Оценка перегрева композиционных колодок на перевальных участках Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 625.173

Г. Г. КВАНТАЛИАНИ (Грузинский технический университет, Тбилиси), И. П. КОРЖЕНЕВИЧ (ДИИТ), Т. Г. ТОДУА (Marabda-Kartsakhi Railway), Б. И. ТОРОПОВ (Киевгипротранс)

ОЦЕНКА ПЕРЕГРЕВА КОМПОЗИЦИОННЫХ КОЛОДОК НА ПЕРЕВАЛЬНЫХ УЧАСТКАХ

Розглядаються способи оцшки перерву композицшних колодок на перевальних дiлянках. Рассматриваются способы оценки перегрева композиционных колодок на перевальных участках. The methods of estimation of overheat of composition brake shoes on mountain pass sections are considered.

При проектировании переустройства перевальных участков необходимо определять допускаемые скорости с учетом торможения. При этом должна обеспечиваться остановка поезда на заданном расстоянии, а тормозные колодки не должны перегреваться. Композиционные колодки, получившие в последнее время широкое распространение, очень чувствительны к перегреву, да и допускаемая температура такого перегрева существенно ниже по сравнению с чугунными.

К сожалению, официально утвержденных методик по расчету перегрева тормозных колодок не существует.

Проф. Иноземцев В. Г. предложил для проверки теплового режима при длительном торможении на спуске без рекуперационного тормоза ряд подходов. В частности, рекомендуется проверку осуществлять по следующему неравенству:

aR ■ H ■ P -в ,

t ■

(1)

где ак - коэффициент распределения теплового потока, равный 0,7 для чугунных и 0,95 - для композиционных колодок;

Н - разность высот на участке торможения, м;

Р - нагрузка на колесо; в - коэффициент учета неравномерности работы колес;

^ - время торможения, с; d - диаметр колеса.

Подставив в (1) известные значения, получим для композиционных колодок

16,3 ■ H t

1 _ )< 2.

(2)

Данная формула является достаточно приближенной, не учитывает режим торможения и степень использования тормозной силы. В последующих публикациях [1] проф. Иноземцев В. Г. не использовал данную формулу, а просто указывал, что по условиям время торможения не должно превышать 35 мин.

В работе [2] перегрев рекомендуется определять по следующей формуле

f

л

an

1 _ e

JnXyc

St

\

(3)

Подставив соответствующие значения для композиционных колодок без рекуперационно-го торможения, приведенные в [2], получим

Дт =

0,008bTV

<(1 _ e

0,004 + 0,005>/V

_3,76(0,004+0,005>/V )Jt

) ■

(4)

где V - средняя скорость торможения, м/с;

Ьт - удельная тормозная сила, Н/кН;

^ - время торможения, с.

Для проверки колодок на перегрев выполним тяговые расчеты на самом сложном с точки зрения торможения участке Тетри-Цкаро -Чивчави - Надарбазеви при движении в обратном направлении.

Для учета множества особенностей работы тормозного оборудования при экстренном торможении на крутых спусках тормозная задача решалась с применением программы тогшоерш; [3] для участка Тетри-Цкаро - Цал-ка.

Учитывая достаточно большую крутизну спуска (до 36 %о), композиционные колодки будут на станции Цалка включаться в груженый режим. При этом приняты достаточно же-

сткие условия, учитывающие все проблемы при ченная скорость округлялась в меньшую сторо-применении композиционных колодок. Ис- ну кратно 5 км/ч и уменьшалась еще на 15 км/ч пользуется только 70 % тормозной силы, полу- (рис. 1).

Решение тормозной задачи

1Вго>'п ™ Корженевич И. П. У5у5ГегТ» 1ф#Ьга1зу5.сот

Ра^

Профиль

План

Участок:Тегри-Цкаро - Цалка

1уть

звеньевой бесстыковой

Те1_Скаго-Са1ка.р^

Наити

Те1_Скаго-Са1ка.р1п

Ограничения Те1_Скаго-Са1ка.одг

Найти

Направление расчета J Г-" туда 'V обратно

[1У= [15 *

1_1адтн | Макс, длина тормозного пути |12Р0 Учитывать тормоза локомотива

км/ч (во ^

Максимальная скорость,

Файлы в формате программы НоуеК\М. Файл ограничений должен содержать все ограничения, в тон числе от кривых

Длина локомотива |Ёб состава |336 ^ | Масса локомотива |36Э и>сгда 11800 ¡^ : Сумма действительных нажатий на колодки, кгс

Кол-во

Кол-во типов

Процент использования полной силы

- С

осей I тормозов вагонов

Оействитель-ое Кол-во

нажатие одной, кгс колодок

Тип колодок

для локомотива— | Г ввод _оасчет

66752

для вагонов [1) Г ввод (•' насчет

322560

"Ш "Ш

70

70

для вагонов (2)

(• ввод ( ' оасчет

для вагонов (З)-

(• ввод ( ' расчет

"Ш "Ш

30

"Ш "Ш "Ш

и

1490 2400

3800

30

"Ш

_

Т] ? I

И й ¡КОМПОЗИТ

|192 ^ |коипозит т |

1- Й |чугун

1 Ш |чугун

Основное уд ельн.сопротивл, движению состава [кгс/т) «и>"=0+Ь*У+с,1/*У. а= |о,86 Ь= |о,00-18 с= |о,0001067 Расчет а,Ь,с,Р,(3,[.

щ %

Обновить

Снижать тормозную силу в кривых с<800 м из-за снижения сцепления Степепнь учета 12.5

Сохранить задание на расчет |

Выполнить расчет

Сохранить новый файл ограничений

Прочитать задание на расчет

Максимальный спуск под поездом -35 Ч/Ьо [кн 34,594). Ограничение по работе тормозной системы отсутствует Предельный уклон, на котором локомотив удержит состав [Ч^о) 12,9

Действительный тормозной коэффициент 0,1в. Расчетный: 0,16 или [0,24-0,495) в пересчете на чугун гри У=0-в0. Количество добавленных ограничений 384

метраж текущей точки 29,494

№ |сереаина ограничения |длина, м |Уогр,км/ч | *

1 2269 ■ во 60 ш

2 2319 50 60

3 2369 50 55

4 2419 50 55

[г 1 П Л/-Г1 ггч гг

Скорость начала экстренного торможения 76 Утах=57 5=52,394 Тормозной путь 215

Бремя торможения, с 30 1:тах=115

Ход выполнения расчета

Рис. 1. Основное окно программы ТогшотРШ:

Рис. 2. Ограничения скоростей на участке

Как видим, по условиям экстренного торможения на заданном тормозном пути при композиционных колодках, включенных на груженый режим, скорость движения может устанавливаться на уровне 40 км/ч.

В результате тяговых расчетов, выполненных при данных ограничениях, установлено, что при движении от ст. Надарбазеви до разъезда Чивчави используется режим регулировочного торможения на участках 44,504-41,843 км (40 км/ч, высота 80 м, время торможения 239 с, средняя удельная тормозная сила 28,5 Н/кН) и 41,771-39,221 км (45 км/ч, высота 82 м, время торможения 204 с, средняя удельная тормозная сила 30,1 Н/кН), режим служебного торможения 39,129-38,699 км (снижение скорости с 55 до 40 км/ч, высота 13 м, время торможения 31 с, средняя удельная тормозная сила 39,0 Н/кН), режим регулировочного торможения 38,699-38,202 км (40 км/ч, высота 3 м, время торможения 30 с, средняя удельная тормозная сила 6,1 Н/кН) и служебное торможение 38,157-38,000 км (остановка на разъезде Чивча-ви со скорости 40 км/ч, высота 0,5 м, время торможения 25 с, средняя удельная тормозная сила 42,3 Н/кН). Таким образом, общее время торможения составило 529 с на высоте 178,5 м при средней скорости 41,5 км/ч и средней удельной тормозной силе 29 Н/кН. При расчете по формуле (2) получаем 2,74>2, т.е. условие якобы не выполняется. В то же время расчет по формуле (4) показывает что нагрев колодок будет на 107 °С, что существенно меньше допустимого (400 °С) для композиционных колодок.

При движении от разъезда Чивчави до ст. Тетри-Цкаро на участке 37,851-29,749 км применяется регулировочное торможение. Средняя скорость составила 42 км/ч, высота спуска 247 м, время торможения 700 с, средняя удельная тормозная сила 29,0 Н/кН. Расчет по формуле (2) дает 3,1>2, т.е. условие якобы не выполняется. Расчет по формуле (4) показывает, что нагрев колодок будет на 112 °С.

Учитывая такой разброс в результатах по формулам (2) и (4), окончательный вывод может быть сделан по результатам экспериментальных поездок. В то же время формула (4) вызывает больше доверия, так как является более «свежей» и учитывает ряд дополнительных факторов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иноземцев, В. Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. Вопросы и ответы [Текст] / В. Г. Иноземцев. - М.: Транспорт, 1987. -207 с.

2. Асадченко, В. Р. Автоматические тормоза подвижного состава [Текст] / В. Р. Асадченко. - М.: Маршрут, 2006. - 392 с.

3. Корженевич, I. П. Виршення гальмiвноl задачi в прських умовах Грузи [Текст] / I. П. Корженевич, Б. I. Торопов // В кн. «Безпека руху, динашка, мщнють рухомого складу та енергоз-береження»: матерiали XII М1жн. конф. «Про-блеми мехашки затзничного транспорту». - Д.: ДПТ, 2008. - С. 73.

Поступила в редколлегию 19.08.2008.