Введение к работе
Актуальность темы. В условиях ограниченных финансовых и материальных ресурсов, направляемых для обновления железнодорожной техники, актуальным становится вопрос восстановления и продления срока службы технических средств, улучшение системы их ремонта и эксплуатации.
Департамент вагонного хозяйства Российской Федерации (РФ) на данном этапе в сфере научно - технических разработок и использования их результатов ставит задачу качественного улучшения ремонтной и эксплуатационной базы. Необходимо направить усилия на поддержание в исправном состоянии техники, уже имеющейся п эксплуатации. Проблема повышения надежности и эффективности тормозных средств подвижного состава находилась в центре внимания специалистов практически в течение всей истории развития железнодорожного транспорта. На решение этой задачи были направлены исследования в области создания новых тормозных приборов и фрикционных узлов, совершенствования технического тормозного оборудования, разработки устройств автоматического действия, контролирующих работу тормозов и величину тормозной силы в зависимости от изменения внешних условий. Прежде всего, следует остановиться на фундаментальных теоретических исследованиях отечественных ученых: В.Г. Иноземцева, П.С. Анисимова, П.Т. Гребешока В.Ф. Егорченко, Б.Л. Карвацкого, В.М. Казаринова, Д.Э. Карминского. Значительный вклад в развитие эффективного и быстродействующего тормоза подвижного состава внесли Ф.П. Казанцев, И.П. Матросов, Н.А. Албегов, М.Д. Фокин, В.Ф. Ясенцев, Е.В. Клыков, В.И. Крылов. Широкое внедрение получили композиционные тормозные колодки, разработанные под руководством В.Г. Иноземцева и Л.А. Вуколова.
Всесторонними исследованиями устройств управления и контроля автотормозов поезда, используемых в системах автоматического и телемеханического управления, занимались Б.Д. Никифоров, И.Г. Левин, В. И. Головин,: В.А. Гасилов, Г.М. Елсаков, Л.В. Козюлин, Ю.Г. Кутыев, А.Н. Михалев, М.В. Яковлев.
В настоящее время продолжают активно работать и вносить существенный вклад в развитие теории торможения, в разработку новых тормозных систем и оборудования и совершенствование существующих ученые ВНИИЖТ - В.В. Крылов, А.В. Казаринов, Г.В. Гогричиани, М.И. Глушко, Г.Б. Никитин, И.В. Абашкин, УрГУПС - В.Р. Асадченко, ГЖБ ЦВ - В.М. Щегров. Математическим моделированием тормозных магистралей грузовых поездов и процессов, в них происходящих, занимаются специалисты НИЦ "Спектр" под руководством В.Е. Попова. Научно -исследовательская лаборатория автоматических тормозов УрГУПС под руководством В.Н. Муртазина на основе математических моделей тормозных приборов разрабатывает автоматизированные диагностирующие системы проверки и контроля работы как отдельных тормозных приборов, так и тормозных систем подвижного состава в целом.
Состояние тормозного оборудования подвижного состава и сейчас не отвечает необходимым эксплуатационным требованиям, т.к. на его ремонт и устранение причин браков, вызванных неисправной работой тормозов, затрачиваются большие средства. Например, основная часть расходов на содержание вагонного хозяйства приходится на обработку и закупку колесных пар, а анализ причин, по которым бракуются колесные пары, попадающие на обточку, выявил, что (60...65)% их бракуется из-за ползунов, наваров, выщербин, которые обычно появляются вследствие неправильной работы тормозов. Кроме этого, трещины на дисках колес, перегревы букс наблюдаются, в основном, на колесах, имеющих неравномерный прокат, который является также следствием неисправностей в тормозной системе.
Поэтому задача повышения надежности и безопасности подвижного состава для перехода на увеличенные,межремонтные сроки во многом определяется качеством работы тормозного оборудования.
Основные параметры железной дороги - пропускная и провозная способность,; скорость движения и масса обращающихся поездов -определяют, требования к тормозным системам и сами зависят от уровня технических. характеристик тормозов. В свою очередь, , качества современного тормоза в значительной мере определяются воздухораспределителем. От него зависит длина тормозного пути и допускаемые скорости движения, плазносгь и управляемость торможения, продольные силы, возникающие в поезде, и, в конечном счете, - безопасность движения. Неудовлетворительная -. управляемость процессом отпуска вызывает дополнительное снижение скорости и увеличивает энергетические затраты на ведение поезда.
Оснащение грузового подвижного состава новыми
воздухораспределителями - процесс длительный, требовавший в прошлые годы десятилетий. В современных условиях трудно рассчитывать на крупные государственные программы модернизации, связанные со значительными капиталовложениями. Поэтому воздухораспределители, которыми сегодня оснащен и оснащается подвижной состав, - это основная составная часть тормоза, которому предстоит работать и в ближайшие десятилетия.
Современный этап развития конструкции отечественных воздухораспределителей для грузового подвижного состава характеризуется внедрением воздухораспределителя №483. Оснащение им подвижного состава сократило тормозной путь поездов повышенной массы и длины, позволив сохранить без изменения действующие тормозные нормативы, рассчитанные на поезда длиной только до 200 осей. Кроме того, повысилась плавность торможения, исключены случаи самоотпуска тормозов всего поезда вследствие неисправностей отдельных воздухораспределителей (так
называемого «дутья», свойственного воздухораспределителям 270-005), значительно увеличилась «мягкость» тормоза, т.е. возможность медленного снижения давления в тормозной магистрали без срабатывания тормоза.
Неудовлетворительный ремонт воздухораспределителя № 483 в контрольном пункте автотормозов (АКП) сводит на нет все преимущества его конструкции. Участились случаи самопроизвольного срабатывания тормозов и неотпуска их, особенно в хвостовой части состава. Для устранения причин, вызывающих эти явления, наряду с комплексом мероприятий по модернизации тормозной системы вагонов, предлагается ввести объективный контроль качества ремонта тормозного оборудования в АКП за счет введения более детальных методик проверки тормозных приборов и автоматической регистрации процессов испытания с записью в ЭВМ.
Цель работы. Разработка новых методик послеремонтного испытания главных и магистральных частей грузовых воздухораспределителей для автоматических стендов, повышающих надежность работы тормозов.
Задачи исследований:
Провести всесторонний анализ существующих методик послеремонтных испытаний главных и магистральных частей грузовых воздухораспределителей. Выявить недостатки. Выработать рекомендации по улучшению существующих методик проверки указанных приборов. Предложить и обосновать введение новых нормативов, улучшающих проверку воздухораспределителей. Рассчитать новые нормативы на основе существующих пунктов инструкции или конструкторской документации на воздухораспределитель.
Выработать требования к перспективному устройству контроля качества воздухораспределителей грузовых вагонов. Разработать блок-схему испытательного стенда.
Разработать пневматические схемы автоматических стендов и методики послеремонтных испытаний главных и магистральных частей грузовых
воздухораспределителей. На основе специально синтезированных для конкретного испытания математических моделей автоматического стенда и функциональных узлов воздухораспределителя разработать нормативы для использования в методике.
Используя статистические данные, полученные в результате массового внедрения автоматических стендов, подтвердить или опровергнуть результаты расчетов на математических моделях.
Основываясь на положениях существующей методики, разработать нормативы плотности камер воздухораспределителя для применения в новой методике для автоматических испытательных стендов.
Используя математическое моделирование, исследовать «темп мягкости» и «минимальный темп отпуска» у магистральных частей воздухораспределителя при применении малых рабочих объемов.
Синтезировать математические модели электропневматического регулятора, работающего на малые объемы. Исследовать основной узел регулятора давления - электропневматический вентиль. Математически доказать, что релейное регулирование не вызывает самопроизвольного срабатывания магистральной части воздухораспределителя на торможение и отпуск.
На базе статистических данных регистрации отремонтированных приборов выявить наиболее уязвимые узлы и детали воздухораспределителей, дать рекомендации по совершенствованию конструкции тормозных приборов и технологии ремонта.
Методика исследований. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Для решения теоретических вопросов применялись методы математического моделирования процессов в пневматических устройствах и теория течения сжимаемой жидкости при различных режимах истечения. При экспериментальных исследованиях использовались результаты послеремонтных испытаний, накопленные при
помощи автоматических стендов, с регистрацией параметров проверки, и контрольная разборка тормозных приборов для визуального выявления фактической причины неисправности.
Научная новизна. Разработаны новые методики и устройства для послеремонтного испытания грузовых воздухораспределителей. В новых методиках для ускорения процесса приемки тормозных приборов использованы значительно уменьшенные, в сравнении с традиционными объемами, эквивалентные объемы пневматических резервуаров.
Предложены методы преобразования нормативных параметров
существующей методики послеремонтного испытания
воздухораспределителей для вновь разрабатываемых устройств проверки тормозных приборов. Для новых параметров, отсутствующих в типовой методике испытания воздухораспределителей, разработаны способы расчета нормативных величин на основе математических моделей и данных конструкторской документации.
Практическая ценность и реализация работы. Методики, разработанные для автоматических испытательных стендов, использованы в устройствах контроля грузовых воздухораспределителей (УКВР-2), выпускаемых ЗАО «НЛП Тормо». Это оборудование прошло всесторонние сравнительные и эксплуатационные испытания, метрологическую аттестацию и включено в государственный реестр средств измерений. Кроме этого, автоматические испытательные стенды УКВР-2, рекомендованы для использования на сети железных дорог России в качестве типового испытательного оборудования для грузовых воздухораспределителей.
На основе обширного (8767 главных и 12707 магистральных частей воздухораспределителей) анализа определены основные виды неисправностей тормозных приборов, встречающиеся в эксплуатации, и причины, их определяющие. Автоматические испытательные стенды УКВР-2 Департаментом вагонного хозяйства включены в Программу технического
переоснащения автоконтрольных пунктов вагонных депо новыми технологиями ремонта и контроля качества ремонта тормозного оборудования и приборов, предусматривающую использование автоматических контролирующих и диагностирующих систем с регистрацией проверяемых параметров. Основные положения Программы внедрены на сети дорог в рамках Государственной программы МПС РФ (всего внедрено более 100 автоматических испытательных стендов УКВР-2).
На основании теоретических и экспериментальных исследований «дополнительной разрядки магистрали» удалось определить технические требования к устройствам, указывающим место в тормозной магистрали состава, которое вызывает самопроизвольное срабатывание тормозов. Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно - технических конференциях Уральской государственной академии путей сообщения (Екатеринбург, 1995, 1996, г.г.), на научно - технических совещаниях хоздоговорной научно исследовательской лаборатории (ХозНИЛ 1) УрГУПС (1999, 2000 г.г.), на научно - техническом совете отделения автотормозного хозяйства Всероссийского научно - исследовательского института железнодорожного транспорта (2000 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе получены два патента. Список работ прилагается.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть работы содержит 182 страницы машинописного текста и 50 страниц иллюстраций. Список литературы включает 71 наименование. В приложении приведены копии документов, подтверждающие внедрение УКВР-2 - устройств послеремонтного испытания грузовых воздухораспределителей.
