ВВЕДЕНИЕ
Тормоза железнодорожного подвижного состава являются одним из основных узлов железнодорожной техники, от уровня развития, конструкции, параметров и состояния которой в значительной степени зависит безопасность движения поездов, допускаемая и провозная способность железных дорог.
Тормозное оборудование вагонов работает в условиях сложных процессов, происходящих в движущемся поезде (сухое трение тормозных колодок фрикционного колодочного тормоза с преобразованием механической энергии в тепловую, газодинамические процессы в тормозной магистрали при зарядке, торможении, при отпуске тормозов; качение тормозящегося колеса по рельсам в условиях использования сил сцепления колеса с рельсами; взаимодействие вагонов в поезде между собой с возникновением значительных по величине продольных сил в условиях неустановившегося режима действия тормозной силы и др.).
Сочетание высокой надежности, безопасности действия тормозов с хорошей их управляемостью позволит повысить в ближайшей перспективе скорости движения пассажирских поездов до 200—250 км/ч, а грузовых поездов —до 140—160 км/ч при осевой нагрузке 18—20 т (высокоскоростные маршрутные поезда для контейнерных перевозок грузов), а вес грузовых поездов увеличить до 10—12 тыс. т с целью повышения производительности перевозок. К 2010 г. в рамках Комплексной программы реорганизации и развития отечественного локомотиво- и вагоностроения, разработанной бывшим МПС, ФГУП ВНИИЖТ, ГосНИИВ и НВЦ «Вагоны» (Научно-внедренческий центр «Вагоны») при Петербургском государственном университете путей сообщения (ПГУПС), предусмотрено создание тормозной системы с повышенной эффективностью и стабильностью торможения поездов, а также с равномерным распределением тормозных сил по отдельным тележкам и вагонам в целом.
Предусмотрено также повышение надежности пневматической части тормоза и обеспечение необходимых временных характеристик тормозной системы для скоростных грузовых поездов за счет:
- создания принципиально новой конструктивной компоновки воздухораспределителя № 483М;
- модификации воздухораспределителя № 483М для скоростных короткосоставных грузовых поездов;
- электропневматического тормозного оборудования для вагонов со скоростями движения свыше 120 км/ч;
- безремонтной тормозной воздушной магистрали вагонов.
Программа включает решение проблемы повышения теплопроводности и стабильности характеристик тормозных колодок грузовых вагонов за счет применения принципиально новых высококачественных материалов для композиционных тормозных колодок; материалы по разработке и внедрению тормозных систем вагонов международного сообщения с учетом требований МСЖД (Международный союз железных дорог) и ОАО «РЖД» (Российские железные дороги), усовершенствованию тормозного оборудования с целью повышения удобства обслуживания, регулировки и контроля, адаптации тормозного оборудования к грузовым вагонам с осевыми нагрузками 250,200 и 225 кН при скоростях движения соответственно 120, 160 и 120 км/ч.
Скоростные вагоны нового поколения будут оборудованы колодочными, дисковыми и электропневматическими тормозами, а международные вагоны — колодочными фрикционными тормозами.
Для успешного решения этих задач необходимо всемерно расширять и укреплять творческое сотрудничество инженерно-технических работников тормозостроительных заводов, линейных предприятий вагонного хозяйства, а также научных сотрудников, связанных с расчетом и проектированием тормозного оборудования, в частности пневматической и механической частей тормозов вагонов. Требуется также всесторонне и критически изучать современный опыт железных дорог зарубежных стран с целью возможности и целесообразности применения его на железных дорогах России с учетом современных условий их эксплуатации.
Методы проектирования и расчетов пневматической и механической частей тормозов железнодорожного подвижного состава вырабатывались десятилетиями с участием большого числа изобретателей и ученых в области автоматических тормозов.
Первый патент на воздушный тормоз в России был выдан в 1858 г. инженеру О. Мартину. К сожалению, новый тормоз не нашел практического применения. В 1897 г. в России появился автоматический пневматический тормоз системы Липковского, получивший на Всемирной выставке 1900 г. в Париже две золотые медали. Наиболее известными иностранными изобретателями пневматических автоматических тормозов для железнодорожного подвижного состава являются Дж. Вестингауз (США), Фиф-Лиль (Франция), Шлейфер (Германия), а наиболее известными фирмами, занимающимися разработкой и исследованиями тормозов железнодорожного подвижного состава, являются Кнорр-Бремзе» (Германия), «Вестингауз» (США), «Эрликон» (Швейцария).
Активное участие в разработке и создании отечестввенных тормозных устройств для железнодорожного подвижного состава принимали десятки талантливых изобретателей, наиболее известными из которых являются Ф.П. Казанцев и И.К. Матросов, начинавшие свою трудовую деятельность машинистами паровоза. Ф.П. Казанцев создал клапанно-диафрагменные воздухораспределители жесткого типа АП-1 и АП-2 и мягкого типа К-1 и К-2, а И.К. Матросов изобрел в 1930 г. плавный, чувствительный в управлении тормозами поезда воздухораспределитель типа М-320 золотниково-поршневого типа для грузового подвижного состава. Массовый выпуск воздухораспределителя М-320 начался в 1932 г., а к 1935 г. весь грузовой подвижной состав был оборудован этими воздухораспределителями. С 1958 г. по настоящее время выпускаются воздухораспределители № 292-001 конструкции И.К. Матросова.
В 1932 г. в нашей стране были начаты первые испытания отечественных электропневматических тормозов системы Ф.П. Казанцева для пассажирских и грузовых поездов, которые с 1948 г. стали применяться на электропоездах, а с 1958 г. — на пассажирских поездах с локомотивной тягой. В одном английском железнодорожном справочнике было написано: «Англичанин Джордж Стефенсон дал человечеству стального коня (паровоз), а настоящие вожжи для укрощения этого стального чудовища впервые создал русский машинист Флорентий Казанцев». Эти слова являются данью уважения первому создателю отечественного автоматического тормоза, превосходившего по своим показателям тогдашние лучшие автоматические тормоза железнодорожного подвижного состава в Западной Европе.
В 1970-х гг. для грузового подвижного состава был разработан воздухораспределитель № 483, благодаря которому были достигнуты уникальные результаты в ускорении процессов торможения во всем поезде на режимах служебного и экстренного торможения.
В 1947 г. в нашей стране началось оснащение пассажирского вагонного парка автоматическими регуляторами тормозной рычажной передачи системы Алыбина. В настоящее время вагоны оборудованы автоматическими регуляторами моделей РТРП-675 и РТРП-675М. Еще в 1950-х гг. в нашей стране было завершено оснащение всего парка вагонов автоматическими тормозами, а в Западной Европе этот процесс продолжается до сих пор.
В развитии тормозного оборудования железнодорожного подвижного состава большую роль сыграла теория процессов торможения, основоположником которой был Н.П. Петров. В 1980-х гг. научные исследования по нажатию тормозных колодок на колесо провел СП. Гомелля. Современное развитие наука о торможении получила в трудах российских ученых В.Ф. Егорченко, Б.Л. Карвацкого, В.М. Казаринова, В.Г. Иноземцева, Д.Э. Карминского, П.Т. Гребенюка, М.И. Глушко, В.Р. Асадченко, А.Ф. Горина и др.
В настоящее время головным предприятием в области производства тормозного оборудования в нашей стране является Московский тормозной завод (ныне ОАО МТЗ «ТРАНСМАШ»).
В зарубежном тормозостроении для железнодорожного подвижного состава существуют два направления — европейское и американское. На западноевропейских железных дорогах на грузовых вагонах со слабой винтовой сцепкой в коротких поездах применяются медленно действующие тормоза, могущие переключаться на ускоренное торможение в пассажирских поездах. Конструированием и исследованием (изучением) тормозов здесь занимаются в основном фирмы «Кнорр-Бремзе» (Германия) и «Эрликон» (Швейцария), ДАКО (Чехия). Разработанные ими высокочувствительные тормозные системы с воздухораспределителями клапанно-диафрагменной конструкции со ступенчатым отпуском и со скоростью тормозной волны 250—280 м/с приняты МСЖД как единые на всех железных дорогах западной Европы.
Тормозные устройства и оборудование, производимые в США, характеризуются меньшей тормозной эффективностью и большей длиной тормозного пути по сравнению с тормозными устройствами западноевропейских железных дорог. В США применяются тормоза фирмы «Вестингауз», снабжающей тормозами все страны Северной и Южной Америки и имеющей филиалы в Англии, Германии, Италии, Испании и Франции. Эти тормоза имеют воздухораспределитель, обеспечивающий бесступенчатый ускоренный отпуск на грузовых поездах большой длины, сформированных из вагонов с мощной автосцепкой. Наиболее распространенными непрямодействующими истощимыми воздухораспределителями являются воздухораспределители типов АВ, ABD, ABDW.
Россия занимает ведущие позиции в развитии автотормозной техники. Железные дороги России значительно опережают зарубежные железные дороги по масштабам внедрения электропневматических тормозов на пассажирских вагонах, а также по применению композиционных тормозных колодок, имеющих значительно больший срок службы, более высокую стабильность коэффициента трения в эксплуатации и повышенную тормозную эффективность, чем чугунные тормозные колодки. В настоящее время ведутся исследования по дальнейшему совершенствованию свойств композиционных тормозных колодок с целью увеличения износостойкости, стабильности фрикционных характеристик и уменьшения вредного воздействия колодок на колеса. Применение безасбестовых композиционных тормозных колодок вместо существующих асбестовых колодок улучшает экологию окружающей среды. Повышение износостойкости композиционных тормозных колодок в сочетании с применением автоматических регуляторов тормозной передачи моделей РТРП-675 и РТРП-675-М позволит производить их замену в эксплуатации и при плановых ремонтах вагонов только по предельному износу, благодаря чему резко сокращается объем работ на пунктах технического обслуживания.
В высокоскоростных пассажирских поездах, созданию которых в настоящее время уделяется большое внимание в нашей стране и за рубежом, будут широко применяться дисковые и магнитно-рельсовые тормоза в сочетании с колодочными тормозами, а также электронные противоюзные устройства для защиты колес колесных пар от повреждений (появления ползунов, сдвига металла на поверхности катания колес) на участках железнодорожных путей с низким коэффициентом сцепления колеса с рельсом.
Для дальнейшего развития, совершенствования тормозного оборудования и связей предприятий-производителей тормозной техники с железнодорожными предприятиями вагонного и локомотивного хозяйств в условиях рыночной экономики России 5 декабря 1997 г. была создана Ассоциация производителей и потребителей тормозного оборудования (АСТО). В нее вошли тормозные заводы: ОАО МТЗ «ТРАНСМАШ» (г. Москва), ОАО «Транспневматика» (г. Первомайск Нижегородской обл), ОАО «Ритм» (г. Тверь), ОАО «Трансмаш» (г. Белев Тульской обл.), ЗАО «Нейроком» (г. Москва), ОАО «Фритекс» (г. Ярославль), а также АООТ «Уральский завод резиновых технических изделий» (г. Екатеринбург), ГУП ПО «Уралвагонзавод» (г. Нижний Тагил Свердловской обл.), ОАО «Крюковский вагонзавод» (Украина, г. Кременчуг), ФГУП ВНИИЖТ, ГосНИИВ, МИИТ и Украинский НИИВ (г. Кременчуг).
АСТО создана с целью координации деятельности предприятий-участников в осуществлении технической политики и стратегии развития тормозной техники для наземного железнодорожного транспорта и метрополитена, разработки и внедрения конкурентоспособной тормозной техники, изучения рынка сбыта и содействия предприятиям АСТО в организации комплектной поставки тормозного оборудования. Ассоциацией принята и реализуется программа освоения производства комплекса тормозного оборудования для вагонов нового поколения. В комплекс входят пневматический воздухораспределитель, электропневматический воздухораспределитель, ускоритель экстренного торможения, автоматический стояночный тормоз с дистанционным приводом, тормозные блоки со встроенными авторегуляторами компенсации износа тормозных колодок конструкции ОАО «Транспневматика», металлокерамические тормозные колодки с увеличенным сроком службы до 400 тыс. км пробега, система диагностики тормозного оборудования.
АСТО приняла непосредственное участие в разработке раздела федеральной программы «Автотормозное оборудование для грузового подвижного состава нового поколения». В федеральную программу были включены следующие предложения:
- упрощение тормозной рычажной передачи за счет переноса тормозных цилиндров с кузова на тележки и применение встроенного в тормозной цилиндр авторегулятора тормозной рычажной передачи;
- совершенствование конструкции и повышение надежности работы грузового авторежима и автопереключателей грузовых режимов у специализированных грузовых вагонов и цистерн, эксплуатирующихся с полной загрузкой или в порожнем состоянии;
- разработка принципиально новой конструкции компоновки воздухораспределителя № 484А с вертикальным перемещением движущихся частей с целью уменьшения их износа и повышения надежности работы;
- унификация тормозных систем грузовых и пассажирских вагонов на базе воздухораспределителя № 483М;
- разработка модификации воздухораспределителя № 483М для ускоренных короткосоставных грузовых поездов;
- создание электропневматического тормоза для грузовых вагонов.
Возможно, вас заинтересуют книги:
Скачать книгу бесплатно с любого из файлохранилищ:
depositfiles ==letitbit == turbobit |
