Разработка рациональной конструкции блока дискового тормоза для скоростных грузовых и высокоскоростных пассажирских вагонов

• Автор: Мошков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 217 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Перспективы развития и требования к тормозным системам современного подвижного состава

1.2 Анализ научных исследований в области совершенствования дискового тормоза

для железнодорожного транспорта

1.3 Анализ современных конструкций тормозных блоков дискового тормоза для железнодорожного транспорта

Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ МЕХАНИЗМА БЛОКА ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
2.1 Обоснование рациональной структуры плоского клещевого механизма из условий обеспечения равномерного износа фрикционных накладок
2.2 Обоснование рациональной структуры плоского клещевого механизма на основе качественного анализа влияния подвижностей колесной пары на кинематику механизма
2.3 Разработка и обоснование рациональной структуры клещевого механизма на основе количественной оценки влияния подвижностей колесной пары на кинематику механизма
2.4 Разработка и обоснование рациональной структуры пространственного клещевого механизма с точки зрения технологичности его конструкции
Выводы по главе
3 ОБОСНОВАНИЕ И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА БЛОКА ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
3.1 Разработка математической модели клещевого механизма тормозного блока
3.1.1 Определение положений звеньев механизма с учетом эксплуатационных условий
3.1.2 Определение силовых факторов в механизме
3.2 Количественная оценка и обоснование параметров клещевого механизма тормозного блока

3.2.1 Оценка величин углов поворота рычагов-клещей механизма с учетом эксплуатационных условий
3.2.2 Оценка величины запаса резьбы регулятора зазора между накладками и диском
3.2.3 Оценка и анализ распределения сил в механизме
3.2.4 Оценка коэффициента полезного действия механизма
3.2.5 Оценка и анализ силовых факторов, воздействующих на детали механизма
в процессе торможения
3.3 Оценка тепловой нагрузки деталей пары трения дискового тормоза
Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА
4.1 Цель и задачи исследований
4.2 Объект и средства исследований
4.2.1 Объект исследований
4.2.2 Средства проведения исследований
4.3 Проведение и результаты исследований
4.3.1 Оценка зависимости силы нажатия накладок на диск от давления в тормозном цилиндре в статическом режиме
4.3.2 Оценка характера изменения силы нажатия накладок на диск в процессе торможения
4.3.3 Оценка фрикционно-износных свойств пары трения
4.3.4 Оценка нагрева тормозных дисков
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время железные дороги России остро нуждаются в модернизации и обновлении подвижного состава с целью удовлетворения современным требованиям к скорости доставки грузов и пассажирских перевозок.
Согласно документу «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной распоряжением правительства Российской Федерации № 877-р от 17 июня 2008 года, эффективное функционирование железнодорожного транспорта играет важную роль для устойчивого развития национальной экономики нашей страны и способствует созданию условий для обеспечения лидерства России в мировой экономической системе.
В планах стратегий предусмотрено вводить в эксплуатацию скоростные грузовые платформы с конструкционной скоростью до 140 км/ч и высокоскоростные пассажирские поезда с конструкционными скоростями до 200,250, 350 км/ч.
От состояния и качества работы железнодорожного транспорта зависят: обеспечение потребности граждан в перевозках, скорость перевозки грузов, перспективы дальнейшего социально-экономического развития регионов, защита государством национального суверенитета и безопасности страны, реализация транзитного потенциала страны для получения экономического эффекта от участия в международных перевозках и др.
Однако для создания необходимой эффективности и качества работы скоростного железнодорожного транспорта в первую очередь должен быть обеспечен высокий уровень безопасности движения. За безопасность движения в достаточно большой степени отвечает тормозная система поезда. Одним из главных исполнительных узлов тормозной системы является пневматическое тормозное устройство (тормоз).
На сегодняшний день проведены научные исследования в области повышения эффективности торможения для скоростных и высокоскоростных поездов, этими исследованиями занимались A.B. Чичинадзе, В.Г. Иноземцев, Э.И. Галай, П.К. Рудов, А.И. Турков, П.А. Тищенко, Д.В. Титарев, А.М. Ножевников и др. Также в нашей стране и за рубежом имеется опыт эксплуатации скоростных и высокоскоростных поездов: ЭР22, ЭР200, ЭС250, Сокол, Cargo Sprinter, ICE 3, ICE T, AVE, Arco, Alaris, Talgo, Velaro E, TAF, BM 72, Talent, HGV, 22N, TER2N, M12N, Arlanda Express, Cassiopia, E2, E3, E4, 313, Acela Express [1], а также Сапсан, Ласточка и др. Результаты исследований и опыт эксплуатации показали, что для высоких скоростей движения в качестве тормозного устройства целесообразно применение дискового тормоза по той причине, что традиционный колодочный тормоз имеет

относительно рычагов-клещей с помощью параллелограммных контуров дает меньшую вероятность возникновения кромочного касания накладок и диска при отпущенном тормозе во время движения подвижного состава.
Но, в виду того, что тормозной блок размещается на обрессоренной части тележки вагона, то колесная пара тележки с размещенным на ней тормозным диском кроме вращения вокруг собственной оси может иметь и другие перемещения относительно тормозного блока (рисунок 2.12). Поэтому необходимо проведение анализа клещевого механизма (рисунок 2.9) с точки зрения обеспечения работоспособности тормоза в условиях динамики вагона [48,49].
Рисунок 2.12 - Схема перемещений и видов деформации тележки в соответствии с
ГОСТ Р 53077-2
На схеме (рисунок 2.12) показаны условные обозначения перемещений и деформации тележки: 1 - скручивание; 2 - забегание боковин (виляние); х - линейное перемещение в направлении движения (продольное); у — линейное перемещение, параллельное плоскости пути, перпендикулярное к направлению движения (поперечное); 2 — линейное перемещение, перпендикулярное к плоскости пути (вертикальное); вХ- вращение относительно продольной оси (боковая качка); <9Г— вращение относительно поперечной оси (галопирование); @2 - вращение относительно вертикальной оси (виляние)