Наукове обґрунтування технічних рішень з удосконалення гальмівної системи шахтного шарнірно-зчленованого локомотива
Дослідження закономірностей динамічних параметрів гальмування шахтних потягів залежно від величин реальних викривлень і нерівностей шахтної рейкової колії. Розрахункові схеми гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 11.08.2015 |
| Размер файла | 930,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Залежність коефіцієнта зчеплення конкретного колеса від величини його ковзання по рейці наведено на рис. 2. Робочу частину характеристики, коли кочення колеса по рейці відбувається в зоні пружного ковзання, показано на рис. 2, а, а кочення, зокрема, в зоні зриву зчеплення при юзі - на рис. 2, б. Тут же для порівняння показано залежності, що пропонувалися різними дослідниками раніше. Таким чином, сформульовано перше наукове положення: коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою прямо пропорційний різниці між тангенсом гіперболічним від значення відносного ковзання, помноженим на його величину, коли максимальне пружне ковзання становить 1,5 %, і значенням відносного ковзання, піднесеним у степінь 5/11. У попередній формулі - нормальна реакція рейки під колесом. При визначенні узагальнених сил враховувалися напрямні зусилля на екіпаж від рейкової колії в плані, поперечні зусилля від конічності коліс , а також відцентрові сили, які виникають на викривленнях рейкової колії в плані та в профілі. У результаті одержали систему з 69 диференціальних рівнянь другого порядку, числовий розв'язок якої виконували засобами програмного комплексу Wolfram Mathematica 7.
Рис. 2. Криві залежності коефіцієнта зчеплення від процесу повного ковзання колеса по рейці: а - на ділянці пружного ковзання; б - на всій протяжності функції
Для перевірки адекватності динамічної моделі гальмування шахтного потяга положенням класичної механіки розроблено методику, яка включає 10 тестів, що дозволяють звірити результати розв'язування запропонованої динамічної моделі руху шахтного потяга в режимі гальмування з результатами розв'язку векторних рівнянь Ньютона, що описують рух матеріальної точки. Ці рівняння зазвичай використовують у гальмівних розрахунках при експлуатації шахтного рейкового транспорту. Саме на їх основі створено класичне рівняння руху потяга професора Ренгевича О.О. Під час тестування визначають зведений коефіцієнт зчеплення потяга, описаний в роботах Коптовця О.М. і Шибалова С.Ф., а найбільш характерні результати продемонстровані на якісних графіках рис. 3.
Рис. 3. Вигляд графіків залежності швидкості потяга від часу при тестуванні його руху вниз
Виявилось, що при блокуванні коліс дією надто великого гальмівного моменту потяг не завжди буде безконтрольно прискорюватися, рухаючись униз по ухилу (як у тесті 9), він може зупинитися, пройшовши значно більший гальмівний шлях (як у тесті 7). Усе залежить від співвідношення величин поздовжнього ухилу колії і зведеного коефіцієнта зчеплення потяга , так само, як і від співвідношення гальмівного моменту та моменту рівних рушійних і гальмуючих сил , а також від максимально допустимого гальмівного моменту .
У ході досліджень виявилося, що велике значення має вигляд функції початкового прикладання гальмівного моменту до гальмівних пристроїв, які діють у точці контакту колеса і рейки. Це навіть більш важливо, ніж швидкість прикладання гальмівного моменту, що й зображено на рис. 4. У цьому плані найліпший результат дає синусоїдальне зростання гальмівного моменту (рис. 4, д), наприклад, за функцією:
,
а на підставі експериментальних досліджень можна прийняти, що час холостого ходу гальмівних пристроїв, які працюють від гідроприводу, дорівнює 0,27 с.
Рис. 4. Графіки залежності функції прикладання гальмівного моменту від часу: а - миттєве прикладання; б - лінійна функція; в - функція прикладання гальмівного моменту в степені 1/2; г - квадратична функція; д - синусоїдальна функція
Для максимально ефективного використання гальмівних можливостей шахтного локомотива дуже важливо передбачати момент настання юза, тобто блокування коліс під дією занадто великого гальмівного моменту. Ці дослідження виконано на динамічній моделі й перевірено експериментально. На рис. 5 подано характеристичні графіки гальмування під впливом максимально можливого гальмівного моменту без зриву зчеплення і при його частковому зриві (це наведено на рис. 6), коли момент перевищує максимально допустимий всього на 1 Н•м. На обох рисунках розглянуто такі параметри: а - гальмівний момент; б - відносне ковзання; в - сила опору руху; г - реакція рейки під колесом; д - гальмівна сила на колесі; е - переміщення тягової секції; ж - швидкість тягової секції; и - прискорення. В останньому випадку безпечна зупинка потяга неможлива. Тут добре видно, що першими починають блокуватися колеса другої по ходу руху тягової секції, оскільки вона перебуває під дією сили на зчепленні від складу навантажених вагонеток. І тільки подальше збільшення гальмівного моменту зумовлює блокування колеса першої секції.
Рис. 5. Графіки залежності параметрів гальмування від часу без зриву зчеплення
Рис. 6. Графіки залежності параметрів гальмування від часу при зриві зчеплення
Ознаками початку юза можуть служити відмінності в кутових швидкостях тягових двигунів та однойменних коліс тягових секцій, відносна розбіжність у лінійних швидкостях коліс і ненульове значення похідної за часом різниці швидкостей коліс тягових секцій (аналог прискорення в момент початку юза).
Таким чином, одержано друге наукове положення: гальмівний момент завдяки примусовому дроселюванню робочої рідини зростає за синусоїдою протягом часу холостого ходу гальма, який становить не менше 0,25 с.
Перше та друге наукові положення використані при науковому обґрунтуванні нових технічних рішень у конструкції локомотива Е 10, а саме таких: колісно-колодкового гальма з осьовим замиканням гальмівного зусилля, динамічної пісочниці барабанного типу та вузла з'єднання середньої секції локомотива з тяговими.
У третьому розділі розглянуто вплив нерівностей і забрудненості рейкової колії на параметри гальмування потяга.
Для дослідження впливу недосконалості рейкової колії на параметри гальмування шахтного потяга було використано підхід Вериго М.Ф., застосований до залізничного транспорту. На його основі було складено розрахункові схеми взаємодії колеса локомотива з різними одиничними нерівностями, зображені на рис. 7.
Рис. 7. Взаємодія коліс з одиничними нерівностями колії: а - лиска на колесі; б - просідання кінців рейок на стику; в - сходинка на рейковому стику; г - довгий прогин рейкової нитки
Подано також вирази для визначення додаткових нормальних реакцій рейки на колесо в умовах впливу локальної нерівності колії, які знаходять таким чином: якщо на колесі лиска, то
;
просідання кінців рейок на стику, то
;
коли має місце сходинка рейкового стику, то
;
якщо наявне локальне просідання рейкової нитки, то
;
коли є довга синусоїдальна нерівність рейкової колії, то
.
Враховуються також локальні забруднення доріжок катання рейок.
У четвертому розділі визначено параметри гальмування за допомогою рейкових гальм шарнірно-зчленованого локомотива.
Розрахункову схему шахтного шарнірно-зчленованого локомотива доповнено рейковими гальмами, як це видно з рис. 8. Тут і далі для позначення змінних додатково прийнято такі основні нижні індекси, що визначають належність змінної до певного об'єкта динамічної моделі: - до m-ї секції (m = 1, 3) секційного магніторейкового гальма, встановленого біля j-го колеса i-ї секції, причому цифрою 1 позначено першу в напрямку руху секцію гальма; - до гравітаційного гальма, встановленого біля j-го колеса i-ї секції.
Таким чином, у розрахункову схему додано ще 80 незалежних координат, вони такі: ті, що стосуються вертикальної осі, ; поздовжньої осі - ; поперечної - .
Рис. 8. Розрахункова схема розміщення локомотива на шахтній колії в режимі гальмування за допомогою рейкових гальм
Усього визначено 149 узагальнених координат. Гальмівну силу, що виникає в секції магніторейкового гальма, знайдено за такою формулою:
.
Коефіцієнт тертя ковзання полюсних наконечників магніторейкового гальма можна визначити таким чином:
.
Гальмівну силу гравітаційного рейкового гальма знаходять з такого виразу:
.
Тут - коефіцієнт перерозподілу сили ваги локомотива між колесами і гравітаційними гальмами, він дорівнює одиниці при відключених гальмах і відповідає тій частці сили ваги локомотива, яка припадає на його колеса при увімкнених гравітаційних гальмах. Коефіцієнт тертя ковзання гальмівної колодки гравітаційного гальма обчислюють за такою формулою:
.
а
б
Рис. 9. Розрахункова схема визначення величини еквівалентного зазору між гальмом і рейкою: а - тривимірна модель; б - перетин площ наконечника й рейки (вид зверху)
Рис. 10. Криві залежності величини еквівалентного зазору від довжини гальма
Чим довше гальмо, тим більша сила його магнітного притягання до рейки, а значить - і більша гальмівна сила. Одночасно таке гальмо втрачатиме велику частину сили магнітного притягання на поздовжніх і поперечних викривленнях рейкових ниток, а також на локальній нерівності рейкової колії. Магніторейкове гальмо, що складається з коротких секцій, менш чутливе до таких викривлень рейок, але розмагнічування передніх кінців його секцій при русі під дією крайового ефекту істотно знижує ефективність цього пристрою. Потрібно визначити раціональну довжину секції магніторейкового гальма, а також відстані між сусідніми секціями. Для цього необхідно встановити, яким чином реальні викривлення колії впливають на силу магнітного притягання гальма до рейки. Це може бути оцінено за величиною еквівалентного зазору між полюсним наконечником гальма і доріжкою катання рейки. Знайти цей зазор зручно, використовуючи тривимірне моделювання, як це видно на рис. 9, а. Площа контакту названих об'єктів являє собою перетин площ полюсних наконечників довжиною і поверхні рейки (див. на рис. 9, б). Якщо ця поверхня викривлена, то із збільшенням довжини гальма зростає еквівалентний зазор (криві 1 та 2 на рис. 10). Коефіцієнт використання сили магнітного притягання секції магніторейкового гальма до рейки (відношеннясили притягання між гальмом і реально викривленою рейкою до її максимально можливої величині над прямою рейкою), для вибраної ділянки колії змінюється відповідно до кривої 4.
Вплив електродинамічних явищ у системі "гальмо - рейка" перевірявся експериментально, як це показано на рис. 11.
Рис. 11. Схема експерименту для визначення електродинамічних явищ у системі "гальмо - рейка"
Схема експерименту передбачала буксирування локомотивом 1 через динамометричну тягу 2 двох магніторейкових гальм 3 на постійних магнітах. Швидкість гальма вимірювали шляховим датчиком 4, який прокочувався по кронштейну 5, розміщеному на рейці 6 у точці проїзду секцією гальма вмонтованої в рейку рамки. У цю мить магнітні лінії гальма створюють у ній електричний струм, який фіксується гальванометром осцилографа, відхиляючи промінь пропорційно величині ЕРС в лівій 1 та правій 2 рейках, як це видно на рис. 12.
Рис. 12. Осцилограма параметрів руху магніторейкових гальм електровоза по колії
Сигнали шляхових датчиків на лівому 3 та правому 4 борту позначають на осцилограмі моменти часу, коли гальма перебувають над витками-рамками, встановленими на рейках, і дозволяють визначити швидкість руху екіпажа. гальмування потяг вагонетка локомотив
Сигнали динамометричної тяги, пропорційні силам гальмування правого 5 та лівого 6 гальм, також записувалися на стрічку. Час позначався відмітником осцилографа. У набіжній частині секції гальма виникає крайовий ефект, коли вихрові струми в рейці створюють магнітне поле. Індукція в зазорі між наконечниками гальма змінюється залежно від швидкості руху локомотива і від величини зазору між секціями складеного гальма. На рис. 13 наведено залежності питомої гальмівної сили, яку створює магніторейкове гальмо, від еквівалентного зазору. При цьому розглянуто використання різних магнітів, наприклад, виготовлених із сплаву неодим - залізо - бор (крива 1), з магнітами алюміній - никель - кобальт (крива 2), а також із магнітів другого покоління типу самарій - кобальт (крива 3). На рис. 14 крива 1 відповідає швидкості поїзда 2 м/с, крива 2 - швидкості, що дорівнює 3 м/с, залежність 3 - 4 м/с.
Рис. 13. Криві залежності питомої сили магнітного притягання від величини повітряного зазору
Рис. 14. Криві залежності питомої гальмівної сили від величини відносного зазору між секціями гальма
Раціональною можна вважати довжину секції магніторейкового гальма від 150 до 300 мм з відстанню між сусідніми секціями, що дорівнюють від 10 до 15 мм. Таке гальмо забезпечує на 20 % більшу силу гальмування, ніж цілісне гальмо тієї самої довжини при експлуатації на реально викривлених рейках.
Експериментально виявлено зменшення сили магнітного притягання секції магніторейкового гальма до рейки при зростанні швидкості руху локомотива, позначене коефіцієнтом , який добре апроксимується степеневою функцією (одержаною за допомогою програмного комплексу Wolfram Matemftica 7), яка наведена нижче.
.
Вплив швидкості руху локомотива над проміжним середовищем на величину діючого значення коефіцієнта тертя ковзання гальмівних колодок магніторейкового і гравітаційного гальм можна описати такою залежністю:
,
у ній коефіцієнт подають у вигляді апроксимуючої функції, що одержана засобами програмного комплексу Wolfram Mathematica 7. Її подано нижче.
У п'ятому розділі досліджено вплив нерівностей колії на створення гальмівної сили за допомогою рейкових гальм.
У загальному випадку гальмівну силу секції магніторейкового гальма можна визначити з такого виразу:
,
де - питома сила магнітного притягання секції магніторейкового гальма до прямої рейки; - коефіцієнт використання сили магнітного притягання секції гальма над одиничною нерівністю у вигляді сходинки рейкового стику (відношення сили притягання гальма при русі над сходинкою рейкового стику до її максимально можливої величини над прямою рейкою); - коефіцієнт використання сили магнітного притягання секції над одиничною нерівністю у вигляді просідання кінців рейок на стику (відношення сили притягання гальма над просіданням рейок на стику до її максимально можливої величини над прямою рейкою); - коефіцієнт використання сили магнітного притягання секції над одиничною нерівністю у вигляді локального прогину рейкової нитки (відношення сили притягання гальма над прогином рейкової нитки до її максимально можливої величині над прямою рейкою); - коефіцієнт спрацювання тертьових пар (гальмівної колодки і рейки), визначає ступінь спрацювання полюсних наконечників у процесі експлуатації; - коефіцієнт, що враховує ослаблення магнітного поля магніторейкового гальма через підвищення його температури під час гальмування.
Значення деяких з перерахованих вище коефіцієнтів залежать від величини одиничних нерівностей рейок (наприклад , , ), інші - від розмірів довгих викривлень рейок. Так, значення залежить від радіусів кривизни рейкової колії в плані і в профілі . Залежно від висоти сходинки рейкового стику , функцію:
,
апроксимували степеневим поліномом, який наведено нижче.
На рис. 15 зображено діаграму залежності коефіцієнта від радіуса кривизни профілю колії і довжини секції магніторейкового гальма.
Рис. 15. Діаграма залежності коефіцієнта використання сили магнітного притягання від радіуса кривизни профілю колії та довжини секції гальма
Складено також розрахункові схеми й одержано динамічні моделі гальмування шахтного потяга на реальних ділянках шахтної рейкової колії з довгими й короткими, локальними і систематичними нерівностями. Це дозволило з високою точністю розраховувати дійсне значення гальмівного шляху при використанні рейкових гальм. На рис. 16 відображено характеристичні графіки гальмування за допомогою магніторейкових, а на рис. 17 - гравітаційних гальм. В обох випадках дійсне значення гальмівного шляху не перевищило допустиме, що дорівнює 40 м.
Рис. 16. Графіки залежності параметрів гальмування від часу на ухилі 20 ‰, коли задіяні всі магніторейкові гальма: а - сила магнітного притягання; б - гальмівна сила; в - швидкість гальмівної секції; г - реакція рейки під колесом; д - прискорення гальмівної секції
Рис. 17. Графіки залежності параметрів гальмування від часу на ухилі 13 ‰, коли працюють гравітаційні рейкові гальма: а - коефіцієнт перерозподілу маси; б - гальмівна сила; в - швидкість гальмівної секції; г - реакція рейки під колесом; д - прискорення гальмівної секції
Таким чином, сформульовано третє наукове положення: значення коефіцієнта використання сили магнітного притягання рейкового гальма до рейки пропорційне величині нерівності рейкової колії в поліноміальній степеневій функції.
Трете наукове положення використано при науковому обґрунтуванні нових технічних рішень у конструкції локомотива Е 10, а саме таких: підресореного гравітаційного гальма, секційного магніторейкового гальма з механізмом його повороту на кривих, пристрою догруження колісних пар при гальмуванні.
У шостому розділі розроблено конструктивні рішення з метою створення гальмівних пристроїв шахтного шарнірно-зчленованого локомотива.
Оскільки між колесами тягової секції локомотива Е 10 розміщено гравітаційні рейкові гальма, то для встановлення магніторейкових довелося розробити конструкцію кріплення їх поза жорсткою базою локомотива, як це зображено на рис. 18.
Рис. 18. Підвіска магніторейкового гальма
Оригінальна конструкція підвіски для секцій дозволяє вводити їх у дію послідовно, ступінчасто збільшуючи гальмівну силу, а спеціальний механізм повороту секцій на кривій ділянці колії встановлює їх на поверхні катання рейок, мінімізуючи втрати гальмівних сил. Магніторейкова гальмівна система шахтного локомотива складається з трьох магніторейкових секцій 1, вивішених у коробчастій рамці 2 на поперечних осях 3. Рамка через кронштейни 4 і сережки 5 шарнірно підвішується на двох коромислах 6.
Протилежні плечі згаданих коромисел шарнірно з'єднані з штоками 7 гідроциліндрів 8 підйому-опускання рамки 1. Корпуси гідроциліндрів шарнірно скріпляють між собою за допомогою пальця 9, що, як і осі 10, навколо яких повертаються коромисла 6, жорстко зафіксовані на поворотній панелі 11. Поворотну пластину 11 прикріплено до рами привідного візка локомотива через два циліндричні шарніри, тому вона може коливатись навколо вертикальної осі.
Описана конструкція дозволяє упевнено проходити криволінійні ділянки рейкової колії за рахунок встановлення середньої секції по хорді кривої, як це зображено на рис. 19.
Рис. 19. Схема встановлення шарнірно-зчленованого локомотива на кривій ділянці колії: а - без механізму повороту магніторейкових гальм; б - з механізмом
Поворот пластин з розміщеними на них секціями магніторейкових гальм відбувається за рахунок взаємодії набігаючого колеса першого по ходу руху привідного візка локомотива з рейкою, що зумовлює взаємний розворот осей візків 1 та 2 стосовно осі середньої секції 3.
Машиніст локомотива не завжди може впоратися з керуванням, особливо при гальмуванні на шахтній колії з ухилом до 50 ‰. Необхідність системи автоматичного контролю за ефективністю використання фрикційних можливостей пари "колесо - рейка" є важливим науково-практичним завданням.
На рис. 20 подано принципову електрогідравлічну схему системи автоматичного контролю юза й боксування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива.
Рис. 20. Принципова електрогідравлічна схема системи автоматичного контролю юза й боксування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива
Схема складається з двох симетричних по відношенню до вертикальної осі частин (призначені для двох тягових секцій локомотива, але на рис. 20 подано половину схеми), що сполучаються між собою штекерними (штуцерними) рознімними з'єднаннями. Гідравлічні трубопроводи на цій схемі позначено суцільною лінією, а електричні провідники - штриховою. Контроль відбувається, коли на лічильно-розв'язувальний пристрій, що являє собою програмований логічний контролер, подаються сигнали від таких трьох датчиків: радарний датчик швидкості переміщення рами по відношенню до колії; датчик кутової швидкості обертання тягового двигуна; датчик поздовжнього прискорення рами тягової секції локомотива. Використовуючи сигнали від цих датчиків, система визначає величину відносного ковзання коліс і, залежно від його значення, зменшує або збільшує величину гальмівного моменту, прикладеного до гальмівних пристроїв локомотива, примушуючи при зміні дорожньої ситуації реалізовувати максимально можливий коефіцієнт зчеплення коліс з рейками. При цьому система керує всіма встановленими на локомотиві Е 10 гальмами.
На рис. 21 для порівняння подано графіки прикладання гальмівного моменту до дискового трансмісійного гальма, виконаного машиністом локомотива вручну (див. рис 21, а), і системою автоматичного контролю юза й боксування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива (див. рис 21, б).
Рис. 21. Криві зростання гальмівного моменту на початку гальмування: а - прикладання постійного моменту машиністом локомотива; б - прикладання моменту автоматичною системою контролю юза
Запропоновані динамічні моделі гальмування шахтного потяга окремо кожним або одночасно кількома гальмівними пристроями створено й обчислено у файлі 3DKP.nb програмного комплексу Wolfram Mathematica 7. Параметри реальної або проектованої ділянки шахтної рейкової колії, по якій повинен рухатися потяг, готують у файлі Path Parametrs.xls.
Висновки
Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій на підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень одержано нове рішення актуальної наукової проблеми, яка полягає в тому, що коефіцієнт зчеплення колеса з рейкою прямо пропорційний різниці тангенса гіперболічного від добутку значення відносного ковзання на його величину при максимальному пружному ковзанні в 1,5 % і значенням відносного ковзання, піднесеним у степінь 5/11; гальмівний момент за рахунок примусового дроселювання робочої рідини повинен зростати за синусоїдою протягом часу холостого ходу гальма тривалістю не менше 0,25 с; значення коефіцієнта використання сили магнітного притягання магніторейкового гальма до рейки пропорційне величині нерівності рейкової колії в поліноміальній степеневій функції; виконано розробки нових технічних рішень гальмівних пристроїв, що зумовлюють зменшення гальмівного шляху шахтного потяга, його безпечну зупинку і стоянку на поздовжніх ухилах колії величиною до 50 ‰. Це підтверджує доцільність використання запропонованих нових технічних рішень.
Основні наукові результати, висновки й рекомендації.
1. Огляд й аналіз сучасних літературних джерел показує, що специфічні умови транспортування навантажених вагонеток не дозволяють повною мірою використовувати передбачені технічними характеристиками шахтних локомотивів швидкості руху через обмежені можливості гальмівних засобів на важких затяжних спусках (до 50 ‰). Дослідження із визначення залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання колеса по рейці найчастіше проводилися для режиму тяги, а коефіцієнта ковзання рейкових гальм - без урахування особливостей процесу взаємодії їх гальмівних колодок з рейкою за наявності проміжного середовища. Не повною мірою враховувалися викривлення рейкової колії в плані та в профілі, а також довгі й короткі, систематичні та локальні нерівності колії. Тепловий режим гравітаційного рейкового гальма шахтного локомотива, особливо з урахуванням використання його як службового гальма, у даний час вивчений недостатньо.
2. Обґрунтовано й складено уточнені розрахункові схеми гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток за допомогою колісно-колодкових, осьових і трансмісійних дискових гальм, шляхом динамічного гальмування двигуном, а також із застосуванням магніторейкових і гравітаційних гальм.
3. Розроблено й апробовано динамічну модель гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток як за допомогою гальмівних пристроїв, що реалізують гальмівну силу в точці контакту колеса з рейкою, так і рейковими гальмами на реальній рейковій колії з систематичними і локальними та довгими і короткими нерівностями.
4. Розроблено методику тестування динамічної моделі гальмування шахтного потяга для перевірки її адекватності положенням класичної механіки.
5. Визначено вплив та розроблено методику врахування дії недосконалості реальної шахтної колії на режим гальмування локомотива за допомогою пристроїв, що реалізують гальмівну силу в точці контакту колеса і рейки.
6. Обґрунтовано та розроблено методику визначення раціональних параметрів секційного рейкового гальма шахтного локомотива.
7. Визначено вплив та розроблено методику урахування дії недосконалості реальної шахтної колії на режим гальмування локомотива рейковими гальмами.
8. Розроблено й апробовано алгоритм роботи пристрою для автоматичного контролю юза шахтного локомотива.
9. На базі отриманих наукових положень обґрунтовано нові технічні рішення колісно-колодкового гальма з осьовим замиканням гальмівного зусилля, підресореного гравітаційного гальма, динамічної пісочниці барабанного типу, секційного магніторейкового гальма з механізмом його повороту на кривих, пристрою довантаження колісних пар в процесі гальмування та вузла з'єднання середньої секції локомотива з тяговими, що підкреслює доцільність їх використання в конструкції шахтних шарнірно-зчленованих локомотивів.
10. У результаті аналізу одержаних даних можна зробити висновок, що середнє діюче значення гальмівної сили на візку, обладнаному колісно-колодковими гальмами з осьовим замиканням гальмівного зусилля, виявилося на 29 % вищим, ніж на візку з традиційними колодковими гальмами (із рамним замиканням гальмівного зусилля). При цьому небезпека короткочасного блокування коліс практично відсутня.
11. Слід вважати виправданим і необхідним багаторівневе резервування гальмівних систем важких шахтних локомотивів, які працюють на ухилах колії до 50 ‰. Такі локомотиви повинні мати й дискові трансмісійні гальма як ефективніші, а дискові осьові - як безпечніші. Колісно-колодкові гальма мають реалізовувати приблизно чверть гальмівних сил локомотива для гарантованої зачистки доріжок катання його коліс.
12. Різке зростання відносного ковзання коліс по рейках з 1,5 до 50 % за 1 с є ознакою початку юза при гальмуванні за допомогою систем, що реалізують гальмівну силу в точці контакту коліс з рейками, що може бути використано для виявлення моменту часу блокування коліс гальмівними пристроями.
13. За певних значень швидкості руху, параметрів сходинки й просідання рейкового стику або локального прогину рейкової нитки, гальмування локомотива пристроями, що реалізовують гальмівну силу в точці контакту колеса і рейки, може викликати перехід локомотива в юз, що погіршує параметри гальмування і призводить до утворення лисок на колесах.
14. На шахтних локомотивах належить встановлювати секційні рейкові гальма з постійними магнітами і поперечним замиканням магнітного потоку. Це дозволяє покращувати ефективність гальмування за рахунок стійкішого розміщення секцій гальма на поверхні катання рейки. Раціональною належить вважати довжину секції такого гальма від 150 до 300 мм з відстанню між сусідніми секціями, що дорівнює від 10 до 15 мм. Цей пристрій реалізовує силу гальмування, на 20 % більшу, ніж цілісне гальмо тієї самої довжини. Секційне магніторейкове гальмо більше підходить для долання сходинки рейкового стику порівняно з однокорпусним.
15. Слід використовувати підресорене гравітаційне гальмо для стоянки та як аварійне. За умови температурної стійкості матеріалу сталевої колодки гравітаційного рейкового гальма її товщина може не перевищувати 50 мм. Ефективною для службового гальмування може бути комбінація секційного магніторейкового гальма, яке буде ступінчасто (з деякими ривками) збільшувати гальмівну силу в міру опускання нових секцій, і підпружиненого гравітаційного, яке згладить ці ривки. Наявність магніторейкового і гравітаційного гальм на важких шарнірно-зчленованих локомотивах слід вважати обов'язковим.
16. Результати математичного моделювання і випробувань підтвердили працездатність системи автоматичного контролю юза й боксування шахтного шарнірно-зчленованого двосекційного локомотива. Запропонована система може так само працювати на двовісних локомотивах і на оснащених індивідуальним приводом колісних пар, що дає можливість запобігати появі юза й боксування при роботі в режимах тяги й гальмування на ділянках колії з ухилом до 50 ‰, скорочуючи гальмівний шлях потяга більш ніж удвічі.
17. Отримані в дисертаційній роботі результати теоретичних та експериментальних досліджень було використано при розробці методик визначення дійсного гальмівного шляху шахтного потяга з шарнірно-зчленованим локомотивом, а також для вибору раціональних параметрів секційного магніторейкового гальма й перевірки адекватності динамічних моделей руху положенням класичної механіки. Дані методики впроваджені в ДВАТ Інститут "Дніпрогіпрошахт", ДП "ГІП "Кривбаспроект", ДП НІТІП, ДП "Харківський науково-дослідний інститут технології машинобудування", ДП "Інститут машин і систем", АТ "Ново-Краматорський машинобудівний завод" а також на Дружківському машинобудівному заводі та в навчальний процес ДВНЗ "НГУ".
18. Шахтні випробування експериментального зразка шарнірно-зчленованого локомотива Е 10, обладнаного дисковими осьовими й трансмісійними гальмами, колісно-колодковими а також магніторейковими і гравітаційними рейковими гальмами, розробленого в ДВНЗ "НГУ" та виготовленого ХК "Луганськтепловоз", показали, що за інших рівних умов його гальмівний шлях на 50 % коротший, ніж гальмівний шлях локомотивів АРВ 10ГЕ або К 10, обладнаних лише колісно-колодковим гальмом. Очікуваний річний економічний ефект від використання одного модернізованого електровоза Е 10МА в умовах шахти "Самарська" ДТЕК "Павлоградвугілля" в цінах 2010 р. становить 86 000 грн.
Список опублікованих праць
1. Процив В.В. Моделирование торможения шахтного поезда на заданном участке пути: монография / В.В. Процив. - Д.: Национальный горный университет, 2011. - 208 с.
2. Процив В.В. Экспериментальное определение характеристик сцепления шахтного локомотива в режиме торможения / В.В. Процив, А.Г. Моня // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2003. - № 2. - С. 95 - 97.
3. Сердюк А.А. Определение параметров подвешивания рельсового тормоза шахтного локомотива / А.А. Сердюк, В.В. Процив // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) = Mining informational and analytical bulletin (scientific and technical journal). - 2003. - № 10. - С. 208 - 210.
4. Процив В.В. Определение динамических характеристик ходовой части шахтного локомотива с рельсовым тормозом в переходных режимах / В.В. Процив // Разработка рудных месторождений. - 2004. - Вып. 86. - С. 128 - 130.
5. Процив В.В. Определение распределения температур в гравитационном рельсовом тормозе шахтного локомотива / В.В. Процив // Збірник наукових праць НГУ. - 2005. - № 21. - С. 151 - 155.
6. Сердюк А.А. Определение бокового скольжения и коэффициента сцепления шахтного локомотива на криволинейных участках рельсового пути с учетом наличия промежуточной среды / А.А. Сердюк, В.В. Литвин, В.В. Процив // Разработка рудных месторождений. - 2005. - Вып. 88. - С. 253 - 257.
7. Проців В.В. Вплив підсипання піску на реалізацію гальмівної сили гравітаційним рейковим гальмом / В.В. Проців // Прогресивні технології і системи машинобудування: міжнар. зб. наукових праць ДонНТУ. - 2008. - Вип. 36. - С. 171 - 180.
8. Проців В.В. Визначення раціональної довжини секції складового рейкового магнітного гальма / В.В. Проців // Збірник наукових праць НГУ. - 2008. - № 30 - С. 102 - 111.
9. Проців В.В. Вплив локальної недосконалості шляху на ефективність гальмування шахтного локомотива складеним магніторейковим гальмом / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2008. - № 8. - С. 56 - 62.
10. Проців В.В. Порівняльні дослідження колісно-колодкових гальм різної конструкції на шахтному шарнірно-зчленованому локомотиві / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2009. - № 2. - С. 75 - 79.
11. Проців В.В. Визначення гальмівної сили магніторейкового гальма на довгих нерівностях рейкової колії / В.В. Проців // Математичне моделювання. - Дніпродзержинськ: ДДТУ. - 2009. - № 2 (21). - С. 76 - 80.
12. Проців В.В. Визначення сил, що реалізують гальмівні прилади шахтного шарнірно-зчленованого локомотива / В.В. Проців // Вісник Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. - 2009. - № 4 (134). - Ч. 1. - С. 47 - 52.
13. Проців В.В. Формування динамічної моделі шахтного шарнірно-зчленованого локомотива, що рухається в режимі гальмування / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2009. - № 4. - С. 76 - 83.
14. Проців В.В. Визначення сил від локальної недосконалості шахтної колії в матмоделі шарнірно-зчленованого локомотива при гальмуванні / В.В. Проців // Збірник наукових праць НГУ. - 2009 - № 32. - С. 94 - 110.
15. Проців В.В. Визначення сил опору руху та направляючих зусиль шахтного шарнірно-зчленованого локомотива в режимі гальмування / В.В. Проців // Збірник наукових праць НГУ. - 2009. - № 33. - Т. 1 - С. 96 - 102.
16. Проців В.В. Ослаблення гальмівної сили магніторейкового гальма на одиничних нерівностях рейкової колії / В.В. Проців // Вібрація в техніці та технологіях. - Вінниця: ВДАУ. - 2010. - № 1 (57). - С. 49 - 54.
17. Проців В.В. Порівняльні дослідження дискових осьових та трансмісійних гальм шахтного локомотива / В.В. Проців, А.Г. Моня, О.Є. Гончар // Науковий вісник НГУ. - 2010. - № 4. - С. 98 - 100.
18. Проців В.В. Динамічна модель гальмівних систем, що реалізовують гальмівну силу в контакті колеса та рейки / В.В. Проців, О.Є. Гончар // Збірник наукових праць НГУ. - 2010. - № 34. - Т. 2 - С. 160 - 171.
19. Проців В.В. Розробка і обґрунтування використання нових матеріалів для створення магніторейкових гальм / В.В. Проців // Прогресивні технології і системи машинобудування: міжнародний зб. наукових праць ДонНТУ. - 2010. - Вип. 39. - С. 167 - 173.
20. Проців В.В. Ознаки переходу локомотива в юз при гальмуванні пристроями з обмеженим фрикційним моментом на колесі / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2010. - № 5. - С. 106 - 112.
21. Проців В.В. Вплив локальних нерівностей колії на гальмування пристроями з обмеженим фрикційним моментом на колесі / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2010. - № 7 - 8. - С. 73 - 78.
22. Проців В.В. Гальмування пристроями з обмеженим фрикційним моментом на колесі з урахуванням впливу систематичних нерівностей колії / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2010. - № 11 - 12. - С. 76 - 81.
23. Проців В.В. Застосування системи автоматичного контролю юза та буксування на шахтному шарнірно-зчленованому локомотиві / В.В. Проців, О.Є. Гончар // Гірнича електромеханіка та автоматика: наук.-техн. зб. - 2010. - Вип. 84. - С. 116 - 125.
24. Проців В.В. Перевірка адекватності динамічної моделі руху шахтного поїзда положенням класичної механіки / В.В. Проців // Збірник наукових праць НГУ. - 2010. - № 35. - Т. 1. - С. 82 - 91.
25. Проців В.В. Вплив забрудненості рейкової колії на гальмування пристроями з обмеженим фрикційним моментом на колесі / В.В. Проців // Науковий вісник НГУ. - 2011. - № 1. - С. 70 - 74.
26. А. с. 1504138 СССР, МКИ 3 В 61/00. Тормоз рельсового транспортного средства / В.В. Процив, В.В. Мишин, А.И. Лебедев, В.А. Салов, В.А. Зябрев (CCCР). - 4382337/31-11; заявл. 25.02.88 ; опубл. 30.08.89, Бюл. № 32.
27. А. с. 1606356 СССР, МКИ 3 В 39/00. Устройство для подачи песка к колесам транспортного средства / В.В. Процив, В.В. Мишин, А.И. Лебедев, В.А. Салов (CCCР). - 4387694/27-11; заявл. 01.03.88 ; опубл. 15.11.90, Бюл. № 42.
28. Патент № 55969 Україна, B61C 13/00. Шахтний локомотив / В.В. Проців, О.Ф. Бринза, В.Г. Нагорна, А.О. Сердюк, Е.М. Шляхов (Україна) ; заявник і патентовласник Національний гірничий університет - № 2002 086506 ; заявл. 05.08.2002 ; опубл. 15.04.2003, Бюл. № 4.
29. Патент № 89445 Україна, B61Н 7/00. Магніторейкова гальмівна система шахтного локомотива (Варіанти) / В.В. Проців (Україна) ; заявник і патентовласник Проців В.В. - № а 2008 06382; заявл. 13.05.2008 ; опубл. 25.01.2010, Бюл. № 2.
30. Патент на корисну модель № 54285 Україна, B61F 5/38. Шахтний локомотив / К.А. Зіборов, В.В. Проців, В.В. Литвин, С.О. Федоряченко (Україна) ; заявник і патентовласник Національний гірничий університет. - u 2010 02481; заявл. 05.03.2010 ; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 21.
31. Деклараційний патент на корисну модель № 7062 Україна, 7B61C 15/04. Пристрій для збільшення навантаження на осі рейкового транспортного засобу / О.В. Новицький, І.О. Таран, В.В. Проців (Україна) ; заявник і патентовласник Національний гірничий університет. - 2004 0605140; заявл. 29.06.2004 ; опубл. 15.06.2005, Бюл. № 6.
32. Проців В.В. Визначення динамічних характеристик ходової частини шахтного локомотива з рейковим гальмом у перехідних режимах / В.В. Проців // Матеріали міжнародної конференції "Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2005". - Кривий Ріг: Криворізький технічний університет, 2004. - Т. 2. - С. 109 - 112.
33. Процив В.В. Оптимизация параметров тормозной системы и ходовой части шахтного локомотива для повышения безопасности движения / В.В. Процив // Матеріали міжнародної конференції "Форум гірників - 2005". - Д.: Національний гірничий університет, 2005. - Т. 3. - С. 264 - 268.
34. Проців В.В. Порівняльні характеристики магніторейкового та гравітаційного гальм при використанні на шахтному шарнірно-зчленованому локомотиві / В.В. Проців // Матеріали міжнародної конференції "Форум гірників - 2008". -Д.: Національний гірничий університет, 2008. - С. 204 - 211.
35. Проців В.В. Моделювання гальмування шахтного локомотива гальмівними пристроями з обмеженим фрикційним моментом на колесі / В.В. Проців, О.Є. Гончар // Матеріали міжнародної конференції "Форум гірників - 2010". - Д.: Національний гірничий університет, 2010. - С. 39 - 48.
36. Процив В.В. Моделирование торможения шахтного шарнирно-сочлененного локомотива на реальном участке рельсового пути / В.В. Процив, Э.М. Шляхов, А.Е. Гончар // Материалы Международной научно-практической конференции "Современное машиностроение. Наука и образование". - С. Пб.: Политехнический университет, 2011. - С. 331 - 340.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Електрична схема тролейбуса. Побудова пускової діаграми. Робота силової схеми керування. Рух тролейбуса заднім ходом. Розрахунок кількості ступенів ослаблення поля. Вибір обмеження у режимі гальмування. Високовольтне допоміжне електрообладнання.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.04.2012Призначення і технічна характеристика електровозу. Вибір та обґрунтування структури силового ланцюга тягового електропривода локомотива. Вибір форми напруги для живлення автономного інвертора напруги. Розрахунок фазних струмів двофазної системи.
курсовая работа [320,4 K], добавлен 13.11.2012Обоснование выбора вида локомотивного транспорта, его сцепного веса и емкости вагонетки. Сила тяги и торможения локомотива. Расчет количества вагонеток в составе поезда, времени движения локомотива при совершении рейса. Расчет расхода электроэнергии.
курсовая работа [627,8 K], добавлен 08.02.2013Силы, действующие на поезд: сила тяжести, сопротивления и торможения. Этапы определения режимов движения локомотива ВЛ10, особенности механической работы. Этапы решения тормозной задачи и удельного сопротивления локомотива в режиме холостого хода.
курсовая работа [84,0 K], добавлен 14.07.2012Опис фізичних явищ, що впливають на рух поїзда. Дефекти осей колісних пар. Оцінка пропускної спроможності залізничної ділянки. Динаміка гальмування потягу. Розробка узагальненої математичної моделі просторових коливань вантажного шестиосьового тепловоза.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.06.2009Построение расчетной тяговой характеристики заданного типа локомотива. Определение основного средневзвешенного удельного сопротивления вагонного состава в функции скорости. Масса вагонного состава. Расчет механической работы силы тяги локомотива.
курсовая работа [180,5 K], добавлен 23.07.2015Выбор основных параметров силовой установки и вспомогательного оборудования локомотива. Описание конструкции локомотива. Технические данные тепловоза 2ТЭ116. Особенности конструкции, компоновка и основная техническая характеристика дизеля 1А-5Д49.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 27.08.2009Характеристики елементів системи освітлення автомобілів з використанням світлодіодів. Розробка технічних пропозицій щодо модернізації системи освітлення. Сигнали гальмування на основі мікросхеми MC34063. Денні ходові вогні на основі мікросхеми MBI5026.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 22.06.2012Оценка правильности выбора серии локомотива, расчетного и проверяемого подъемов. Определение времени хода поезда способом равномерных скоростей. Спрямление профиля пути. Расчет расходов энергоресурсов на тягу поездов. Обоснование серии локомотива.
курсовая работа [40,8 K], добавлен 13.06.2013Составление кинематической схемы привода вспомогательных агрегатов. Расчет мощности на привод вентилятора централизованного охлаждения электрических машин. Построение тяговой характеристики локомотива и определение его коэффициента полезного действия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.01.2017Характеристика объемов работ и порядок выполнения ТО-1 локомотивными бригадами. Осмотр колесной пары, рессорного подвешивания, автосцепного устройства. Состояние тормозных колодок и тормозных башмаков. Контрольный осмотр электрической части локомотива.
реферат [2,4 M], добавлен 12.12.2010Виды испытаний железнодорожной техники. Сертификационные и динамико-прочностные испытания элементов локомотива. Вибродиагностика колесно-моторного блока. Диагностический комплекс локомотива. Сертификационные испытания микроклимата кабин управления.
учебное пособие [7,1 M], добавлен 17.11.2009Расчет ходовой части электровоза, амплитудно-частотной характеристики передачи. Разработка эскизного проекта механической части локомотива. Проектирование его системы буксового и рессорного подвешивания. Расчет нагрузок, действующих на раму тележки.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 15.09.2014Анализ профиля пути и расчетного подъема. Определение массы состава. Проверка на преодоление элементов профиля большей крутизны, чем расчётный подъём, которая заключается в расчёте скорости движения поезда для подъёмов. Расчет силы тяги локомотива.
курсовая работа [591,5 K], добавлен 21.12.2010Вибір і обґрунтування силової схеми тягового електропривода для локомотива; схема автономного інвертора напруги. Розрахунок струму статора для зон регулювання. Визначення пускової і постійної потужності, електромагнітного моменту і фазного струму двигуна.
курсовая работа [198,5 K], добавлен 10.11.2012Характеристика электрической передачи мощности заданного локомотива. Расчёт основных параметров передачи мощности тепловоза в длительном режиме, тяговой характеристики тепловоза и его КПД, силы тяги локомотива, ограниченной сцеплением колеса с рельсами.
курсовая работа [36,0 K], добавлен 25.05.2010Дослідження методів розрахунку колії на стійкість, апроксимованих залежностей моменту. Визначення критичних сил з постійними силами опору баласту та скріплень, з початковою нерівністю колії. Визначення допустимих підвищень температур рейкових плітей.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 27.09.2013Характеристики колії до і після ремонту, умови проведення ремонтно-колійних робіт, розрахунки для побудови графіків їх проведення. Перелік необхідних машин, механізмів і колійного інструменту. Забезпечення безпеки руху потягів при виконанні робіт.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.05.2011Загальна будова, призначення та принцип дії гальмівної системи ВАЗ-2108, особливості структури та елементи. Основні несправності даної системи, рекомендації з ремонту та експлуатації. Розрахунок і правила техніки безпеки при ремонті гальмівної системи.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 26.04.2011Загальне діагностування автомобілів, вимоги до гальм та силового агрегату, показники працездатності гальмівної системи та силового агрегату. Експериментальне визначення моментів інерції колеса і трансмісії, опорів обертанню коліс та роликів стенда.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 10.11.2011
