состояния э неисправное. Только отказ самых ответственных детален вызывает полный отказ всей конструкции и незатормаживакие вагона.

Процесс утраты замедлителем работоспособности носил в основном случайный характер. Анализ статистических данных позволил установить, что распределение потока случайных неисправностей основных систем замедлителя, являющихся сложными восстанавливаемыми изделиями, подчиняется закону Пуассона. Вероятность Ркв появления к неисправностей за единицу времени (декаду) определяется кэ выражения

Р*н = ехр(-Ха)х

Случайный характер возникновения отказов всей конструкции замедлителя в общей массе неисправностей и отказов отдельных детален, а также редкость появления этих событий дают основание предположить, что их распределение также подчиняется закону Пуассона. Это подтвердили полученные данные.

Результаты испытаний систематизировались следующим образом. Выявлялся характер распределения наработки замедлителя в зависимости от температуры наружного воздуха и давления в пневмосеги. Подсчитывала«, наработка до появления очередной неисправности ( индекс "н") или отказа (индекс "о") механической Тм, гидравлической Тг, пневмогидравлической Тп и электропневматической Тэ систем замедлителя. Количественно оценивались трудовые затраты на устранение неисправностей. Затем параметры потока неисправностей рассчитызались по формулам:

Хнм = 11 Тем! Хнг = 1 I Твг! Хнп — 1 / Тип; Хнэ — I / Тнэ.

Далее выявлялись и анализировались зависимости, связывающие параметры потока неисправностей различных систем с суммарной наработкой замедлителя, измеряемой числом циклов Тц; Ян* (Тц), Х«г (Тц), Хнп (Тц ), Хнэ(Тц).'

Выявлялись и анализировались вероятности исправной работы отдельных систем замедлителя:

Рим = ехр (- ХИм • Тц); Рнг = ехр (- Хнг. Та); Рнп = ехр (- Хнп -Тц); Рнэ = ехр (- ХНэ. Тц).

Аналогичным образом анализировались показатели безотказной работы отдельных систем. Затем определялись и анализировались вероятности работы без отказов и неисправностей замедлителя в целом.

Общая наработка замедлителя за время его ресурсных испытаний составила Тц = 158,4 тыс. циклов, что соответствует примерно 260 суг. эксплуатации в реальных условиях с загрузкой N = 1000 вагонов в сутки при коэффициенте включения замедлителя ( т. е. числе включений, приходящихся на один отцеп ) равном кам - 1,2 и среднем числе вагонов в одном отцепе Шот = 2,0.

Статистические данные о неисправностях дали возможность установить корреляционные связи между параметрами потока неисправностей и суммарной наработкой замедлителя Тц. Усганс&яено, что параметр потока неисправностей электропневматической системы является величиной весьма стабильной и практически не зависит от суммарной наработки замедлителя. Его среднее значение равно 6 • 10^/1 цикл. Параметры потоков неисправностей других систем меняются » зависимости от суммарной наработки. Так, периоды приработки пневмогидравлической и гидросистемы составили около 5 • 104 циклов, после чего их параметры потока неисправностей стабилизировались на уровне 2 . 10"5/1 цикл. Период приработки механической системы оказался более длительным. Параметр потока неисправностей этой системы изменялся в течение всего периода испытании. Однако при наработке замедлителя свыше 8.104 циклов его среднее значение можно принять Ю-4/! цикл.

По достижении суммарной наработки замедлителя 1,58 . 105 циклов торможения в работе его гидросистемы был зафиксирован отказ из-за разгерметизации четырех силовых гидроцилиндров и утечки масла из гидросистемы. В результате испытания были прекращены, силовые гндроцнлнндры демонтированы и отправлены на завод для освидетельствования и устранения дефектов. Поэтому значение параметра потока отказов гидросистемы Хог = 6,31 .10"6/1 цикл следует считать ориентировочным.

Освидетельствование позволило установить, что основная причина такого отказа связана с повышенным износом уплотнительных резиновых колец из-за попадания на рабочие поверхности гидроцилиндров абразивного материала ( частиц песка, окалины от сварных швов трубопроводов и др.), а также с нарушением технологии изготовления н установки колец. Для лик-яиаинн выявленных дефектов гадрощишндров были разработаны предло-

жения по защите пневмо- и гидрополостей замедлителя от попадания в них засорителей, изготовлению новых уплотнительных колец и специальных приспособлений для их установки в поршневые группы. Особое внимание было обращено на качество сборки гидроцилиндров.

Чтобы оценить показатель надежности ?.н замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ, сравним его со значениями, полученными при испытаниях эксплуатируемых типов замедлителей. Параметр Хн для замедлителей типов КВ-3, КНП-5, Т-50, ВЗПГ-ВНИИЖТ составляет соответственно 4,3.10"4; 3.!(И; 2,2 • 10"4; 10"4 1/цикл. Из этих данных видно, что параметр потока неисправностей у замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ более низкий, что объясняется простотой его кинематической схемы, малым числом деталей.

При отработке конструкции замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ особое место занимали стендовые испытания его отдельных деталей, в т. ч. тормозных балок, рычагов, осей, пружин и др.

Тормозные балки вагонных замедлителей воспринимают динамическую нагрузку при торможении отцепов, поэтому к показателям их надежности и долговечности предъявляют повышенные требования. До недавнего времени на всех типах балочных замедлителей использовали тормозные балки, изготавливаемые методом стального литья, недостаточно высокое качество которого приводит к большому проценту производственного брака. На его устранение требуются дополнительные затраты, что удорожает процесс изготовления литых балок.

Специалистами ВНИИЖТ при участии автора была разработана и внедрена новая технология изготовления тормозных балок путем их вырезки из толстолистового стального проката толщиной 100 мм.

С целью определения прочностных характеристик новой тормозной балки и возможности ее использования на серийных вагонных замедлителях типа КНП-5 и новых типа ВЗПГ-ВНИИЖТ и ВЗП-ВНИИЖТ взамен литых были выполнены соответствующие расчеты. Оки показали, что при эксплуатации усилия и механические напряжения в наиболее опасных сечениях в условиях динамических нагрузок при толщине проката 100 мм выбранной конфигурации балки не превышают допустимых значений.

Для получения фактических значений прочностных характеристик балки, изготовленной путем газокислородной резки, были проведены ее испытания на пульсаторе ЦД-200/400-ПУ. Испытания проводились при асимметричном цикле нагружения с частотой 400 циклов в минуту и коэффициенте асимметрии 0,1. Вертикальная нагрузка Р от верхнего пуансона машины передавалась на середину балки. На торцовую поверхность балки в характерных точках были наклеены тензодатчики. Балка была подвергнута циклической нагрузке вплоть до ее разрушения. Для сравнения испытаниям были подвергнуты также и серийные тормозные балки из стального литья (сталь марки 25Л, 29ГЛ).

Результаты этих испытаний показали, что максимальные напряжения изгиба в центре симметрии балок из проката толщиной 100 мм достигали Ртах = 150 МПа при статической нагрузке 300 кН, приложенной к середине балки. С такой нагрузкой балка из проката выдержала 15,8 млн. циклов нл-гружений. после чего она была нагружена до 500 кН и выдержала до рачру-

шения еще 346 тыс. нагружений. По результатам сравнительных испытаний был сделан вывод, что срок службы в реальных условиях эксплуатации у балок из стального проката будет в 2,0... 2,5 раза больше, чем у литых.

Эксплуатационные испытания опытного образца замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ, оборудованного тормозными балками новой конструкции, проводились на станции Люблино-Сорт. Московской ж. д. За период испытаний по замедлителю с торможением было пропущено более 3 млн. осей отцепов. Тормозные балки из толстолистового проката при испьгганиях показали высокую эксплуатационную надежность. За период испытаний не было зарегистрировано ни одного отказа в работе замедлителя из-за повреждения тормозных балок.

Другим объектом стендовых ресурсных испытаний стали несущие элементы рычажной системы замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ. Дело в том, что на ряде сортировочных горок с большой интенсивностью переработки вагоно-потока после 2 ... 3 лет эксплуатации головной партии замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ стали отмечаться случая возникновения трещин и изломов рычагов, что потребовало дополнительного изучения этого явления.

При исследовании мест изломов установлено, что разрушение рычагов происходило в результате появления и ускоренного развития усталостных трещин. Возможность разрушения конструкции путем постепенного развития трещин обусловливается, как известно, двумя главными факторами: периодическим колебанием-механических напряжений между определенными крайними пределами Рвах и Рпиа и превышением действительными напряжениями предела выносливости материала Рт. В свою очередь появление усталостных трещин связано с действием местных напряжений Рм, возникающих в местах нарушения правильной геометрической формы детали (надрезы, отверстия и т. д.) к определяемых по формуле

Р„- а* «Раах, где а* - коэффициент! концентрации напряжений. Допускаемый предел выносливости материала зависит от многих факторов и может быть определен по известной формуле р '

где [Р+1 ]=г3- - допустимое напряжение при статической нагрузке;

ко

Рт - предел текучести материала; ко - основной коэффициент запаса прочности, учитывающий неточность определения свойств материала, величины

• Р

и положение нагрузки, погрешности расчета; [Р.^ » --=1- - допускае-

. 0 'а* д а*.

мое напряжение дги симметричного цикла; Р_1 = рт-с1 - предел выносливости для симметричного цикла при данном виде деформации; 0Т -коэффициент, учитывающий способ изготовления детали (поковка, прокат, литье и т. п.); ст»- предел прочности материала детали при растяжении,-аЕ ,= 1+{ак т-1) ч - действительный коэффициент концентрации напряже-

ний, учитывающий форму и материал детали; авд- коэффициент учитывающий влияние формы фактора концентрации; q • коэффициент, учитывающий степень превышения местных напряжений над обшими; ам - масштабный коэффициент, учитывающий размер детали; г - коэффициент асимметрии цикла, определяемый отношением наименьшего напряжения цикла к наибольшему.

Выполненный поверочный расчет показал, что применительно к экстремальным условиям эксплуатации, когда замедлитель развивает максимальное тормозное усилие 150 кН, величины местных напряжений Рм в наиболее опасном сечении рычагов, особенно при наличии различных концентраторов напряжений конструкционного и производственного характера, могут превышать допускаемый предел выносливости материала [Рт].

В этих условиях рычаги не способны противостоять действию циклических нагрузок неограниченно долго: существует конечное число циклов на-гружений, по достижении которого будет отмечаться появление и развитие уст<1лостных трещин рычагов вплоть до разрушения (Nrp, NP).

С целью определения фактического значения величин Nrp и NP для рычагов, постоянно работающих в режиме максимального нагружения, были проведены их специальные испытания на пульсаторе ЦД-200/400 ПУ при знакопостоянных циклах нагружения с частотой 300 циклов в 1 мнн. Принятая в испытаниях схема нагружения рычагов несколько отличалась от реальной. поэтому был выполнен, перерасчет прилагаемых к рычагам нагрузок (Ртэх=450 кН, Prnin- 50 кН ) для приведения их в соответствие с максимальным усилием нажатия тормозных шин замедлителя 150 кН.

В качестве объекта испытаний выбраны три образца наружного рычага серийных замедлителей, причем один из них (№ 1 ) снят с действующего замедлителя, а два других ( № 2 и J& 3 ) получены непосредственно Лл сборочного цеха завода-изготовителя. Перед началом испытаний произведены визуальный осмотр и необходимые измерения с целью выявления возможных дефектов изготовления испытуемых образцов и проверки их соответствия требованиям конструкторской документации.

В результате такой проверки у двух рычагов ( № 2 и № 3 ) обнаружены дефекты изготовления, выразившиеся в отсутствии перемычек упорных планок и сварных швов между стенкой рычага и упорной планкой и увеличении соответственно на 8 и 10 мм размера выреза под установку упорной планки. Таким образом появилась возможность дополнительно оценить влияние качества изготовления рычагов как на их безотказность, так и долговечность, хотя бы в первом приближении,

В качестве базового числа циклов нагружений рычагов N& была принята наработка замедлителя в условиях эксплуатации за весь срок его службы То:

Ы6 = квк-—^--Тс .365,

Ur-nin

где к» - коэффициент повторных включений замедлителя; Ыс - суточная перерабатывающая способность горки, ваг/сут; 1от - количество вагонов в одном отцепе, ваг; Шп - число пучков.

Полагая к» = 1,2; Ис = 3500 ваг/сут; 1от = 2,0 ваг; шп = 4, получаем при Тс = 8 лет4базовое число циклов нагружений равным N6 = 1,53 • 106 циклов.

В процессе испытаний фиксировалась наработка в циклах до появления трещины Ытр и до полного разрушения рычага ЫР, а также и разность Ыр -Ытр, характеризующая живучесть конструкции..

Согласно принятой методике испытаний после появления трещины на образце № I испытания продолжались до его разрушения. При появлении трещины на образце № 2 испытания приостанавливались, рычаг снимался с пульсатора и его опасное сечение усиливалось со стороны трещины путем приварки наружной стальной накладки толщиной 20 мм. Затем рычаг вновь устанавливался на пульсаторе и испытания продолжались до его разрушения.

Образец № 3 при появлении трещины усиливался двумя аналогичными накладками, приваренными со стороны трещины и с противоположной стороны рычага, после чего испытания продолжались. По достижении наработки 4,5 млн. циклов испытания были прекращены. .

Результаты испытаний показали, что на образце № 1 трещина появилась при наработке 2,11 млн.'циклов, что выше базового значения, а его разрушение произошло при 2,52 млн. циклов нагружений. При этом живучесть образца составила 0,41 млн. циклов. Этот образец был снят с действующего замедлителя, отработавшего до этого на сортировочной горке более двух лет. Поэтому можно с уверенностью сказать, что безотказность рычагов, изготавливаемых без дефектов в соответствии с конструкторской документацией, вполне отвечает требованиям эксплуатации.

Образцы №2 и №3 выдержали до появления трещины соответственно 1,46 млн. и 1,7 млн. циклов нагружений, что близко к базовому значению (Мб = 1,53 млн. циклов). Снижение сравнительно с образцом величины МтР у этих образцов можно отнести за счет упомянуть« дефектов изготовления.

Анализ данных испытаний также показал, что усиление треснувших рычагов путем одно- и двухсторонней приварки накладок позволяет значительно (соответственно до 3,3 и более 4,5 млн. циклов) повысить долговечность испытуемых образцов № 2 и 3. При этом живучесть конструкции рычагов увеличивается соответственно до 1,84 и более 2,8 млн. циклов. Отсюда следует важный вывод о том, что усилие рычагов путем наварки дополнительных накладок после появления трещин является эффективным мероприятием по повышению эксплуатационной долговечности. Этот способ можно легко реали-зовать как на сортировочных горках, так и в заводских условия.

По результатам испытаний были подготовлены и разосланы на дороги необходимые технологические рекомендации эксплуатацоншасам по усилению элементов рычажной системы замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ. Кроме того, разработаны и внесены необходимые изменения в конструкторскую документацию на замедлитель. Начиная с 1992 г., эти изменения учитываются :,.1ЕГ,дам1! при изготовлении замгтгтелен ВЗПГ-ВНИИЖТ.

В числе мероприятий по повышению надежности деталей и узлов вагонного замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ особое место занимают вопросы отработки конструкции пружинного узла, призванного обеспечивать возврат тормозной системы замедлителя из заторможенного в подготовленное положение. Дело в том, что в соответствии с первоначальным проектом в конструкции этого узла в качестве упругих элементов были применены тарельчатые пружины по ГОСТ 3057-79, на долю которых, как показали эксплуатационные испытания первой партии замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ, приходилась значительная часть (более 80 %) всех отказов в работе механической тормозной системы замедлителя.

Для повышения надежности пружинного узла были разработаны, изготовлены и испытаны в эксплуатационных и стендовых условиях различные конструкционные варианты этого узла, включающие: удлиненный упор, резиновый и газовый упругие элементы, двойные винтовые пружины, дисковые пружины. Результаты апробации указанных устройств показали, что варианты с удлиненными упорами, резиновыми и газовыми упругими элементами малоприемлемы из-за их низкого предела выносливости.

В связи с этим, дальнейшие усилия по отработке конструкций пружинного узла были направлены на проведение ускоренных испытаний наиболее перспективных упругих элементов таких, как тарельчатые, дисковые и винтовые пружины на стенде-пульсаторе ЦДМ-100 в нагрузочном диапазоне 0 -г-500 кН. Величины нагрузок соответствовали эксплуатационным и контролировались по стрелочным индикаторам динамометров максимальных и минимальных нагрузок с относительной погрешностью 5 %. Амплитуда прогиба пружин устанавливалась по миллиметровой шкале индикатора а в процессе испытаний поддерживалась пульсатором автоматически. Число циклов нагружешш кнтролировалось по показаниям счетчика. Необходимое для испытании количество обрззцов N определялось по известной формуле N =

ук, где у - число уровней параметров, обуславливающих границы исследуемой области по данному параметру; к - число параметров. Исследуемая область наработок разделялась на интервалы по 100 + 200 тыс. циклов нагружений, что потребовало 15 + 20 образцов для каждого этапа испытаний по одному из параметров. Такой план экспериментов позволял последовательно совершенствовать технологию изготовления и конструкцию упругого элемента. Статистическая обработка результатов испытаний заключалась в составлении гистограмм относительных частот наработок до отказа образцов данной партии, по которым определялось математическое ожидание этих наработок в исследуемой области, принятое за определяющий показатель качеств упругого элемента.

Были испытаны четыре партии тарельчатых пружин, изготовленных на Люблинском литейно-механическом заводе МПС. Первая партия была изготовлена из рекомендуемой ГОСТ 3057-79 стали 60С2А, а остальные из стали 55С2, имеющей широкое распространение на транспорте. По окончании испытании каждой партии проводился металлографический анализ материала тарельчатых пружин.

Сравнительный анализ результатов испытаний показал, что предложенные конструкционные и технологические решения обеспечили среднеста-

тистический предел выносливости тарельчатых пружин, изготовленных из стала 55С2, сопоставимый с аналогичным показателем пружин, изготовленных из стали 60С2А. Это дало возможность перейти на изготовление тарельчатых пружин из более дешевой стали 55С2. Однако достигнутый предел выносливости таких пружин не удовлетворял требованиям эксплуатации. Испытания дисковых пружин, изготовленных из стали 60С2А, показали наибольшую наработку до отказа 861 тыс. циклов, однако требуемый предел выносливости (2 млн. циклов) также не был достигнут.

Результаты испытаний дали основание утверждать, что основной причиной несоответствия предела выносливости таких пружин требованиям ГОСТ 3057-79 явилось низкое металлургическое качество рессорно-лружинных сталей марок 55С2 и 60С2А. В этой связи, в целях повышения надежности пружинного узла пневмогидравлических замедлителей были выполнены необходимые расчеты геометрических и нагрузочно-деформационных характеристик винтовых пружин сжатия, а также предложено техническое решение нового пружинного узла, базирующееся на этих пружинах. Испытания партии таких пружин, проведенные на вышеописанном стенде-пульсаторе, показали, что их средняя наработка до отказа превышает 5 млн. циклов нагружений, что вполне удовлетворяет требованиям эксплуатации.

Эксплуатационная проверка технического решения нового пружинного узла с винтовой пружиной сжатия подтвердила правильность выбора такого решения и хорошую работоспособность этого узла, в результате чего данное конструктивное решение стало унифицированным и реализовано также в конструкции других новых замедлителей ( ВЗП-ВНИИЖТ, РНЗ-2М и ПНЗ-1).

4. Оценка и прогнозирование изменения технического состояния и работоспособности путевых устройств регулирования скорости отцепов в процессе их эксплуатации

Анализ уелов 1п'1 эксплуатации устройств тормозной горочной техники, представленный в разд. 1, позволяет констатировать, что они в процессе эксплуатации испытывают значительные статические и динамические нагрузки, подвержены агрессивному влиянию абразивной среды и других факторов, приводящих с течением времени к износу элементов конструкции, понижению их выходных параметров, ухудшению надежностных показателен. В этих услозиях важно правильно оценивать реальное техническое состояние устройств и прогнозировать возможное изменение их работоспособности во времени, для того чтобы установить обоснованные нормативы ремонтно -профилактических работ, сроки проведения которых должны предшествовать моменту наступления предельного состояния, когда дальнейшая эксплуатация устройств становится либо небезопасной, либо просто невозможно;'!.

Такие исследования были организованы во ВНИИЖТе и проводились под руководством автора в процессе внедрения разработанных новых горочных и парковых тормозных устройств. При этом наибольший объем полученных р-'з^льтатов относится к вагонным замедлителям типа ВЗПГ-ВНИ 'ИЖТ. нашедшим наиболее широкое внедрение среди новых тормозных

устройств ( в настоящее время на сети дорог РФ их эксплуатируется уже более 170 шт. ). При этом установленные закономерности в основном характерны и для другие тормозных устройств.

Основной особенностью конструкции вагонного замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ является наличие пневмогидравлического привода, обеспечивающего функционирование гидравлических исполнительных устройств, рабочий процесс которых связан с многократными возвратно-поступательными перемещениями уплотнительных элементов ( резиновых манжет ) по рабочим поверхностям цилиндров, сопровождающимися неизбежными потерями рабочей жидкости ( всесезонного масла ВМГЗ ). При превышении суммарного объема потерь некоторой предельной величины, равной конструкционному резерву QP ( 32,61 ■ 10'5 м3 для пятиззенной и 41,4 • 10-J м' для трехзвенной модификации замедлителя ), работоспособность за-. медлителя нарушается. Для ее восстановления требуется произвести дозаправку гидросистемы.

Периодичность таких дозаправок Tj определялась отношением величины QP к суммарным годовым потерям Qc, которые при отсутствии внезапных отказов гидросистемы, связанных с нарушением ее герметичности, могут оыть выражены как сумма двух независимых составляющих потерь, обусловленных движением уплотнителя по рабочей поверхности Qnoa и потерь Qiiôp, связанных с разрушением уплотнителя абразивными частицами, попадающими тем или иным способом на рабочие поверхности ( главным образом из атмосферного воздуха ).

Для расчета величины Qnoa автором совместно с к. т. н. Бычковым В. В. разработана соответствующая методика, согласно которой

Qr.oo = {0,02. ( Qi + Qj). Мц + (Qï 4- Q4) .Мц + 2. 0,02. (Q* + Q7) r + 2Qé].NB. I^.Kbk. 365. Ю-». ■ (4.1)

где Qi, Qs - потери рабочей жидкости за цикл соответственно для силового гидроцилиндра и штока при давлении подъема тормозных балок; Q:, Qt - то же при давлении торможения; Q; - потери рабочей жидкости из цилиндра толкателя пневмогидравлического привода; Qs, Qs - потери из жидкостной полости цилиндра соответственно низкого и высокого давления привода; 0,02 - доля включений замедлителя з сутки на подъем тормозных балок; Мд -число силовых гидроцилиндров з замедлителе; NB - суточное количество вагонов, заторможенных замедлителем; 1от - средняя длина одного отцепа; Ккк - коэффициент включения замедлителя.

Величину потерь Qsgp в первом приближении можно оценить, предпо'-ложив, что абразивные частицы имеют шарообразную форму, а их распределение по уплотняемой поверхности носит случайный характер и подчиняется закону Пуассона в интерзале ( 0, от ) с плотностью

Р(х) = *е~*\ (4.2)

где х • чисто абразивных частиц, попадающих на рабочую поверхность за цикл; À. = n / V - плотность лотсгса абразивных частиц; V - объем зоздуха. в пнеамополости за цикл; n - число частиц в объеме V.

Используя понятие " стандартной " случайной величины у, выражение (4.2) можно привести к виду

Х = -1/Х1пу. (4.3)

Если считать, что в данный момент времени I плотность потока абразивных чАстиц равна X. с »ероятностъю Рх(0, то можно допустить, что за время Д I она также будет Постоянной, но уже с вероятностью Р*(Д 0. При совместном выполнении этих двух событий X будет оставаться постоянной с вероятностью

Рх( С+Д I) = Рх(1) Р».(Д 1/1), ( 4.4). где Р»,( Л VI)- условная вероятность того, что за время Д I плотность потока X не изменится.

Однако в реальных условиях параметр X изменяется во времени, являясь функцией различных случайных факторов. Вероятность изменения X на Д X за период времени д I выразится соотношением

Рл,(А1) = 1-Рх(Д1/1). (4.5)

С учетом (4.4), опуская промежуточные преобразования, получим

ц^г^У- (4'6)

Далее, деля обе части уравнения (4.6) на Д 1и переходя к пределу, получаем

«-»• Д1 РЦ^а-о Д1

Правая часть выражения ( 4,7 ) представляет собой производную вероятности Р^) по времени.

Анализируя левую часть уравнения (4.7) с позиций теории вероятности, заметим, что к " опьпу * будет относиться любой цикл нагнетания воздуха в пневмополостъ объемом V, а к " событию " - появление в ней плотности по* тока абразивных частиц X и к " благоприятному событию " - изменение этой плотности на величину Д X. Тогда Р^^) = ДХ I X. Следовательно, лева* часть (4.7) может быть представлена в виде

.. 1 ДХ

11ГП ----

Д1

Исходя из существования предела функции, отношение ДХ I Д1 будет стремиться к наименьшему целому натуральному числу, т. е. к единице, а вся левая часть уравнения (4.7 ) будет равна 1/Х.

С учетом изложенного уравнение (4.7) примет вид

1

с!£ л'

Т 1

откуда 1п Р. (1)=-{ —<11, где т - длительность цикла нагнетания воздуха.

(Л

Используя известный метод Монте-Карло статистических испытаний, вероятность Р>.(0 можно представить в виде

Тогда

Х = т/1пу. (4.8)

Затем, подставляя ( 4.8 ) в ( 4.3 ), с учетом того, что т = 1 / N, где N -среднестатистическое число циклов срабатывания замедлителя в , сутки, окончательно получаем выражение для расчета числа абразивных частиц, попадаемых на рабочую поверхность, в виде

X = N• 1пг у. (4.9)

Значение у выбираем из таблицы случайных величин *) и вычисляем

а

среднее значение 1п у = У 1п у, / В, где а - число значений Уь 1«! -

Рассматривая характер взаимодействия абразивной частицы с уплотняемой рабочей поверхностью и уплотнителем, заметим, что профиль любой рабочей поверхности представляет собой случайное сочетание выступов и впадин. Это затрудняет исследование взаимодействия поверхности с абразивными частицами. В большинстве случаев для этих целей используются различные методы моделирования. При этом модель профиля считается идентичной реальной поверхности, если совпадают опорные кривые их профилей.

Для последующих расчетов удобно представить модель уплотняемой поверхности в виде призм с одинаковым расположением по высоте ее элементов, у которых основания образуют цилиндрическую поверхность, а боковые стороны являются криволинейными, причем их сечение концентричными цилиндрическими поверхностями вблизи вершин удовлетворяют критериальному уравнению **)

2ту/Ь = Ъ(х/]1пих)У (4.Ю)

где х, у - координаты на рис. 4.1; ш, Ь - суммарное число выступов и базовая длина профиля.

Откуда

у = Ылу/(2т.Ц^). (4.П)

*) Соболь И. Н. Метод Монте-Карло. М.; Наука, 1985 г., 76 с.

**) Крагельский и др. Основы расчета на трение и износ. М. строение. 1977 г., 526 с.

Машлно-

2t

i^J С»;ма »Зр|Зириой частицы t с уплот-

? и voií/hio »глзтчжизй локрхиости 3

д »

«

! ! с. ! ! / .

->>

-г—■

гот

KM

P«c "»Nirm« ia мса «оста ■ Г,-/(Л»,) M*

ПШТНЗММ1ЮГО t/1 Ч ТрГЖЭКИНОГО (1) «¿ГОЯИОГО

взпг вниижт

V«.

I / j » <*,'«', hi

Piic ViJ) ГоаJ«ca жллутиао»«** «яос a, jr-i-w'i >i.u

OCM il) ОГАДОЙчиИа CMOIWO f >IÜP0UI''1-4JP»

«и (7) Kcpnyci CMOaSro Г»дрвиял*ндр». iwpw»« ¡J) C«.1CfOr nüpínwianipj, ос. К) p„„rc'\ «opny<a 111 cwo г«« nodoj«. eí^.r.o»« uini.i ra

" í*1 **ЛССТ*йго иилииара привела ÍUW4 uironj ; 1 шго>| (J) *o»«r«ofo «patoja гор»ож#«иа

1 я,И'Иы

'-W

«•ад*»*»* p«cw,J •»

TS

Абсциссу Ха точки контакта абразивной частицы с боковой поверхностью модели профиля можно получить, используя значение угла 6 боковой поверхности реальной микронеровности *). Приравняв тангенс этого утла к первой производной выражения (4.11), получаем

х. ~ • с1§91 (ЬЬг)УЧ -1).

По условию заклинивания шарообразной абразивной частицы в выступах уплотняемой поверхности вектор воздействия уплотнителя на частицу должен проходить через ее центр перпендикулярно боковой поверхности профиля. С учетом этого выражение для определения наибольшего размера абразивной частицы, способной удержаться на шероховатой поверхности, примет вид

1 Ггт.^.сгвВ^-1»' ь'Ч'-'Ч и

Со 1 Ь

Б1П 0 Ш

(4.12)

При многократном знакопеременном взаимодействии рабочей поверхности уплотнителя с абразивной частицей, твердость которой выше, чем уплотнителя,будет происходить постепенное разрушение материала уплотнителя с образованием в нем канала, радиус которого определяется соотношением ...

гк= В .(1+5та)-Ха + ЬР, (4.13)

где Ьр - глубина внедрения уплотнтсля з рабочую поверхность.

Потеря рабочей жидкости через такой, капилляр за один цикл работы замедлителя О может быть определена из выражения

д = ~^'(РЛ + РЛ)> (4-М)

* д

где I средняя длина рабочей кромки уплотнителя; - коэффициент динамической вязкости рабочей жидкости; рт ,рЕ - давление рабочей жидкости в гидросистеме замедлителя во время торможения и подъема тормозной системы в подготовленное к торможению положение; Хт Дп - среднестатистическое время торможения отцепа и нахождения замедлителя в подготовленном положении.

Годовая потеря рабочей жидкости за счет абразивного разрушения уплотнителей для замедлителя в целом составит

<3*6? = 365 0 . X • М • К**. (Ив / 1от). (4.15)

где % = X' К-ф,' Кф - коэффициент фракционности абразивных частиц.

*) Витенберг Ю. П., Плисс Н. С. О методах определения углов наклона

боковых сторон микронеровностей. / Труды ВНИИАШ. N2 8, Л.: Машиностроение, 1968 г., 327 с.

определяющий долю частиц с размером, меньшим или равным О, в общем количестве абразивных частиц %, попадающих на уплотняемую поверхность за цикл работы замедлителя; М - суммарное число гидравлических устройств

в замедлителе.

По изложенной методике были проведены расчеты зависимостей суммарных годовых потерь (<2е - (}пов + С>абр ). рабочей жидкости и периодичности Тз дозаьравок 3- и 5-звенных модификаций замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ. Результаты этих расчетов приведены на рис. 4.2, из которого видно, что, например, при Кв = 3500 вагонов/сут суммарные потери рабочей жидкости каждым 3- и 5-звенным замедлителем ВЗПГ-ВНИИЖТ соответственно составят 25 и 35 л/год, а периодичность их дозаправок -1,5 и 1 год.

С помощью данных рис. 4.2 можно оценить годовые эксплуатационные потери и необходимые резервы рабочей жидкости, а т«:же периодичность дозаправок любого числа замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ, имеющихся на конкретной станции, дороге и сети в целом. Проверка предложенной методики, проведенная на ряде дорог, показала хорошую сходимость расчетных и фактических данных, что позволило положить ее в основу составления нормативов расхода масла ВМГЗ на нужды эксплуатации замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ. ■

Другим важным результатом этого цикла исследований явилась разработка методики расчета параметров фрикционного износа основных деталей вагонных замедлителей, которая изложена ниже.

Как известно, различают три принципиально различных стадии фрикционного износа рабочих поверхностей: приработка, характеризующаяся неравномерным износом с высокой интенсивностью; установившийся режим с постоянной интенсивностью износа; повышенный режим с резким возрастанием интенсивности износа.

Для вагонных замедлителей доминирующим, охватывающим более 90 % периода их работы, является установившийся режим, которому и посвящены дальнейшие исследования.

Считая, что износные процессы, протекающие в деталях вагонных замедлителей, подчиняются известным закономерностям *) имеют свою специфику, связанную с условиями эксплуатации, интенсивность износа рабочих поверхностей аппроксимируем выражением:

1ь = К3.Г', (4.16)

где Кэ - экспериментальный коэффициент, зависящий от характера работы трущихся поверхностей ( наличия смазки, загрязнителей, неравномерностей нагрузки и др.); Г - коэффициент трения; I - показатель кривой фрикционной усталости.

Тогда эксплуатационный годовой износ рабочей поверхности Ьг опре-

летйется из выражения

К: = ]ь-5.Ки. 365 М,/1от, (4-17)

на стр. 27

где К»г - коэффициент включения замедлителя; Ы» - суточная переработка вагонопотока замедлителем, ваг/сут.; 1от • длина отцепа вагонов, ваг.; Б - рабочий ход изнашиваемой детали, м.

Входящий в (4.16) коэффициент Кэ можно оценить путем деления фактически измеренного износа детали Ьф на приведенный расчетный Ь (при Кэ = 1). При этом Ьф определяется по данным микрометрирования деталей за определенный период эксплуатации, а И рассчитывается для тех же условии.

Имея сведения о годовом фрикционном износе Ьг рабочих поверхностей в зависимости от суточной переработки вагонопотока Ив, можно рассчитать максимальный Тгаах и среднеэксплуатаиионный эффективный То сроки службы ( в годах) той или иной детали замедлителя, исчисляемые до момента, когда рабочие размеры этой детали начнут выходить за поле допуска: Тш»=Д/Ьг, (4.18)

Тс=Д/Ьг> (4.19) •

где Д = Д, - Дн - конструкционное поле допуска размера детали, м; Дв, Дн -соответственно максимальное и минимальное конструкционное отклонение размера детали от номинала, м; Д = Д/2 - средневероятное отклонение от номинального размера детали, м.

В качестве примера з табл. 4.1 приведены основные показатели фрикционного износа деталей вагонного замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ, полученные по фактическим данным микрометрирования опытного образца, эксплуатировавшегося на одной из механизированных горок сети около трех лет.

Таблица 4.1

Детали, подверженные конструкционное Фактический

фрикционному износу поле допуска, годовой

10-' м износ

Дя Дн д 10-6 м

Ось оголовника штока силового

гидроцилиндра 104 30 74 45

Ось корпуса силового гидроци-

линдра 104 30 74 43

Поршень силового гидроци-

линдра 96 50 46 40

Ось рычагов 570 220 350 15

Корпус силового гидроци- .

линдра 72 0 72 11

Поршень толкателя обратного

клапана 83 43 40 10

Шток жидкостного цилиндра

привода подъема 49 17 32 2

Шток силового цилиндра 104 30 74 ч

- " - жидкостного цилиндра

привода торможения 34 —

Данные таблицы использованы для построения аппроксимирующих зависимостей Ьг = {"| (Ив), Тшах = Г: (Ыв), Тез = Гз (Ыв), которые представлены на рис. 4.3, 4.4 и 4.5. Анализ этих материалов свидетельствует, в частности о том, что наибольшему фрикционному износу в условиях эксплуатации подвержены рабочие поверхности силовых гадроцилиндров, оси оголовников штоков и оси корпусов силовых гидроцилиндров.

Из упомянутых рисунков видно, например, что максимальный и средне-эксплуатационный сроки службы различных деталей замедлителя существенно различны при одинаковой суточной переработке вагонов на горке. Так. максимальный срок службы до выхода размеров за поле допуска у поршня силового гидроцилиндра составляет немногим больше года при среднесетсвой суточной переработке 3500 вагонов, в то время, как у штока -ггого цилиндра - около 9 лет, а у оси рычагов • более 16 лет, что соизмеримо со сроком службы всего замедлителя. Среднеоксплуатационные сроки службы у таких ответственных детален, как оси оголовннка и корпуса силового гидроцилиндра не превышают одного года, что свидетельствует о недостаточной их износостойкости в условиях абразивной среды и необходимости а связи с этим доработки конструкции.

Таким образом, с использованием приведенных данных можно оценить эффективный максимальный и среднеэксплуатационный сроки службы основных деталей замедлителя при любом наперед заданном суточном объеме переработки вагонойотока и, следовательно, планировать сроки проведения необходимых ремонтных работ.

Как отмечалось, в системе эксплуатации тормозной горочной техники весьма значимым фактором являются ремонтно-профшшстические работы, призванные поддерживать выходные параметры устройств на требуемом уровне и не допускать случаев наступления предельного состояния его деталей и узлов, особенно ответственных.

К числу наиболее ответственных узлов балочных замедлителей относится механическая тормозная система, включающая тормозные балки с шинами, закрепленные на платформах рычагов с помощью вертикальных прижимных болгоь с закладными гайками. Задача этих болтов - создать осевое усилие, обеспечивающее силу трения между тормозными балками и платформами, способное противодействовать сдвигающей силе трения между колесами тормозимого вагона и тормозными шинами замедлителя и, тем самым, обеспечить работоспособность всей системы. Момент затяжки прижимных болтов у замедлителей тяжелого типа (ВЗПГ-ВНИИЖТ, ВЗП-ВНИИЖТ, КНП-5, Т-50) достигает 10 ООО ... 15 ООО Н . м. При этом в металле болта создается значительное начальное упругое напряжение сто.

Вместе с тем известно явление релаксации продольно нагруженного стержня, заключающееся в снижении с течением времени напряжения растя-4чч.'.чн>) при постоянном значении деформации. В этом случае текущее напряжение <Т; в материале вертикального болта определяется по Малинину *): <?•, - оч / ( I + ( п - 1 ) Е • к • . г (4.20}

Маличин К. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.:

Машиностроение. 1975г.. 399 с.

где п, к - коэффициенты, зависящие от свойств материала болта; Е - модуль упругости материала болта, Н/м2; t - продолжительность нагруження. ч.

Анализ прочностных характеристик механической системы замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ показал, что для соединения " вертикальный болт - ганка " начальное упругое напряжение со может достигать значения, соответствующего нагрузке QP, которая значительно превышает требуемое осевое усилие Fy и рассчитывается из условия прочности резьбы гайки по известному выражению *)

km -d • k, • Н- T,h ао = 0.54 —-2--—Ш. _ (4.21)

(d —1,227 • s) / 4

где km - безразмерный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по виткам; d - наружный диаметр резьбы гайки, м; к; -коэффициент полноты резьбы гайки; Н - высота гайки, м; Т2Ь - предел прочности материала гайки на срез, Н/м2; s - шаг резьбы, м.

Результаты расчетов at по формуле ( 4.20 ) представлены на рис. 4.6 кривыми 1. Очевидно, что в результате релаксации материала вертикального болта текущее напряжение at ( кривая 3 ) в нем достигает критического значения сгк? , соответствующего осевому усилию, менее которого уже не обеспечивается жесткость создинення " балка - рычаги через 20 тыс. ч, т. е. немногим более чем через 2 года эксплуатации замедлителя. Однако на практике существует эксплуатационный износ рабочих поверхностей тормозных шин, при достижении которым определенного значения возникает необходимость восстановления первоначального раствора тормозных шин. Для этого тормозные балки сводят регулировочными винтами.

Периодичность выполнения таких операций

t6= Ah/(Jhni.Lffl.Nr), (4.22)

где Ah < 0,005 допустимый износ рабочих поверхностей тормозных шин в тормозном положении замедлителя, м; - интенсивность износа рабочей

поверхности тормозной шины; Lm - зона хонтакта тормозной шины с колесом вагона за период торможения, м; Nt = квк • NB / lor - число включений замедлителя в сутки, суг1; квк - коэффициент включения замедлителя; \в -суточное количество вагонов, затормаживаемое замедлителем, ваг/сут: !от -длина тормозимого отцепа, ваг).

*} Биргер И. А. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение. 1966 г.. с. 36 ... 54.

пящ

ij

чм '•); [

tni

IL

áL tí

Ju

i i; 3 11 л t л ' »

Ptte.^Sjeiijiuee ■«сряжски« о, мгттриада мртиквльлсго бвд-т» i маисммоста от вродмжитиыюстн ' (TÎ ««гружщил

я ■ я ■

!.l 'I LI и ».Í M », rj'ta/cj«

47-

С »• * , 1*Э»ОА*Ч1»ОСТ* Гв ЮС С" »«О*. JJfTtOö* roQ-СЗ-

* i ¡»»«Cieocrm er с^ачхогв «ад«*«'»» i

»jrO^ot v.

. л

S3

«Г

. Результаты расчетов te по формуле ( 4.22 ) для средиеэксатуатацнонных условий приведены на рис. 4.7. При этом принято, что горка с переработкой вагонопотока 3500 вагонов в сутки имеет 1 спускной и 4 пучковых пути, а также 1er = 1,9; к.* = 1.2; Jhm = 1.2 .Ю'; Lm = 22,4 . 10"3 м. Как видно из рисунка. для замедлителей I ТП ( N» = 3500 ваг/сут ), te = 8,5 сут, а для замедлителей II ТП ( N. = 875 ваг/сут ) te = 33,7 сут, что хорошо согласуется с практикой.

Снижение напряжения в вертикальном болте для среднеэксплуатацион-ных условии и расположении замедлителей на ПТП происходит до значения ai = 920 . Ю3 Н/м2, что превышает минимальное напряжение atp = 452 . 105 Н/м:. необходимое по условию жесткости соединения " балка - рычаги ". Такой запас прижимного усилия свидетельствует о надежности этого соединения. Однако необходимо учитывать, что существует предельная продолжительность tp нагружения болта до наступления его хрупкого разрушения, которая определяется выражением

tp=l/[m-rt ).А.СГ™]. (4.23)

где ш, А - коэффициенты, учитывающие свойства материала болта при наступлении его хрупкого разрушения.

Подставив расчетные значения tP в формулу ( 4.20 ), можно получить зависимость между предельно допустимым напряжением в материале затянутого болта и продолжительностью существования этого состояния до момента разрушения. Такая зависимость ар ( tp ) показана на рис. 4.6 в виде ломаной линии 2. .Учитывая закономерность снижения напряжения at в материале болта в зависимости от времени с момента его нагружения и предельную продолжительность tp существования этого напряжения at, получим безразмерный критерий кб = tp/t, который определяет степень удаленности напряженного состояния материала болта при данном at от предельного значения при периодическом восстановлении начального напряжения ао. Минимальное значение этого критерия (кб.тш = 43,75 при at = 1958 • 105 Н/м2) является достаточной характеристикой предельного состояния нагруженного болта.

Количество вагонов, которое можно затормозить замедлителем до наступления предельного состояния и разрушения вертикальных болтов равно Ni = кб.иш «tP • NB. (4.24)

Для упомянутых выше среднеэксплуатанионных условий N^ = 1,3 млн. ваг. вне зависимости от расположения замедлителя! на той или иной тормозной позиции.

5. Совершенствование воздухоснабження горочных тормозных механизмов, повышение эффективности пневматической управляющей и регулирующей аппаратуры

Механизированные и автоматизированные сортировочные горки являются крупными потребителями сжатого воздуха. В связи с расширением механизации сортировочных горок и сооружением парковых тормозных позиций потребление энергоресурсов для производства сжатого воздуха непрерывно увеличивается. Если в 1970 г. на торможение вагонов расходовалось около 100 млн. м3, то в настоящее время - более 200 млн. м3.

Для обеспечения потребностей в сжатом воздухе в ряде случаев необходимы модернизация и расширение компрессорного хозяйства и устройств энергоснабжения. Это является технически весьма сложной задачей и экономически не всегда оправдано. Более рациональным представляется поиск решений, направленных на снижение непроизвод1ггельных потерь сжатого воздуха, снижение энергоемкости и повышение эффективности эксплуатируемого оборудования.

Наиболее значительная часть воздуха (85 ... 95 % ) расходуется в течение года на работу замедлителей и компенсацию потерь из пневмосетей, поэтому здесь • главный резерз экономии энергоресурсов. Расход воздуха остальными потребителями в большинстве случаев не оказывают заметного влияния на работу компрессорных станций и не являются определяющими.

Проведенные на ряде горок измерения показали, что потери из пневмосетей составляют в среднем 43 % общего объема производства сжатого воздуха. При этом на горках с тремя тормозными позициями, имеющих более разветвленную трубопроводную сеть, потери воздуха увеличиваются по сравнению с двухпозиционными в 1,5 ... 2,5 раза.

Анализ состояния пневмосетей показал, что главная причина больших потерь сжатого воздуха - наличие излишнего числа разнообразных соединений с разными видами уплотнений, часто весьма некачественных. Число таких соединений на механизированной горке с 10 замедлителями достигает 1400 ... 1600, что свидетельствует о недостатках пневмосистемы как в самих замедлителях, так и в подводящей воздухопроводной сети.

Снижение числа соединений, Kai: правило, приводит к пропорциональному уменьшению утечек воздуха. Поэтому при разработке новых и совершенствовании существующих замедлителей, модернизации воздухопроводных систем на горках этим вопросам необходимо уделять самое большое внимание. Проведенные проработки и расчеты применительно к некоторым механизированным горкам ( станции Свердловск - Сортировочный, Брянск II, Кочетовка ) показали, что число соединений можно сократить на 30 ... 35 %. Это значительный резерв экономии сжатого воздуха и одновременного снижения трудозатрат на обслуживание пневмосетей.

Годовой расход воздуха на включения замедлителей, м3, составляет на горке с двумя тормозными позициям:

Рз = тот ( Как! • Pl - KbkIÍ . Рц ) . ни горке с тремя тормозными позициями

Рз =• тс-! ( Как) • P¡ -i- Kbi.ii . Рп + КвкШ • Pill) ,

гдг т.- - число огнепоь на горке в течение гола.

Pi ; Pü ; Pin - расход воздуха на одно включение замедлителей, устанавливаемых на соответствующих тормозных позициях (IТП, II ТП, III ТП);

Квк!, Kbkii, Квкш - коэффициент включений ( среднее число включений замехтгпгелей на соответствующей тормозной позиции под одним отцепом).

Автоматизация управления замедлителями снижает расход воздуха, так как при ручном управлении операторы горок, ках правило, затормаживают и оттормажизают замедлители под одним отцепом значительно чаще, чем это необходимо для качественного регулирования скорости скатывания, поэтому неоправданно увеличивается коэффициент включений Как.

Расчет показывает, что недостаточно высокий уровень автоматизированного управления замедлителями и частое ручное вмешательство операторов з работу азтоматики приводят к перерасходу воздуха з течение года з размере до 1,1 млн. м5. Таким образом, внедрение и полное использование автоматического управления - это также весьма рациональный путь снижения расхода сжатого воздуха на сортировочных горках. Благодаря этому можно будет сэкономить около 5 млн. м3 сжатого воздуха в год.

Сравнение различных конструкций пневматических замедлителей показывает, что затраты воздуха на срабатывание и торможение отцепов заметно различаются. Данные о расходе воздуха на одно срабатывание различных моделей замедлителей, удельном расходе воздуха з расчете на 1 м погашаемой энергетической высоты отцепов ( Г м эн. в. ), а также относительном удельном расходе по сравнению с базовой конструкцией (КНП-5) приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Показатели Тип замедлителя

КВ-1 KB-J К5-3 KHI1-5 Т-50 РНЗ ВЗПГ -3 ВЗПГ -5 ззп-з ЗЗП-5 РНЗ-2М

Расход воз- f

духа на од- 0,97 1,29 1,72 1,49 1,09 0,20 0,6 0,20 0,7 0,9 0,18

но сраба-

тывание, м3

Удельный расход воз- 2,1 1.6 1,7 1,2 1.4 0,5 0,43 0,15 0,7 0,7 0,4

духа, м3/м эн. в.

Удельный расход воз- 175 133 141 100 117 42 36 10 47 60 12

духа по

сравнению с КНП-5, %

Из табл. 5.1 видно, что по энергозатратам новые модели замедлителей яля парковых и горочных тормозных позиций значительно экономичнее, чем базовая конструкция. Особенно заметное снижение удельного расхода воздуха достигнуто на замедлителе ВЗПГ благодаря рациональному сочетанию в нем преимуществ пневмо- и гидропривода. Таким образом, если вмес-

то КНП-5 установить на горке замедлители ВЗПП, то наряду с повышением суммарного тормозного эффекта на 15 ... 20 % будет обеспечено снижение расхода воздуха на их включение около 0,33 млн. м5 в год. а в целом по сети - более 45 млн. м3.

При установке экономичных замедлителей будет высвобождена значительная часть производительности компрессорных установок, среднее значение которой на горках составляет в настоящее время 80 м3/мин и во многих случаях является недостаточным. В результате появится возможность в более широких масштабах осуществлять механизацию парковых тормозных позиций, внедрять прямоточные, подключаемые к станционной пневмосети, пневматические почты, сооружать устройства автоматической обдувки стрелок и др. В противном случае потребуется расширять существующие или строить новые компрессорные станции, стоимость каждой из которых составляет около 2 млрд. руб. ( в ценах 1995 г.).

Другим не менее действенным рычагом экономии расхода сжатого воздуха на сортировочных горках может служить совершенствование управляющей аппаратуры, которая в настоящее время производится унифицированной и работает на замедлителях различных типов, отличающихся друг от друга по потреблению сжатого воздуха. Это приводит при равных исходных условиях к неодинаковой интенсивности протекания динамических процессов в их системе, снижает устойчивость работы пары замедлитель - управляющая аппаратура, что в конечном итоге негативно отражается как на суммарном расходе сжатого воздуха, так и на качестве процесса торможения отцепов. Выполненные исследования показали, что на долю управляющей аппаратуры приходится до 30 ... 40 % всех отказов в работе тормозных срддсгв, что в сочетании с высокой ее загрузкой (до 1,0 - 1,5 млн. циклов срабатываний в год) приводит к ухудшению условий эксплуатации на горках тормозных позиций, снижает качество сортировочного процесса. В связи с ихчоженным была поставлена задача повышения работоспособности управляющей аппаратуры замедлителей при сохранении принципа ее унификации.

На первом этапе исследований для анализа характеристик управляющей аппаратуры ВУПЗ-72 проведены барографические исследования базового замедлителя КНП-5 с клапаном ЭПК-67. При этом использован потенцио-метрический преобразователь давления МД-40КС. Процессы записывались на шлейф светолучевого осциллографа Н0-3840. Одновременно фиксировались моменты подачи электрических сигналов на зажимы электромагнитных соленоидов тормозного и оттормаясивающего ЭПК.

Анализ результатов позволил установить следующее. Как при наполнении. так и при выпуске воздуха процессы в регуляторе управляющей аппаратуры протекают значительно интенсивнее, чем в пневмосистеме самого замедлителя. Применение второго комплекта управляющей аппаратуры способствует более интенсивному наполнению и выпуску воздуха из пневмоси-стемы замедлителя. Однако наличие второго комплекта практически не влияет на интенсивность протекания процессов наполнения пневматической части регулятора давления.

Полное время рабочего цикла Т управляющей аппаратуры является функцией нескольких переменных:

Т = ГГ 1т 1т 1от О (5п

где ^ - время срабатывания соответственно тормозного и от-тормаживающего ЭПК;

- время нарастания давления в системе при торможении; 1Т - время торможения отцепа на замедлителе;

»ОТ

1у - время уменьшения давления в системе при оттормаживании Значения ^ к, ^^к могут быть выражены формулами:

»т _, Л ^

1эп к Чв *'Л в"1" 1Ю ~Р 1П О'

т0Т = 1ОТ+1ОТ-ЫОТ-^ОТ

} (5.2)

•т.от л,от ,т.от +т,от - „ .

где 1эв , 1ПВ Дэо ,1по - время срабатывания электрической ( постоянная составляющая ) и пневматической частей ЭПК соответственно при его включения и отключении.

» ^ ^ 0 ^ от

В отличие от 1эз + 1п „ время 1зв + 1п, не является стабильным и зависит от дазления воздуха в магистрали. Это усложняет процесс регулирования скорости движения отцепоз. Эксперименты показали, что при

торможении величина ^ » ^ ,, поэтому время срабатывания ЭПК практически полностью определяется величиной Это время составляет 0,20 ...

0,24 с, что соответствует нормативному уровню. Значения.^,^ а при торможении также находятся в пределах нормы ( 0,06 ... 0,08 с ). Однако величина значительно превышает указанные нормативные уровни и при подаче команды на отгормаживание с 1У ступени достигает при двух комплектах аппаратуры в сумме 0,4 с, а при одном - 0,6 с. Следовательно, для режима отгормаживания существующий норматив регулирования должен бьггь изменен. Если учесть, что ^ не превышает 0,24 с, то в этом стучае находится в пределе 30 % времени срабатывания оттормаживающего ЭПК при двух комплектах и до 60 % при одном комплекте аппаратуры.

Чтобы обеспечить адекватность интенсивности протекания процессов в пневмосисгеме аппаратуры и замедлителей при впуске воздуха в их системы, должно выполняться условие

1ртц(1)-^-/р^со-А = /р;р(1)-с11-/р;р(г).с11. <5.з)

о о о о

где 1п - полное время наполнения пневмосистемы замедлителя и управляющей аппаратуры воздухом;

РтцО)> РтрО) ' скорость увеличения давления воздуха в пневмосистеме соответственно замедлителя и аппаратуры;

Руц(0»Рур(0 • скорость уменьшения давления воздуха в пневмосистеме соответственно замедлителя и аппаратуры из-за утечки воздуха.

Аналогично можно выразить условие протекания процессов при выпуске воздуха из системы.

Четкая работа требуемой ( например, к-й ) ступени торможения при выпуске и впуске воздуха обеспечивается при условии

1Рти(0-<31 -|Руи(0-& = |р;р(0-с31-|р;р(0-(11 < о о о о

<Ркв~Рк,- <5-4)

где 1к • полное время наполнения воздухом пневмосистемы замедлителя и аппаратуры, исчисляемое от момента подачи команды на к-й ступени до установления давления, соответствующего к-й ступени торможения;

Рк вРк 1' соответственно верхнее и нижнее давление к-й ступени, устанавливаемое при настройке регулятора.

Однако барографичгские исследования показали, что при срабатывании тормозного ЭЛК величина давления в цилиндрах значотельно меньше, чем в регуляторе. Причем первоначальное приращение давления в регуляторе носит пикообразный характер и достигает на 1 ступени торможения

Тр^ (О • & -ТрСр (0 • <К « 0,5рс (5.5)

с о '

где 0,24 - полное время срабатывания ЭПК, с; рс - величина питающего сетевого давления, МПа. За зтот промежуток времени ( 0,24 с ) приращение давления в системе замедлителя составляет только 0,1 рс, т. е. почти в 5 раз меньше.

.В случае, если р^ ь< 0,5рс, то произойдет подача команды на выпуск воздуха из системы и уменьшение давления в регуляторе до величины р>.

затем снова будет впуск воздуха и повышение давления до 0,5 рс, потом выпуск и т. д., т. е. начинается автоколебательный процесс наполнения - выпуска.

Не допустить автоколебания в системе можно установкой в регуляторе дросселя, обеспечивающего равную интенсивность заполнения пневмокана-лов замедлителя и регулятора. При этом исходные параметры (диаметры поводящих патрубков, объем сети замедлителя и т. п.) не меняются.

Результаты расчетов и измерений показали, что при установке дросселя диаметром 0,8 мм, например, процесс наполнения и выпуска воздуха из рг-гулетора через два комплекта управляющей аппаратуры замехтателя КНП-5 наиболее точно соответствует аналогичным процессам в его пневмоцилнп-

драх. В замедлителе с одним комплектом аппаратуры требуется установка дросселя диаметром 0,4 ... 0,5 мм.

По аналогичной схеме могут рассчитываться параметры регуляторов давления для любых серийных и перспективных типов замедлителей.

Таким образом, сочетание результатов барографических исследований и аналитических расчетов позволило решить задачу обеспечения адекватности протекания рабочих процессов в пневмосистемах замедлителей и их управляющих аппаратах и, тем самым, стабилизировать работу, сократить непроизводительные потери сжатого зоздуха и улучшить другие параметры управляющей аппаратуры при сохранении принципов ее унификации.

Наряду с улучшением эксплуатационных параметров, управляющая аппаратура нуждается в повышении надежности отдельных элементов конструкции ( клапана, поршня со штоком и др.).

Важное значение имеет также обеспечение требуемого напряжения постоянного тока на клеммах соленоидов аппаратуры. Измерения показали, что норма ( 20 В ) является заниженной, но и это напряжение не всегда обеспечивается, понижаясь в ряде случаев еще на 1... 2 В. Необходимо чтобы напряжение питания находилось на уровне 24... 26 В.

Решающую роль в обеспечении стабильности и требуемого уровня надежности управляющей аппаратуры играет тип и конструкция применяемого регулятора давления, с помощью которого регулируются требуемые уровни давления в исполнительных силовых цилиндрах и следовательно, необходимые усилия нажатия тормозных шин замедлителей.

До недавнего времени для этих целей использовались исключительно регуляторы давления контактного типа, снабженные одной ( РДМ ) или тремя (РДЬС) манометрическими пружинами Бурдона, обеспечивающими замыкание - размыкание фронтозых и тыловых контактов и, тем самым, включение • отключение тормозного ЭПК управляющей аппаратуры.

Работа манометрических регуляторов характеризуется весьма низкой надежностью из-за частого подгорания и разрегулировки рабочих контактов, поломки манометрических пружин и др., что вызывало справедливые нарекания эксплуатационников, и потребовало использования а их конструкции более перспективных технических решений.

Такая работа Под руководством автора проведена во ВНИИЖТе в Период 1988 - 1993 г. В результате всесторонних исследований в лабораториях, стендовых и эксплуатационных условиях была отработана принципиальная схема и конструкция, организовано опытное, а затем и серийное производство электронных регуляторов давления типа РДЭ-ВНИИЖТ, более полно отвечающие требованиям автоматизации.

Электронный регулятор давления может иметь 5 и более регулируемых ступеней торможения и поддерживать на соответствующей ступени торможения в заданных регулируемых пределах давление воздуха в гшевмосети вагонных замедлителей всех типов. Максимально допустимый ток коммутации при этом составляет 1000 мА, а напряжение питания - 24 В.

Важно отметить, что новые регуляторы выполнены в том же конструктиве, что и ранее используемые манометрические регуляторы. Они имеют те же посадочные размеры и присоединительные элементы (крепеж), что

значительно упрощает процесс переоснащения управляющей аппаратуры ВУПЗ-72 в условиях эксплуатации.

В настоящее время на сети дорог работает уже более 150 электронных регуляторов типа РДЭ-ВНИИЖТ.

6. Новая технология обслуживания и ремонта тормозной горочной техники, нормирование запасных частей

Надежность работы исполнительных устройств решающим образом зависит от правильной организации их технического обслуживания и текущего ремонта, наличия необходимых запасных частей и материалов. При этом важная роль отводится технически обоснованному нормированию расходных материалов и запасных частей.

Технически обоснованная норма расхода запасных частей для эксплуатационно-ремонтных нужд должна обеспечивать восстановление и поддержание исполнительных устройств в исправном состоянии с заданной степенью надежности. Из этого следует, что нормируемый годовой запас поставляемых деталей Пир должен бьггь выше среднего их расхода Пер на горке за то же время на некоторую величину, определяемую коэффициентом запаса к,.

Запас деталей рассчитывается на основе усредненных показателей отказов. В то же время возможные отклонения от среднего уровня, неизбежные при эксплуатации тормозных средств, могут существенно повлиять на результаты расчетов.

Технически обоснованное количество запасных частей для тормозных средств определяется на основе статистических данных об интенсивности отказов отдельных узлов с учетом закономерностей в распределении случайного числа отказов.

Для ремонтируемых и неремонтируемых деталей методика нормирования может бьггь различной. Однако этот фактор до недавнего времени не учитывался. При нормировании необходимо учитывать общее количество однотипных деталей замедлителей на конкретной горке и среднесуточный объем переработки вагонов, от которого зависит интенсивность изнашивания и количество отказов узлов.

Распределение отказов у большинства деталей замедлителей подчиняется закону Пуассона. Поэтому необходимо определить абсолютное значение коэффициента запаса ks, на который следует умножать среднегодовой расход деталей Пер: Применение коэффициента kj позволяет нормировать запас деталей с требуемой надежностью ( порядка Ртр = 0,95 ) и, тем самым, обеспечивать устойчивую работу тормозных средств. Такая надежность наиболее приемлема для многих сложных конструкций, к числу которых относятся замедлители, являющиеся основными исполнительными устройствами сортировочных горок.

Основой для определения нормы запаса при пуассоновском распределении является выражение зависимости между Р-гр и нормированным годовым запасом Пнр

-п "Г;, Ртр = е ' • £ (6.1)

р ¡=о п^

где П| - число запасных частей, имеющихся в наличии. Соотношение между общим среднегодовым расходом однотипных деталей на горке пФ и нормированным запасом пнр рассчитывается как Пир = кэ • Пер. ( 6.2 )

По мере уу.'ньшения среднегодового расхода однотипных деталей кэ при одной и той же их надежности Ртр коэффициент к! экспоненциально возрастает. Использование дифференцированных значений коэффициента кз обеспечивает такую норму Пир, при которой не будет ни излишних запасов деталей, ни их недостатка.

Известно, что основная часть деталей замедлителей, примерно 80 %, относится к категории невоестанавливаемых и после отказа заменяется новыми. Средняя наработка между отказами Том «восстанавливаемых деталей определяется по формуле

• ш ж

т _

'ом „ •

шн

где Ь - время исправной работы ¡-й детали;

ш • общее число однотипных невосстанавливаемых деталей на горке. С учетом формулы ( 5.2 ) средний расход Пс$> на горке деталей данного наименования в течение года составит •

•ср = ^Г

* л

1 о и

Количественные значения Той и Пер определяются по статистическим данным надежности работы тормозных средств на сортировочных горках. Зная среднегодовое число отказов Пср > на одни замедлитель, можно перейти к определению пФ для всех замедлителей горкн.

Нормированный годовой запас иевоссганавяигаемых деталей Пир* рассчитывается по формуле

Пнр.а = Йср.» • ЙЦ » ка • к* — Пер » к», (6.4)

где пъ - число замедлителей на горке.

Восстанавливаемые детали посте отказа можно отремонтировать и снова использовать. Возможность повторного использования отремонтированной детали учитывается с помощью коэффициента восстановления кв: . а

ка = "-, (6.5)

1 + а

где а - максимальное число восстановлений одной детали.

С учетом к, зависимость между сроком службы Т, восстанавливаемых деталей я допустимым числом ремонтов выражается формулой Т» = 1в.(1+а), (6.6)

где 1в - наработка на отказ восстанавливаемой детали. Норма запаса ремонтируемых деталей каждого наименования Пнр.в на замедлителях одной горки в год определяется по формуле

где шв - общее число однотипных восстанавливаемых на горке детален: Шср.о - среднее количество отказов восстанавливаемых деталей на горке.

Зная отказы одного замедлителя Пер у нетрудно определить среднегодовой нормированный запас однотипных восстанавливаемых деталей для всей горки.

Изложенная методика нормирования дает возможность просто и точно планировать, необходимый запас деталей и узлов, обеспечивающий нормальную работу тормозных средств в течение заданного времени и с заданной надежностью.

С использованием данной методики были разработаны " Нормы расхода материалов, запасных частей и изделий на техническое обслуживание и ремонт устройств механизированных и автоматизированных сортировочных горок ЦХ-ЦШ № 4432", утвержденные МПС и действующие на сети дорог с 1987 г. по 1995 г., когда эти нормативы были пересмотрены с учетом ввода в действие Указания. МПС >Й Г-361у от 06.05.94 г.. об изменении ГОСТа 923883 в части " Нижнее очертание габар)гтов приближения строений С и Сп для горочных вагонных замедлителей"

Новые " Нормативы расхода запасных частей и материалов для вагонных замедлителей КНП-5, РНЗ-2, Т-50, РНЗ-2М, ВЗП с учетом нового габарита ", утвержденные МПС 04,10.95 г., также базируются на элементах вышеприведенной методики. Кроме того, они учитывают замечания и предложения работников дорог.

Большое влияние на работоспособность замедлителей оказывают климатические условия эксплуатации: широкий диапазон перепада температур, осадки и др. Указанные физические факторы воздействия приводят к интенсивному снижению качества деталей, ухудшению выходных параметров узлов и систем, а в некоторых случаях и к отказам замедлителей.

Анализ работоспособности Еагонных замедлителей показал, что возникновение повреждений и отказов их деталей, узлов и систем носит как внезапный ( случайный), так и постепенный характер.

К внезапным повреждениям и отказам относятся излом осей исполнительных цилиндров и рычагов, шик, стоек, разрыв уплотнительных элементов, обрывы элементов крепления, резиновых рукавов, воздухопроводных труб и т. п. Внезапные повреждения и отказы наступают вследствие появления и развития тепловых трещин ( ухудшение условий смазки ), создания перегрузок, нарушения правил эксплуатации.

К постепенным ( физическим ) повреждениям и отказам относятся нарушения исправности и работоспособности элементов'замедлителя, связанные е их изнашиванием до евгрхдопустимой величины, усталостным разрушением, коррозией, ползучестью и релаксацией.

п

И знашивание, как процесс взаимодействия пары трения ( включая эрро-зиокное взаимодействие ). оказывает влияние как на изменение размеров и формы детали, так и на изменение относительного положения сопряженных деталей. Кроме того, в механизмах, состоящих из ряда звеньев и передающих движение от ведущего звена к ведомому, износ, как вид повреждения (отказа) отдельных сопряжений, может наступать как в зависимости от износа других элементов, тек и независимо. Такие многозвенные механизмы, как приводы исполнительных узлов с шарнирными, кулисными, винтовыми и подобными парами, элементы гидро- и пневмоскстем и пр. могут в большинстве случаев рассматриваться как механизмы с независимым износом их звеньев. Вместе с тем. нзносы всех элементов участвуют в формировании выходного параметра ведомого звена, поэтому при установлении порядка и периодичности восстановления работоспособности механизма необходимо одновременно рассматривать работу всех его звеньев.

Усталостные разрушения ( трещины ) материала наступают, как известно, при действии переменных ( циклических ) напряжений, когда величина наибольшего значения периодически меняющегося напряжения превышает предел выносливости.

Наибольшее значение действительных ( местных ) напряжений возникает в местах нарушения правильной геометрической формы детали, имеющей различные отверстия, выточки, переходы от сечений одних размеров и форм к другим, какие-либо внутренние или внешние повреждения, неоднородность строения материала и т. п. Местные напряжения оказываются значительно выше наибольших общих значений.

Кроме того, на сопротивление материала переменным нагрузкам оказывают влияние как размеры детали ( масштабный фактор ), так и технологические процессы ее изготовления ( термохимическая обработка, резание, прокатка, штамповка, сварка узлов и т. п.). •

Условия эксплуатации деталей в ряде случаев также оказывают воздействие на выносливость материала. Наиболее важным являются влияние коррозии ( при работе в воде или других агрессивных средах) и температуры, а также влияние прерывов, недогрузок и перегрузок деталей, характерных для работы вагонных замедлителей.

Ползучестью является непрерывно возрастающая во времени" деформация материала под действием постоянных по величине усилий ( напряжений ) при повышенной температуре. Деформация ползучести у материалов представляет собой необратимую ( пластическую ) деформацию материала. Такой вид повреждения деталей характерен для тормозных шин замедлителей при их местном нагреве в результате трения о колеса тормозимых вагонов. Это в ряде случаев приводит к разрушению шин в результате постепенного нарастания деформации в течение достаточно большого промежутка времени. При развитии пластических деформаций за счет ползучести (особенно при сложном напряженном состоянии) происходит изменение величины напряжений и перераспределение их по объему детали. Уменьшение напряжений в результате постепенного нарастания пластической деформации за счет упругой (релаксация напряжений'» приводит к оставлению плотности соединения деталей. Так, в процессе работы замедлителей происходит ослабление крепления тормозных балок к рычагам с изме-

нением их положения при торможении, нарушается герметичность фланцевого соединения трубопроводов за счет ослабления плотности болтового соединения, происходит угон секций замедлителя при ослаблении рельсовых креплений к опорам.

Вероятность внезапных отказов, а также перечисленные постепенные повреждения и отказы деталей и узлов замедлителей, наступающие при длительной эксплуатации последних, требуют проведения периодических предупредительно-восстановительных мероприятий.

Периодичность поддержания и восстановления работоспособности замедлителей регламентируется утвержденной МПС " Инструкцией по техническому обслуживанию устройств механизированных и автоматизированных сортировочных горок ЦШ 4767 " от 1991 г., при разработке основных положений которой использованы результаты исследований, проведенных во ВНИИЖТе под руководством и при личном участии автора. Однако в условиях ограниченных трудовых ресурсов для наиболее эффективной реализации положений упомянутой " Инструкции ... " потребовалась разработка специальной технологии обслуживания замедлителей, в которой в форме технологических карт проведения тех или иных операций предусмотрены все прогрессивные приемы производства сервисных работ, начиная от подготовки замедлителей, прибывших с завода-изготовителя для установки в путь и выполнения пуско-наладочных работ до демонтажа изношенного замедлителя и подготовки его к отправке в капитальный ремонт.

В 1995 г. в связи с вводом в действие упомянутого Указания МПС № Г-361у " Технология обслуживания вагонных замедлителей КНП-5. Т-50, РНЗ-2, РНЗ-2М, ВЗП с учетом нового габарита " была доработана в соответствии с изменением ГОСТа 9238-83 и предложениями работников дорог, утверждена ЦШ МПС 04.10.95 г. и введена в действие с 1596г.

Важным фактором повышения эффективности производства подготовительных, сервисных и ремоктно'восстановительных работ, а также совершенствования технологии является использование специальных механизированных площадок, благодаря которым максимально возможное число операций по сборке и регулированию тормозных исполнительных устройств можно производить не на путях, т. е. в зоне повышенной опасности, а на специально оборудованных базах ( площадках ). располагаемых рядом с горками на свободной территории.

Площадки размером 150 х 25 м с асфальтовым покрытием должны оснащаться ремонтным оборудованием, стеллажами, средствами малой механизации, инструментом. Обязательной принадлежностью площадок является козловой кран, а также сварочные аппараты. Подъемно-транспортная и другая техника позволяет наладить образцовую работу не только по ремонту, но и рациональному размещению, хранению, перемещению неустановленных или снятых с пути механизмов и их крупногабаритных и тяжелых узлов.

В условиях ограниченности свободных территорий для размещения и хранения горочных механизмов обязательной принадлежностью горок должны быть 3-4 списанные железнодорожные платформы. Их использование существенно облегчает организацию работ на горках, позволяет быстро

готовить рабочие места для ремонта, своевременно освобождать стесненную горочную зону от излишней техники, особенно снятой с путей.

Обобщив результаты разработки и некоторый накопленный опыт, а также учитывая достигаемую высокую эффективность новой технологии выполнения трудоемких работ на горках. Управление сигнализации, связи и вычислительной техники утвердило и направило на дороги специальное указание по организации на сортировочных горках механизированных площадок. Дороги получили нормативный материал, позволяющий наладить своими силами или с привлечением специальных проектных и строительных организаций ремонтное хозяйство, обеспечивающее качественно новый, более высокий уровень эксплуатации сложной горочной техники.

Опыт показал, что применение механизированных площадок позволяет поднять производительность труда работников и сократить время на ремонт по сравнению с существующей технологией почти в 1,5 раза, вывести часть эксплуатационного персонала из опасной зоны, улучшить условия труда.

7. Разработка нового поколения сервисного оборудования для текущего содержания и ремонта тормозных исполнительных устройств

Длительное время основная доля средств, выделяемых МПС для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, традиционно расходовалась на создание новых машин и механизмов и лишь незначительная часть на разработку сервисных технологий и оборудования. Эта диспропорция накапливалась годами. В результате сегодня уровень механизации технического обслуживания и текущего ремонта вагонных замедлителей не превышает 20... 25 %, причем наиболее трудоемкие и часто повторяющиеся операции, такие как ревизия болтов крепления тормозных балок и шин, замена силовых гидроцилйндров и др., выполняются вручную. Отсюда имеют место непроизводительные Потери времени, частые случаи производственного травматизма, текучесть кадров и другие негативные последствия тяжелого ручного труда.

На устранение указанных недостатков была нацелена проведенная под руководством автора в период 198?... 91 г. разработка перспективной технологии и комплекса технических средств для обслуживания и ремонта замедлителей. Для этого был проанализирован существующий технологический процесс обслуживания замедлителей, выявлены наиболее трудоемкие и часто повторяющиеся операции.

В соответствии с действующей инструкцией по техническому обслуживанию замедлителей, ревизия вертикальных болтов на спускной части горок должна выполняться один раз в 2 - 3 месяца, на парковых позициях - не реже двух раз в год. Регулировку растворов тормозных шин с отпуском и последующей затяжкой вертикальных болтов необходимо выполнять на спускной части горки каждую неделю, на парковой тормозной позиции • не реже двух раз в месяц. В реальных же условиях в течение года на станции с 10 горочными и 25 парковыми замедлителями типа КНП-5 эти операции приходится выполнять около 2 тыс. раз. Момент усилия затяжки каждого болта из-за "прикнпания" резьбы по разным причинам доходит иногда до 5000 Н.м. Операция производится вручную лишь с помощью торцевого ключа и длин-

ного рычага. Какие-либо устройства {переносное или стационарные), развивающие требуемый момент усилия на ключе, отсутствуют.

Другая трудоемкая операция - смазка узлов и шарниров замедлителя. Ее необходимо выполнять один раз в 7 - 10 дней. В год это составляет в среднем 40 раз. Проведенный хронометраж показал, что затраты времени на полную смазку одного замедлителя КНП-5 с применением ручных масленок составляют около двух часов.

Удаление наката с тормозных шин замедлителей согласно упомянутой инструкции должно производиться на спускной части горок один раз в 2 месяца, на парковой позиции - один раз в полгода. За это время на тормозных шинах образовывается накат толщиной 7... 8 мм и высотой до 10 мм. а иногда и больше. Его устранение ручным инструментом - трудоемкая операция.

Обособленно стоит в этом перечне комплекс погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, которые выполняются вручную без использования дрезины. Так как заменяемые, агрегаты замедлителей весят иногда до 600 кг, то, например, операция по замене цилиндров привода замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ - довольно сложная задача, невыполнимая без применения подъемных механизмов.

В перечене технологических операций, которые подлежат механизации с использованием предложенного комплекса, следует также отметить различного рода слесарные и монтажные работы.

Есть еще одна особенность технологического процесса, выдвигающая определенные требования к механизированному комплексу. На замедлителях, установленных в пути, выполняются лишь регламентные работы по техническому обслуживанию и агрегатной замене деталей и узлов, вышедших из строя при внезапном или постепенном отказе. Работы по текущему ремонту неисправных агрегатов выполняются на механизированных площадках.

Анализ этих требований показал, что операции по замене тормозных шин, тормозных балок и других тяжелых деталей требуют применения грузоподъемного механизма, их доставка к месту ремонта - транспортного средства. Для операций погрузки - разгрузки и доставки целесообразно совместить кран с транспортным средством. Но в зависимости от того, где будет производиться ремонт, требования к комплексу могут изменяться. Поэтому иногда нет возможности совместить их в одном механизме. Например, для доставки нескольких балок к механизированной площадке со склада запчастей необходимо транспортное средство большой грузоподъемности. В то же время непосредственно в путь доставлять такое количество балок одновременно необязательно. Следовательно, требуемая грузоподъемность механизма может уменьшаться до веса одной балки.

Два основных вида транспортировки (железнодорожный и автомобильный) имеют свои особенности. Так, при транспортировке по железнодорожной колее возникают трудности в перебазировании комплекса от замедлителей одного пучка к другому и оперативном освобождении путей. При использовании автомобильного транспорта сложности заключаются в проезде через пути к замедлителю, установленному в котловане.

В результате был сделан вывод о том, что целесообразно оснащение транспортного средства комбинированным ходом. В этом случае появляется

возможность быстрой доставки деталей на механизированную площадку или к любому замедлителю, установленному в пути (даже с заездом нз него).

Устройство, включающее в себя кран и транспортное средство на комбинированном ходу, должно служить базовым агрегатом. Оно может применяться как на мехплощадке, так и на путях. Для работ на пути в перерыве между роспусками составов должны применяться легкосъемные устройства.

Сравнительный анализ показал, что по технологическим и эргономическим условиям, массогабаритным и другим показателям в качестве грузоподъемного механизма для базового агрегата целесообразно использовать бортовой гидрокран • манипулятор, а не кран-балку, например, или лебедку. При этом основными параметрами, определяющими выбор марки гидрокрана. являются грузоподъемность, вылет стрелы и угол ее поворота.

Грузоподъемность крана должна выбираться исходя из массы наиболее тяжелой детали или узла вагонного замедлителя, подвергаемого агрегатному ремонту. Для удобства выполнения погрузочно-разгрузочных и монтажных работ угол поворота стрелы гидрокрана должен составлять не менее 80°. Другие параметры крана, такие как скорость и высота подъема груза, частота вращения стрелы в плане и пр., не имеют каких-либо жестких ограничений со стороны технологического процесса и не могут существенно влиять на выбор модели гидрокрана. Исходя из этих предпосылок, был выбран гидрокран - манипулятор модели 3963, широко применяемый для оснащения автомобилей и имеющий наиболее близкие к требуемым основные рабочие параметры.

Вес оборудования, которым должен быть оснащен автомобиль, ориентировочно можно оценить по следующим составляющим: вес гидрокрана, спецоборудования и инструмента. Вес выбранной марки гидрокрана • 1000 кг. Вес запчастей, которые одновременно требуется доставлять к месту проведения работ, как празило не превышает 1000 кг. Суммарный вес специального вспомогательного и съемного оборудования, а также инструмента с учетом особенностей конструкции,, ориентировочно можно принять равным 1500 + 2000 кг. Таким образом, потребная грузоподъемность автомобиля не будет превышать 4 т.

Оснащение автомобиля комбинированным ходом неизбежно влечет доработку его ходовой части. При этом объем доработки тем меньше, чем легче автомобиль и меньше расхождение а ширине его колеи и колеи железнодорожного пути, а также чем меньше смещение центр тяжести пнев-мошины относительно вертикальной оси симметрии рельса.

Вышеперечисленные факторы предопределили выбор автомобиля марки ГАЭ-53А в качестве базового агрегата установки технического обслуживания и текущего ремонта вагонных замедлителей. В результате был разработан вариант базового агрегата самоходной установки с использованием автомобиля ГДЗ-53А, снабженного комбинированным ходом и гидрокраном марки 3963. В процессе отработки конструкции было предложено оригинальное устройство комбинированного хода, которым оборудован базовый агрегат, состоящее из домкратов переднего и заднего мостов, а также управляющего гидроблока, встроенного в гидросистему крана. Для возможности раз мешает я кранового оборудования на серийном автомобиле сделаны следующие его доработки укорочена и смешена назад платформа, снят крон-

штейн крепления запасного колеса, доработаны опоры рамы и глушитель, установлено дополнительное энергооборудование.

Эффективность применения предложенного варианта базового агрегата с упомянутым оборудованием оценивалась расчетным путем в процессе технико-технологического анализа, проведенного с использованием эксплуатационных данных и графиков работы замедлителей. Он показал, в частности, что предлагаемое техническое решение установки оказывается приемлемым и весьма эффективным при выполнении регламентных работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту вагонных замедлителей. Так. время занятости механизмов установки на регламентных работах у замедлителей КВ-3 и Т-50 превышает 50 % общего времени производства основных и вспомогательных операций. При этом ежемесячно экономится соответственно 18 чел.ч и-14 чел.ч трудозатрат в расчете на каждый вагонный замедлитель, что для механизированной горки, оборудованной десятью такими вагонными замедлителями, эквивалентно высвобождению в среднем двух слесарей-ремонтников.

Операцию по ревизии болтов крепления тормозных балок замедлителей можно механизировать с помощью гайковерта. Однако, гайковертов с большим крутящим моментом (до 15000 Н«м) промышленность не выпускает.

Проведенный анализ показал, что рациональным для разработки вариантом является гайковерт, смонтированный на тележке и содержащий механизм ориентации. Были предложены два принципиально различных технических решения, выполненные на уровне изобретений. В одном из них использованы два пневмоцилиндра с храповым механизмом, приводящие во вращение торцевой ключ, один, содержащий систему устройств для прижатия головки торцевого ключа к болту. К числу недостатков гайковерта можно отнести повышенные массогабаритные показатели.

Другое техническое решение было признано более рациональным и реализовано в экспериментальном образце. Устройство выполнено в виде рамы на четырех колесах, на которой установлен механизм ориентации с пневмо-цилиндром, шток которого жестко скреплен. Корпус пневмоцилиндра может подниматься по штоку и поворачиваться в горизонтальной плоскости. На нем перпендикулярно штоку закреплен трубчатый кронштейн. На другом конце кронштейна смонтирована поворотная муфта, преобразующая продольное усилие, создаваемое при подаче воздуха в его корпус, в крутящий момент на головке ключа. За рабочий цикл ключ поворачивается примерно на 10°. При этом обеспечивается крутящий момент до 15000 Н«м. Поскольку расположение вертикальных болтов по высоте у разных типов замедлителей различно, в конструкции узла подъема пневмоцилиндра предусмотрен набор вставок, что делает гайковерт пригодным для. любых замедлителей. Гайковерт приводится в действие воздухом с максимальным давлением 0,75 МПа.

При выборе типа устройства для смазки замедлителей был обобщен опыт железнодорожников и автомобильной промышленности. В результате за аналог принят передвижной солидолонагнетатель модели ЦКБ-3154М.

Технические характеристики солидолонагнетателя следующие. Давление на выходе насоса (при давлении в пневмосети 7,5 кгс/см2) - 350 кгс/см2,

Производительность насоса • 200 г/мин. Расход воздуха составляет 0,25 м3 /мин. Полезная вместимость бункера равна 30 л. Масса ( без воздушного шланга и смазки) - 37 кг.

После доработки конструкции транспортной тележки устройства оно стало способно перемещаться как по грунтовой, так и железной дорогам. Эксплуатационные испытания показали, что устройство не имеет принципиальных конструктивных недостатков, мешающих его постановке на производство в системе МПС.

Для выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных операций было признано целесообразным создать два механизма, которые могут работать как совместно, так и раздельно.

Грузоподъемное устройство состоит из рамы с размещенными на ней поворотным кругом, приводом лебедки и стрелой. Устройство перемещается вручную и закрепляется на рельсах поворотом штурвала с помощью захватов клинового типа. Вручную также приводятся в действие и его механизмы.

Устройство выполнено сборно-разборным и состоит нз нескольких частей. Вес каждой из них отвечает необходимым требованиям. Время на сборку минимальное. Технические характеристики грузоподъемного устройства следующие. Максимальный вылет стрелы - 3,1 м. Грузоподъемность устройства - 0,6 г. Высота подъема крюка от уровня головки рельса - 1,0 м. Угол наклона стрелы - 15 ... 55°. Угол поворота крана - 360°. В грузоподъемном устройстве использован редуктор механизма подъема типа Ч-80-1-2-243 с передаточным числом 8. Масса устройства в сборе 430 кг.

В паре с грузоподъемным устройством может работать унифицированная тележка. Ее выбор производился, с одной стороны, с учетом необходимости снижения веса всей металлоконструкции, с другой, в соответствии с эксплуатационно-техническими требованиями - обеспечение грузоподъемности на уровне 700 кг.

Тележка имеет сварную раму с настилом для слесарного инструмента. Сварная рама имеет опоры различной конфигурации для укладки заменяемых элементов замедлителя. Тележка перемещается по рельсам вручную и имеет следующие характеристики. Габаритные размеры -1,56 х 1,83 х 0,91 м. Масса тележки -173 кг. Ее грузоподъемность • 700 кг. - '

Анализ вспомогательных операций, выполняемых при техническом обслуживании и ремонте замедлителей, показал, что значительную часть в них занимают различные виды резки. Это резка гибких резиновых рукавов для подачи воздуха, металлических труб пиевмомагнетрали, прутков различного диаметра и др. Наиболее рациональным видом резки в таких случаях является абразивная. Она обеспечивает ровную поверхность всей плоскости ре-за, небольшой расход энергии, удобство в работе с режущим инструментом и др. Для данных условий была разработана конструкция станка ятя абразивной резки. Станок размещен на опоре с шарнирно закрепленной на ней рамой. Она имеет возможность поворота в вертикальной плоскости. На одном конце рамы установлен электродвигатель. Через клиноременную передачу его вращение передается абразивном кругу, расположенному на другом конце рамы. Подача режущего инструмента производится путем поворота рамы усилием рухи. прилагаемым к рукоятке. Рама в исходное положение при

снятии нагрузки на рукоятку возвращается под действием веса электродвигателя. Разрезаемые детали зажимаются прижимом с ножным приводом.

Технические характеристики станка следующие: глубина резания - 60 мм. Максимальный диаметр абразивного круга - 300 мм. Скорость резания -80 м/с. Максимальный диаметр обрабатываемых деталей - 60 мм, минимальный - 15 мм. Электродвигатель имеет мощность 2,2 кВт. Габаритные размеры станка - 1345 х 405 х 815 мм.

Для механизации операции по удалению наката с тормозных шин в состав комплекса включен воздушно-дуговой резак РБДМ-15. Для производства вспомогательных работ предусмотрены следующие серийные пневмоустройства: гайковерт ИП-3106А, молоток ИП-4119, шлифовка ИМ-220А. сварочный выпрямитель ВДГ-302.

Проведенные испытания предложенного комплекса подтвердили правильность выбора принципиальных схем и основных технических решений. Установлено, что часть выбранных и разработанных механизмов и устройств из состава комплекса ( устройство для механизированной смазки, станок для абразивной резки, унифицированная тележка ) не имеет принципиальных недостатков, мешающих их постановке на производство для нужд МПС. Другие механизмы (устройство для откручивания вертикальных болтов и грузоподъемный механизм ) не в полной мере соответствуют предъявляемым требованиям и нуждаются в дальнейшем совершенствовании. На это и будет направлена дальнейшая работа специалистов ВНИИЖТ.

Современные условия работы механизированных сортировочных горок требуют наличия надежных средств контроля основных показателей назначения вагонных замедлителей. Для замедлителей нажимного типа одним из наиболее важных показателей является усилие нажатия тормозных каш. Соблюдение паспортных значений усилия нажатия ведет к повышению надежности работы вагонных замедлителей, уменьшению потерь тормозного эффекта, и как следствие, снижению брака в работе тормозных позиций сортировочных горок.

Для контроля фактического усилия нажатия тормозных шин нажимных замедлителей специалистами ВНИИЖТ под руководством и при участки автора в 19S3 .., S4 гт, был разработан и испытан гидравлический индикатор типа ИУН-ВШШЖТ. Конструктивно такой индикатор был выполнен в виде гидрошшикяра с поршнем, располагаемого при измерениях в пространстве между тормозными шинами замедлителя и осуществляющего контроль развиваемого усилия с помощью гидравлического манометра, отградуированного в единицах силы и сообщаемого с внутренней полостью гидрошшиндра. В качестве рабочего тела индикатора использовалось всесе-зонное гидравлическое масло типа ВМГЗ.

Опытная эксплуатация на сортировочных горках гидравлических индикаторов усилия нажатия тормозных шин типа ИУН-ВНИИЖТ, изготовленных в 1985 ... 1987 гг. Калужским путевым ремонтно-механическим заводом (КПРМЗ) и опытным заводом ВНИИЖТ в небольшом количестве, показала, что конструкция данного индикатора вполне работоспособна и обеспечивает заданные функции. Однако этот индикатор имеет существенные недостатки. которые создают определенные неудобства при эксплуатации, в том числе большие габариты к массу, необходимость заправки маслом, период«-

ческой олрессовкн и юстировки. В связи с этим возникла необходимость разработки и постановки на производство нового индикатора, имеющего современную элементную базу.

В 1991 ... 1992 гг. специалистами отдела станционной техники к ПКБ ВНИИЖТа под руководством автора была разработана и испытана в эксплуатационных условиях конструкция электронного прибора, обеспечивающего измерение усилия нажатия тормозных шин нажимных вагонных замедлителей всех типов а пределах 0...30 тс. В 1994 г. при участии специалистов ВНИИЖТа и НПП " АСТРА-ЭЛ " этот индикатор усилия нажатия поставлен на производство з АО ЭМИ ( г. Пенза).

Электронный индикатор состоит из двух основных блоков: грузопри-емного устройства с датчиком усилия нажатия и измерительного блока с вольтметром в качестве показывающего прибора.

Грузоприемное устройство включает в себя чувствительный элемент с тензорезисторами, корпус в виде металлического стакана, конструкция которого компенсирует радиальное усилие нажатия тормозньгх шин, а также планку, обеспечивающую фиксацию датчика относительно тормозных шин.

Блок индикации выполнен а прямоугольном корпусе. Органы управления и показывающий прибор расположены на лицевой панели, закрывающейся крышкой в нерабочем состоянии. С обратной стороны расположен батарейный отсек для установки аккумуляторной батареи 10 КВМ 0,5 - 12 из комплекта радиостанции " Транспорт ".

Принцип работы индикатора основан на измерении величины напряжения в диагонали моста, составленного из четырех тензорезисторов, пропорциональной усилию нажатая тормозных шин. При этом мост запитывается стабильным напряжением, а напряжение а диагонали усиливается до величины, необходимой для отклонения стрелки.показывающего прибора.

Схема работает следующем образом: усилие нажатия тормозных шин деформирует стержень с наклеенными на него тензорезисторами, соединенными в мостовую схему, которая запитывается от источника стабильного напряжения. Напряжение рассогласования' диагонали усиливается дифференциальным усилителем, нагрузкой которого является показывающий прибор. , ■ -

В течение 1994 г. на Московской, Октябрьской, Ю-Восточной и Куйбышевской дорогах прошли широкие эксплуатационные испытания и уже эксплуатируются на сортировочных горках более 100 экземпляров таких индикаторов.

Ниже приведены основные технические характеристики электронного регулятора усилия нажатия типа ИУНЭ-ВНИИЖТ:

Диапазон измерения, тс от 0 до 30

Класс точности 2,5

Дополнительная погрешность ■ 1/2цены деления шкалы

Номинальное напряжение батареи, В 12

Время непрерывной работы

(при полностью заряженной аккумуляторной батарее), ч 10 Габаритные размеры, ми, не более:

грузоприемного устройства 0 60x130

блока индикации (с батареей) 60 х 100 г 150

Масса, кг, не более: грузоприемного устройства 2,1

блока индикации (с батареей) 1,2

Поставка индикаторов осуществляется научно-производственным предприятием "АСТРА-ЭЛ".

8. Некоторые направления дальнейшего совершенствования и повышения эффеюшностк устройств регулирования скорости отцепов.

Современный период работы и развития сортировочных горок выдвигает два основных требования к проблеме их механизации.

Во-первых, это необходимость учета фактора снижения объема переработки вагонов и, следовательно, требование сокращения эксплуатационных расходов, связанных, в частности, с эксплуатацией тормозных устройств.

Во-вторых, это резкое повышение требований к улучшению качества сортировочной работы, обеспечению сохранности вагонного парка и перевозимых грузов, что в условиях рыночной экономики является крайне актуальной задачей и соответствует общей тенденции совершенствования работы отечественных и зарубежных железных дорог.

Решение этих основополагающих задач невозможно без дальнейшего развития и совершенствования всего комплекса горочных механизмов и. в первую очередь, путевых устройств регулирования скорости отцепов.

В соответствии с современной концепцией механизации сортировочных горок нажимные вагонные замедлители и в обозримом будущем остаются основными исполнительными устройствами. При этом горочные тормозные позиции должны быть ориентированы на применение мощного пневматического замедлителя типа ВЗП-ВНИИЖТ, открывающего унифицированную серию тормозных средств. Он отвечает требованиям нового габарита и позволяет в перспективе заменить все существующие в настоящее время типы тяжелых замедлителей.

Для парковых тормозных позиций унифицированными моделями должны стать модернизированный замедлитель РНЗ-2М и его однорельсовый аналог - замедлитель ПНЗ-1, обладающий высокой точностью торможения, которая обеспечит выпуск вагонов на подгорочные пути с расчетной скоростью и, тем самым, исключит их повреждение. Этот тип замедлителя должен поставляться и для механизации горок малой мощности.

Производство других типов пневматических замедлителей ( особенно КВ-3, КНП-5, Т-50 и РНЗ-2 ) при этом должно ограничиваться только нуждами эксплуатации, а с 1998 г. - должно бьгть полностью прекращено.

Важным направлением совершенствования конструкции тормозных исполнительных устройств на перспективу должна стать разработка сплошной (т. е. неразрезной ) тормозной балки для замедлителей тяжелого типа. Внедрение таких балок будет новым качественным шагом в замедлителестроении, т. к. при этом на 20 ... 25 % возрастает эффективная тормозная мощность устройств, они станут долговечнее, полностью отпадет необходимость выполнения на горках одной из сложных и трудоемких операций - разметки и сверлении отверстий в тормозных шинах под крепежные болты. Эту операцию можно будет делать в заводских условиях, имея в виду, что число таких

сверлений на каждый замедлитель достигает более 150. Это значительно уменьшит трудозатраты при эксплуатации замедлителей.

Работы по созданию сплошной ( неразрешой ) тормозной балки уже начаты. Проведенные расчеты показали, что простое механическое ( саарное ) соединение стандартных балок не является приемлемым решением, т. к, исходные параметры нагружения сочлененных элементов балки не удовлетворяют как прочностным, так и эксплуатационным требованиям работоспособности сплошной балки.

В целях разработки конструкции сплошной балки для серийных замедлителей автором предложена методика выбора схемы и параметров ее нагружения, удовлетворяющих эксплуатационным требованиям с критерием оптимальности в Biute условной конструкционной мощности замедлителя, определяемой как удельная работа, которую совершают силы нажатия исполнительных цилиндров при воздействии на каждое колесо тормозимого вагона, перемещаемого относительно рабочей длины балок замедлителя.

С использованием упомянутой методики в 1995 г. были выполнены необходимые расчеты, определены рациональные схема и параметры нагружения сплошной балки применительно к замедлителям типа ВЗПГ-ВНИИЖТ и ВЗП-ВНИИЖТ в 3-звенном исполнении, а также разработана необходимая конструкторская документация для изготовления опытной партии таких балок.

На первом этапе практического внедрения планируется изготовить ка Ижорском заводе (г. Санкт-Петербург) опытную партию сплошных балок в количестве 4 шт., оборудовать ими один действующий замедлитель ВЗПГ - 3 и провести сравнительные эксплуатационные испытания, при положительных результатах которых будет принято решение об их серийном производстве.

Одним из важнейших показателей рабоггы балочных замедлителей является тормозное усилие, выраженное как' произведение усилия нажатия. тормозных шин к коэффициента трения пары " колесо - шина ".

Если максимальное усилие нажатия современных вагонных замедлителей уже практически доведено до предела по условию безопасного взаимодействия тормозных шин и тормозимых колес, то коэффициент трения пары "колесо - шина" еще далех от своего верхнего предела, который может быть реализован в замедлителях, исходя из тех же условий безопасного взаимодействия пары " колесо - шина ". У существующих замедлителей з зависимости от состояния поверхностей шины и колеса (сухие, влажные, с наличием масла и др.) он колеблется в диапазоне 0,05 ... 0,18 и составляет в среднем 0,1, чгго является существенным недостатком всех известных замедлителей, использующих в качестве фрикционных элементов тормозные шины из стали.

Устранение этого недостатка может быть в перспективе достигнуто путем использования в конструкции тормозных шин современных фрикционных материалов с повышенным коэффициентом трения.

В процессе выполнения исследований з этом направлении был проанализирован механизм взаимодействия шины с колесом взгона, а также разработаны я утверждены МПС Исходные технические требования к конструкции тормозной тины повышенной эффективности в которых, з

частности, определены верхний предел коэффициента трения пары " шина -колесо " по условию выжимания, равный 0,32, механические, теплофизиче-ские показатели назначения, а также требования к доступности материала и надежности, включающие наработку шины на отказ порядка 100 ООО заторможенных вагонов, годовую трудоемкость замены комплекта фрикционных элементов шин на одном замедлителе. Также было проанализировано большое количество специальных композиционных материалов, обладающих приемлемыми в плане решения данной задачи фрикционными и износостойкими свойствами.

Выполненный анализ показал, что в настоящее время хотя и известно большое количество композиционных материалов, обладающих приемлемыми фнзико-механическими свойствами, однако наиболее перспективные из них находятся на стадии опытных образцов, а также представляются весьма дорогостоящими, что, естественно, затрудняет их практическое применение в конструкции тормозных шин вагонных замедлителей. Наиболее успешно могут быть использованы полимерные материалы марок ФК -16Л, 143. 145 - 40, освоенные отечественной промышленностью. Указанные материалы имеют достаточно близкие между собой плотность, коэффициент трения и удельную теплоемкость. Однако материалы марки 143 и ФК - 16Л обладают значительно меньшим пределом прочности, имеют повышенную тепловую усадку и поглощение, которое отрицательно сказывается на стабильности коэффициента трения. Поэтому наиболее предпочтительным является полимерный материал марки 145 - 40, который и был принят для дальнейших проработок.

Расчетные и опытно-конструкторские проработки показали, что рациональным вариантом конструкции тормозной шины является комбинированный, при котором используется металлическая колодка, выполненная, например, из изношенной серийной тормозной шины, и быстросъемные фрикционные элементы из полимерного материала. Благодаря простоте технологии замены контактных элементов такая конструкция шины может оказаться весьма перспективной, а возможный повышенный расход сменных фрикционных элементов может быть экономически оправданным из-за небольшой стоимости и доступности как самого полимерного материала, так и способов изготовления и замены этих элементов.

В ходе опытно-конструкторских проработок выявилось несколько вариантов крепления контактных элементов к металлической колодке. Наиболее рациональным вариантом крепления фрикционного элемента признано шплинтовое соединение, при котором фрикционные элементы (накладки) установлены упорными уступами в соответствующие пазы заходкых и средних шин и закреплены на последних путем разводки хвостовиков специальных шплинтов, жестко заделанных в накладки при их изготовлении.

Ходовая посадка (с гарантированным зазором) уступов накладок и пазов шин обеспечивает быстросъемность фрикционных элементов, а наличие упоров, контактирующих с соответствующими пазами шин, препятствует возникновению при торможении колес вагонов вибраций накладок, а также увеличивает жесткость последних в вертикальной плоскости.

Эта конструкция была принята для опытного образца комбинированной тормозной шины. Длина каждой фрикционной накладки составляет 565

мм. что позволяет производить их установку в пределах длины заходных и средних шин таким образом, что при монтаже шин на балке с перекрытием их стыков каждая накладка располагается телом вне стыка и не испытывает изгибающих нагрузок, возникающих в шинах в результате поворота балок при прохождении по замедлителю колесных пар тормозимых вагонов.

Рабочая высота ( 58 мм ). ширина ( 32 мм ) и габаритное расположение накладки соответствует аналогичным размерам стандартной тормозной шины. Для центрирования тормозимого вагона относительно продольной оси замедлителя на консолях заходных шин предусмотрены металлические за-ходные накладки клиновой формы. Заходные накладки изготазливаются из стали 50ХГ, т. к. они воспринимают динамические нагрузки от колесных пар в момент захода вагона на замедлитель.

Контуры шины в сборе с фрикционными накладками выполнены с радиусными закруглениями, безопасными для обслуживающего персонала при проведении технического обслуживания и ремонта замедлителя.

В целях взаимозаменяемости шин различных типов замедлителей отверстия шинных болтов выполнены эллнпсными с длиной большей оси 40 мм, длиной меньшей оси 30 мм.

На первом этапе исследований расчетным путем ориентировочно была оценена износостойкость и ресурс Р такой тормозной шины применительно к реальным условиям эксплуатации в зависимости от суточной переработки Nc загонопотока сортировочной горкой, имеющей один спускной и 5 пучковых путей. При этом принималось, что на спускном пути используются 5-звенные, а на пучковых 3-звенкые замедлители типа ВЗП-ВНИИЖТ. В основу расчета положены экспериментальные зависимости энергетической интенсивности износа Jw и теплового предела прочности от температуры поверхностных слоев фрикционного материала, контактирующего с колесом тормозимого вагона. При этом принимались следующие допущения, соответствующие реальным условиям эксплуатации:

диаметр колеса составляет 870 мм, что'соответствует наибольшему износу, а зона его контакта с шиной состоит из двух пятен площадью 45 мм2 каждое, ограниченных образующими колеса и верхней и нижней кромками с рабочей поверхностью шины; усилие нажатия на переднюю грань колеса по кругу катания циклично изменяется при движении вагона по замедлителю от 12 тс до 24 тс (в се середине).

По результатам расчетов получена ресурсная номограмма Р = f (J„, Nc), в соответствии с которой при перерабатывающей способности горки 3500 вагонов в сутки, например, расчетная периодичность замены фрикционных элементов тормозных шин соответственно составит 30 суток на I ТП и 300 суток на II ТП, что вполне приемлемо и соизмеримо с реальным ресурсом стальных шин существующей конструкции.

Для проверки реальных показателей работы фрикционных накладок планируется изготовить опытную партию комбинированных тормозных шин, оборудовать ими несколько действующих замедлителей на горках и произвести широкие эксплуатационные испытания. По времени эти испытания могут быть совмещены с испытаниями вьпперассмотренных сплошных тормозных балсх, что позволит одновременно оценить эффективность обоих предложенных решений

5К

Весьма рациональным вариантом дальнейшего повышения эффективности действующих серийных замедлителей представляется сочетание применения жестких сплошных балок и шин. снабженных легкодоступными и быстросъемными контактными элементами из полимерных материалов. Анализ технологии замены таких элементов показывает, что необходимые операции при замене будут легко освоены обслуживающим персоналом, а возможный повышенный расход фрикционных элементов может Сыть »ко-номически оправданным, из-за низкой стоимости и доступности как самого полимерного материала, так и способа изготовления сменных накладок. Но предварительным данным стоимость комплекта шин повышенной »ффек-тивности может составлять не более 4+5 % от стоимости замедлителя тяжелого типа.

9, Основные выводы

В результате обобщенного докладом комплекса проведенных исследований могут быть сформулированы следующие основные выводы:

1. В современных условиях, когда на первое место выходят качественные показатели работы железнодорожного транспорта, роль сортировочных г орок не только не уменьшилась, но еще более возросла, несмотря на заметное снижение объемов переработки вагонопотоков. Поэтому особую актуальность приобретает проблема создания, внедрения и обслуживания современных технических средств, соответствующих задачам повышения эффективности и качества Сортировочного процесса при ограниченности энергетических, трудовых и материальных ресурсов.

2. На основе детального анализа уровня развития и мировых достижений в области тормозной горочной техники и смежных отраслях знаний с учетом современных эксплуатационно-технических требований научно обоснованы прогрессивные направления создания современных путевых устройств регулирования скорости отцепов, на уровне изобретений разработаны конструктивные решения нового поколения высокоэффективных »1 экономичных вагонных замедлителей для горочных и парковых тормозных позиций механизированных и автоматизированных сортировочных горок.

3. В результате проведенных комплексных расчетно-теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных и полигонных условиях, а также широких эксплуатационных испытаний выявлены показатели назначения, отработана конструкция, повышена эксплуатационная надежность работы и технологичность изготовления деталей и узлов новых тормозных исполнительных устройств, организовано серийное изготовление и поставка на линию нового типоразмерного ряда мощных и экономичных вагонных замедлителей для горочных ( ВЗПГ-ВНИИЖТ и ВЗП-ВНИИЖТ ) и парковых (РНЗ-2М ) тормозных позиций.

4. В обобщенных диссертацией теоретических разработках автора впервые исследован механизм взаимодействия рабочих поверхностен и уплотнителей исполнительных тормозных устройств в условиях абразивной среды, разработана математическая модель и установлены критериальные зависимости. характеризующие формирование потерь рабочей жидкости из гидросистемы пневмогидравлических замедлителей, на основе которых разработана методика расчета эксплуатационных расходов и необходимых

резервов рабочей жидкости, а также периодичности дозаправок любого числа замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ, имеющихся на конкретной станции, дороге и сети в целом! Проверка предложенной методики, проведенная на ряде дорог, показала хорошую сходимость расчетных и фактических данных, что позволило использовать ее для составления нормативов расхода масла на нужды эксплуатации замедлителей типа ВЗПГ-ВНИИЖТ.

5. Разработана методика расчета параметров фрикционного износа детален вагонных замедлителей, с помощью которой можно оценивать эффективный и среднеэксплуатационный сроки службы основных деталей замедлителей, осуществлять прогнозирование их износа и планировать сроки проведения необходимых ремонтно-восстановительных работ. Данная методика использована при разработке нормативов расхода запасных частей на нужды эксплуатации вагонных замедлителей, утвержденных МПС.

6. Впервые проведены расчетно-теоретические исследования предельного состояния элементоз крепления тормозной системы балочных вагонных замедлителей. В результате установлены критериальные зависимости, с помощью которых можно прогнозировать продолжительность безаварийной работы элементов крепления и периодичность их необходимой замены. Результаты этих исследований использованы при составлении нормативных документов по обслуживанию вагонных замедлителей и расходу запасных частей. Эти документы угвергкдены МПС РФ и разосланы на дорога для практического использования.

7. Разработана методика нормирования запасных частей, позволяющая планировать необходимый запас деталей, обеспечивающий нормальную работу тормозных средств в течение заданного времени с заданной надежностью. С использованием данной методики разработаны " Нормы расхода материалов, запасных частей и изделий на техническое обслуживание и ремонт устройств механизированных и автоматизированных сортировочных горок", утвержденные.МПС. . , 1

8.' На уровне изобретений разработан комплекс сервисных устройств для поддержания требуемых показателей работы путевых устройств регулирования скорости отцепов, отвечающий требованиям снижения трудоемкости выполнения технологических операций, сокращения непроиз-водительных расходов и повышения качества эксплуатации. Разработана система обслуживания средств механизации на сортировочных горках.

9. Проанализирована система воздухоснабжения горочных тормозных механизмов, выявлены резервы экономии сжатого воздуха, разработаны эффективные решения по совершенствованию работы и повышению надежности управляющей аппаратуры вагонных замедлителей. Предложено новое техническое решение электронного регулятора давления, позволившего обеспечить требуемую стабильность и надежность работы пневмораспреде-лительных устройств новых и существующих вагонных замедлителей. В результате всесторонних исследований в лабораторных, стендовых и эксплуатационных условиях отработана принципиальная схема и конструкция, организовано производство электронных регуляторов давления типа РДЭ-ВНИИЖТ, а также их поставка на сортировочные горки сети дорог РФ и внедрение в технологический процесс работы тормозных исполнительных устройств.

10. Определены направления дальнейшего развитая, предложены перспективные решения по повышению эффективности тормозной горочной техники, в частности, разработаны новые конструкции неразрезной балки и тормозной шины с применением новых фрикционных мак-риалов. Рассмогрены перспективы дальнейшего развития средств механизации сортировочных горок.

11. Практическая реализация результатов выполненных исследований позволила повысить уровень механизации и качество сортировочной) процесса на станциях, эффективность и отдачу капитальных вложений в горочную технику, обеспечить реальную экономию средств в масштабах сети дорог РФ более 30 млрд. руб. (в ценах 1995 г.), в том числе за счет снижения объема капиталовложении на реализацию установленной мощности тормозных позиций 6 млрд. руб., экономии энергоресурсов более 12 млрд. руб., повышения сохранности вагонов и перевозимых грузов более 10 млрд. руб., экономии трудовых ресурсов около 2 млрд. руб., н, тем самым, внести заметный вклад в решение важной народнохозяйственной задачи - наиболее полного-удовлетворения потребностей экономики страны в железнодорожных перевозках при повышении качества технологических операций на сортировочных станциях.

В настоящее время на сети дорог РФ эксплуатируются разработанные при участии автора новые горочные замедлители ВЗПГ-ВНИИЖТ (175 шт.) и ВЗП-ВНИИЖТ ( 2 шт. ), парковые замедлители РНЗ-2М ( 10 шт. ), а также электронные регуляторы типа РДЭ-ВНИИЖТ ( более 150 шт.) и электронные индикаторы типа ИУНЭ-ВНИИЖТ ( более 100. шт. ). Новизна технических решений разработанных устройств подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения и патентами.

Разработанные устройства неоднократно экспонировались и отмечались медалями на ВДНХ и ВВЦ РФ, а также на международных выставках " Железнодорожный транспорт " в 1986 и 1989 гг.

Перечень публикаций автора, обобщаемых научным докладом по диссертации

1. Исаев К. С., Карпов Н. А., Кобзев В. А., Шенкин В. П., Кукин В. М., Окунь Я. С. Вагонный замедлитель с пневмогидравлическим приводом (ВЗПГ-ВНИИЖТ). Вестник ВНИИЖТ, 1983 г., № 6, с. 9... 12.

2. Исаев К. С„ Кобзев В. А., Шейкин В. П., Кукин В. М., Окунь Я. С., Ананьев С. В. Ускоренные полигонные испытания вагонного замедлителя ВЗПГ-ВНИИЖТ. Вестник ВНИИЖТ, 1984 г. № 3, с. 12... 15.

3. Исаев К. С., Карпов Н. А., Кукин В. М., Сороко В. И., Утенков В. А., Огинская Т. С., Кобзев В. А. Вагонный замедлитель нажимного действия. A.c. № 1106715, 1984 г., Опубл. в БИ№ 29.

4. Демидович А. Б., Кобзев В. А. Нормирование запасных частей для вагонных замедлителей. В сб. "Повышение надежности технических средств на станииях". Труды ВНИИЖТ. М., Транспорт, 1984 г., с. 60...64.

5. Исаев К. С., Кобзев В. А., Кузнецов В. А., Кукин В. М. Повышение эксплуатационной належности и технологичности изготовления тормозных балок вагонных замедлителей. Вестник ВНИИЖТ, №6, 1985 г., с. 16...18.

6. Исаев К. С., Шейкнн В. П., Кобзсз В. А., Кукин В. М. Снижение расхода ежа «ого воздуха на сортировочных горках. АТС, .V) 9, 1985 г., с. 26...28.

7. Исаев К. С., Карпов Н. А., Кобзез В. А., Сороко В. И., Кукин В. М„ Утенков В. А., Ог имская Т. С. Вагонный замедлитель . А. с. Л» 1232548, опубл. в БИ№ 19, 1936 г.

3. Исаев К. С., Кукин В. М., Утенков В. А., Кобзез В. А., Огинская Т. С., Сороко В. И., Шейкнн В. П., Наркезич О. Ю. Вагонный замедлитель. А. с. № 1271782, опубл. в БИ. № 43, 1986 г.

9. Исаев К. С., Кукин В. М., Кобзев В. А., Шейкнн В. П. Тормозная шина для вагонного шмедлнтеля. А. с. Л*° 1268458, опубл. в БИ 41, 1986 г.

10. Исаев К. С., Шейкин В. П., Кобзев В. А.. Николаев А. В. Повысить безопасность роспуска. Железнодорожный транспорт. 1986 г., Л"е 9, с. 23...25,

11. Николае» А. В., Шейкин В. П., Кобзев В. Д., Бороаков Ю. Г., Мишин Ю. Д., Кзргокнн С. Е. Повышение надежности управляющей аппаратуры вагонных замедли гелей. Вестник ВНИИЖТ, 1986 г., X17, с. 11... 15.

12. ьсаса К. С.. Кухни В. М„ Карпов Н. А., Утенкоо В. А., Ананьез С. В., Огинская Т. С., Сороко 3. И., Кобзев В. А., Шейкин В. П., Наркенич О. Ю., Романова Е. Н. Заграждающее устройство. А. с, МЬ 1284863, опубл. в БИ ,\Ь 3, 1987 г.

13. Кобзев В. А. Основные направления повышенна эффективности тормозной горочной техники. Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Состояние и перспективы мехатпашт и автоматизации трудоемких операций на технических станциях", М., 1937 г., с. 1...3

14. Исаев К. С., Кукин В. М., Утенков В. А., Гора В. В., Кобзев В. А., Мишин Ю. Д., Наркевнч О. Ю., Шейкнн В. П. Вагонный замедлитель нажимного действия. А. с. №1311978, опубл. в БИ № 19, 1987г.

15. Николаев А. В., Шейкин В. П., Кобзев В. А., Щербаков Е. В. Как обеспечить ступени торможения замедлителей, АТС, 1987 г., № 7, с. 31...33.

16. Исаев К. С., Шейкин В. П., Кобзев В. А., Кукин В. М. Совершенствование конструкции и организации работы пневмогидравличеекпх вагонных замедлителей. Вестник ВНИИЖТ, 1983 г, №4, с. 14...16.

17. Шейкнн В. П., Исаев К. С., Кукин В. М., Кобзев В. А., Оренштейн И. Л., Утенков В. А., Ананьез С. В., Николаев А. В. Заграждающее тормозное ч устройство для вагонов. А. с.№ 1414697, опубл. в БИ № 29, 1988 г.

18. Бычков В. В., Кобзез В. А. Исследование механизма формирования потерь рабочей жидкости пневмогидравличеекпх вагонных замедлителей типа ВЗПГ-ВНИИЖТ. Весшик ВНИИЖТ, 1990 г., №6, с. 13...15.

19. Кобзев В. А., Метельский В. И., Иконников Е.А., Дьяченко В. В. Комплекс технических средств для обслуживания и ремонта вагонных замедлителей на сортировочных горках. АТС, 1991 г., № 3, с. 34..37.

20. Щербаков Е. В., Кобзев В. А., Мойсеенко В. И. Весомер. А. с. № 1463603, опубл. в БИ № 9, 1089 г.

21. Кобзев В. А., Утенков В. А., Глухов С. А., Шувалов И. Ю., Юлин А. В. Выбор параметров перспективного ваг онного замедлителя для сортировочных горок. Вестник ВНИИЖТ, 1991 г., №3, с. 14...17.

22. Кобзев В. А., Бычков В. В. Оценка показателей фрикционного износа деталей вагонных замедлителей. Вестник ВНИИЖТ, 1991 г., №6. с. 43...45.

23. Кобзев В. А., Дьяченко В. В., Веселов А. В. Выбор типа базового агрегата установки для технического обслуживания и текущею ремонта вагонных замедлителей на сортировочных горках. Вестник ВНИИЖТ, 1991 г., № 7, с. 33...36.

24. Кобзев В, А., Бычков В. В. Прогнозирование предельною состояния элементов крепления тормозной системы вагонных замедлителей типа ВЗПГ. Вестник ВНИИЖТ, 1991г., №8, с. 34...36.

25. Кобзев В. А., Утенков В. А.. Глухов С. А., Шувалов И. Ю„ Юлин А. В. Перспективный клещевидно-нажимной вагонный замедлитель с пневматическим приводом. АТС, 1991 г., № 7, с. (2...14. •

26. Шейнин В. П., Кобзев В. А., Ткачук Е. С., Щербаков Е. В., Мегель-ский В. И., Иконнников Е. А., Дьяченко В. В.Устройство для закручивания и откручивания винтов. А. с. № 1606566, опубл. в БИ № 38,1991 г.

27. Кобзев В. А., Мстельский В. И., Иконников Е. А., Сотников Е. А., Шейкин В. П., Кукин В. М., Утенков В. А., Сковран Е. О, Дьяченко В. В., Донских В. И. Грузоподъемный кран. А. с. № 1684236, опубл. в БИ № 38, •991г.

28. Щейкин В. П., Кобзев В. А., Метельский В. Й. Эффективность систем квазинепрерывного регулирования скорости отцепов на сортировочных горках с использованием точечных вагонных замедлителей. Вестник ВНИИЖТ, 1992 г., № 5, с. 17...21.

29. Кобзев В. А., Шахов В. И., Бычков В. В., Фоменко Г. Н. Повышение эксплуатационной надежности элементов рычажной системы вагонных замедлителей ВЗПГ-ВНИИЖТ, Вестник ВНИИЖТ, 1992 г., № 6, с. И ...14.

30. Исаев К. С., Бычков В. В., Гора В. В., Шейкин В. П., Сотников Е. А., Авруцкий И. С., Сушков Н. И., Наркевич О. Ю., Кобзев В. А. Железнодорожное путевое тормозное устройство. А. с. № 1754545, опубл. в БИ № 30,1992 г.

31. Метельский В. И., Иконников Е. А., Кобзев В. А., Кукин В. М., Утенков В. А., Романова Е. Н., Шейкин В. П., Прохоренко В. Д. Вагонный замедлитель. А. с. № 1787841, опубл. в БИ № 2, 1993 г.

32. Метельский В. И., Кобзев В. А., Иконников Е. А., Дьяченко В. В., Кукин В. М., Утенков В. А., Романова Е. Н„ Клименков В. М. Устройство для откручивания и закручивания болтов, преимущественно вагонных замедлителей. А. с. № 1825723, опубл. в БИ № 25, 1993 г.

33. Кобзев В. А. Опыт эксплуатации замедлителей типа ВЗПГ на сортировочных горках. В сб. "Развитие и механизация сортировочных устройств", Труды ВНИИЖТ, М., Транспорт, 1993 г., с. 36...42.

34. Кобзев В. А., Бычков В. В. Повышение надежности работы пружинного узла механической системы пневмогидравлических вагонных замедлителей. В сб. "Развитие и механизация сортировочных устройств", Труды ВНИИЖТ, М„ Транспорт, ¡993 г., с. 42...54.

35. Кобзев В. А., Утенков В. Л., Никулин Н. А. Модернизация паркового вагонного замедлителя типа РН'1-2. сб. "Рашгтие и механизация сортировочных устройств". Труды ВНИИЖТ, М.; Транспорт, 1993 г., с. 54...58.

36. Кобтев В. А., У геи кон В. А„ Шувалов И. Ю., Юлии А. В. Анализ конструктивных особенное ген и пара метро» нового вагонного замедлителя типа ВЗП для сортировочных юрок иысокой производительности. В сб. " Развитие и механизация сортировочных уефоисш". Труды ВНИИЖТ, М., Транспорт, 1993 г., с. 70...79.

37. Долабсридзе А. М., 'Мойсеснко В. П., Кобзев В. А. Устройство для управления заместителем весовою типа А. с. № 1813668, опубл. в БИ № 17, 1993 г.

38. Шейнин В. П., Кобзев В. А., Бычков В. В., Утенков В. А. Совершенствование вагонных замедлителей типа ВЗПГ с учетом опыт изготовления и эксплуатации. АТС. 1994 г., №7. с. 28..30 .

39. Кобзев В. А., Мишин Ю. Д., Утенков В. А., Иконников Е. А., Ме-тельский В. И. Устройство для измерения интенсивности торможения вагонов на замедлителях сортировочных горок. Патент № 2013265, опубл. в БИ № 10, 1994г.

40. Кобзев В. А., Тихов С. И„ Щербаков В. Р., Скорняков В. В. Индикатор усилия нажатия тормозных шин вагонных замедлителей. АТС, 1995 г., №

2, с. 9.

41. Кобзев В. А.. Дьяченко В. В., Утенков В. А., Беляев А. И. Модернизация замедлителя РНЗ-2М с учетом нового габарита. АТС, 1996 г., № I, с. 22...24. ' V

42. Кобзев В. А., Тихов С. И., Дьяченко В. В. Утенков В. А., Огинская Т. С. Горочный вагонный замедлитель ВЗП, модернизированный с учетом нового габарита. АТС, 1996 г., № 5, с. 30...31.

43. Кобзев В. А., Бычков В, В., Утенков В. А., Дьяченко В. В., Тихов С. И. Выбор оптимальной схемы и параметров нагружения сплошной тормозной балки нажимных вагонных замедлителей. Вестник ВНИИЖТ, 1996 г., №

3, с. 20...23. * "

44. Кобзев В, А., Бычков В. В., Дьяченко В. В., Тихов С: И. Направления совершенствования исполнительных устройств вагонных замедлителей. АТС, 1996 г., № 10, с. 30...33,

Оглавление

Стр.

Обшая характеристика работы................................................. 3

Содержание научного доклада................................................. 6

1. Анализ условий эксплуатации и характеристика тормозной горочной техники, используемой на железных дорогах РФ. Постановка проблемы ............................................................... 6

2. Реализация' новых требований в технических решениях н конструкциях горочных и парковых устройств регулирования скорости отцепов............................................................... 8

3. Методы и средства повышения конструкционной надежности деталей л узлов новых путевых устройств регулирования скорости отцепов.................................................................. 15

4. Оценка и прогнозирование изменения технического состоя- . ния и работоспособности путевых устройств регулирования скорости отцепов в процессе их эксплуатации........................ 24

5. Совершенствование воздухоснабжения горочных тормозных механизмов, повышение эффективности пневматической управляющей и регулирующей аппаратуры................,.....:..... 36

6. Новая технология обслуживания и ремонта тормозной горочной техники. Нормирование запасных частей.................... 42 '

7. Разработка нового поколения сервисного оборудования для текущего содержания и ремонта тормозных исполнительных устройств................................................................................... 47

8. Некоторые направления дальнейшего совершенствования и повышения эффективности устройств регулирования скорости отцепов................................................................................. 54

9. Основные выводы..................................................................... 58

Перечень публикаций автора, обобщаемых научным докладом по диссертации................................................................... 60