Реферат: Развитие устройств торможения и автосцепки
Без всех этих видов торможения уже невозможно представить себе движение современных поездов на участках со сложным профилем пути. В то же время главную роль в обеспечении безопасности движения продолжает играть фрикционный пневматический тормоз.
Перспективы развития тормозных систем определяются общими направлениями развития железнодорожного транспорта. Усилия ученых и конструкторов направлены на создание воздухораспределителей, приборов управления и питания, новых типов неметаллических колодок и др., обеспечивающих возможность безопасного вождения грузовых поездов массой 10 тыс. т и более, а пассажирских поездов - со скоростями 200 км/ч и более.
Получают развитие различные системы автоматического управления тормозами поездов. Они позволяют, например, автоматически выполнять различные режимы торможения и тяги по командам, которые передаются с одного пульта управления по всем тяговым единицам, рассредоточенным по длине соединенного грузового поезда. Управление может осуществляться телемеханическим способом или по радио. Созданы различные варианты этих устройств, предназначенных для грузовых, пассажирских, пригородных и других поездов. Все они сохраняют и возможность резервного ручного управления автотормозами краном машиниста.
Большое будущее принадлежит системам диагностирования тормозного оборудования в поездах или отдельных тормозных приборов при их обслуживании и ремонте. С использованием этих систем заметно сокращается время на подготовку и проверку тормозов на станциях и в пути следования, а главное - обеспечивается необходимый уровень безопасности движения. На это направлена, например, работа системы контроля целостности тормозной магистрали с передачей информации не только машинисту головного локомотива, но и на все остальные локомотивы соединенного поезда, на встречные и попутные поезда.
Фрикционные узлы тормозных систем претерпели за годы развития железнодорожного транспорта большие изменения. Во-первых, тормозная колодка и колесо уже не являются, как мы видим, единственным вариантом пары трения, хотя и получили наиболее широкое распространение во всем мире. В основном применяются чугунные колодки, причем как состав чугуна, так и различные добавки к нему постоянно совершенствуются. В настоящее время широко начинают применять неметаллические колодки из синтетических материалов, которые принято называть композиционными. При этих колодках уменьшается расход металла, существенно увеличивается срок службы колодок, что приводит к сокращению объема ручного труда по их замене и регулировке, а главное - обеспечиваются более короткие тормозные пути. На железных дорогах композиционными колодками оснащено более 90% грузовых и примерно половина пассажирских вагонов, и можно без преувеличения сказать, что без таких колодок современные скорости и массы поездов недостижимы.
Современные приборы управления обеспечивают возможность управлять тормозами локомотива вместе с тормозами состава и отдельно от них, а на пассажирских локомотивах - также электрическим тормозом одновременно с автоматическими тормозами. Краны машиниста имеют устройства для сокращения времени зарядки тормозной сети, а также устройства контроля обрыва поезда. Приборы управления обеспечивают и особые режимы экстренного торможения с максимально быстрым выпуском воздуха из тормозной магистрали.
Обязательным прибором, обеспечивающим безопасность следования поезда, является автостоп, установленный в кабине локомотива. Он вызывает экстренное торможение автоматически, если машинист не реагирует своевременно на запрещающий сигнал светофора.
Ожидается широкое использование роторно-винтовых компрессоров вместо традиционных поршневых, применяемых еще с XIX века. При одинаковой производительности они заметно меньше по габаритам, почти не шумят и не создают вибраций. Воздух, сжимаемый в таких компрессорах, меньше разогревается, а значит, в нем меньше содержится влаги, ухудшающей работу тормозов. Скоростной подвижной состав обязательно будет оборудоваться микропроцессорными противоюзными устройствами. Для обеспечения скоростей движения пассажирских поездов 200 км/ч и более разрабатываются новые материалы для фрикционных пар трения тормозов, а также принципиально новые типы тормозов, действующие на вихревых токах.
2. История возникновения и устройство автосцепки
Отдельные единицы подвижного состава соединяют сцепными приборами. Вначале это была винтовая упряжь, изобретенная в США. Она состояла из петель или серег, свободно укрепленных на крюке вагона, и нарезного винта, вращая который можно сближать и раздвигать серьги. Быстрота работы и безопасность зависели в основном от квалификации сцепщика. Ручная винтовая сцепка сдерживала рост объема перевозок из-за недостаточной прочности, поскольку ее прочность определяется массой сцепки, а масса ограничена физической силой и квалификацией сцепщика. Другим существенным недостатком ручной сцепки является усложнение маневровой работы, поскольку необходимость скручивать стяжки вагонов увеличивает время формирования и вызывает дополнительные расходы на содержание сцепщиков. Велика также опасность травматизма.
Введение автосцепки взамен винтовой упряжи совпало с началом XX века. В 1890 г. железные дороги США начали, а в 1900 г. закончили полный перевод подвижного состава на автосцепку типа Дженни, изобретенную еще в 1876 г. С этого момента начинается активное внедрение автосцепки не только на американском, но и на других континентах.
В 1925 г. на американскую автосцепку перешла Япония, позднее - Китай и другие страны Азии. В 1906 г. в России на Московско-Казанской железной дороге курсировало 230 вагонов и локомотивов с американской автосцепкой. Широкое применение американской автосцепки выявило и ее принципиальные недостатки: неполная автоматичность действия, недостаточная область вертикального и горизонтального захвата, передача тяговой нагрузки на промежуточную деталь - коготь и др., поэтому появление автосцепки с новым двузубым контуром зацепления (контуром Виллисона), устраняющим указанные недостатки, затормозило дальнейшее применение этого варианта автосцепки. В процессе испытаний на советских дорогах ряда автосцепок лучшие результаты показала автосцепка СА-3, разработанная в Институте реконструкции тяги под руководством профессора В.Ф. Егорченко, имеющая двузубый контур зацепления. Перевод с винтовой упряжи на автосцепку в СССР начался в 1935 г., а закончился в 1957 г.
Применяемая в настоящее время в США, Канаде, Мексике, Японии, Китае, Индии американская автосцепка, как и советская, за период эксплуатации претерпела значительные изменения, направленные на повышение эксплуатационных показателей. Например, у автосцепки СА-3 рабочая нагрузка повысилась в 3 раза (с 0,8 до 2,5 - 3 МН). В США намечается тенденция к применению автосцепок жесткого или полужесткого типа.
Автосцепка жесткого типа имеет ограничитель предельного перемещения по вертикали. Это позволяет снизить влияние неровностей железнодорожного пути и возможности выхода сцепок из зацепления.
Конструкция автосцепок для специального подвижного состава (дизель - электропоезд, вагоны метрополитенов и др.) определяется условиями его эксплуатации. Такие автосцепки не подвергаются большим нагрузкам, поэтому они легче, компактнее, но в то же время требуют большой точности изготовления и сложных вспомогательных обустройств, поскольку при автоматическом сцеплении обеспечивается и соединение воздушных магистралей (тормозной и напорной), а также электрических цепей управления и передачи информации по подвижному составу.
Дальнейшее развитие автосцепки подвижного состава общесетевого назначения будет проходить как в направлении повышения ее эксплуатационных возможностей, так и долговечности, прочности, увеличения межремонтного периода до промежутка между капитальными ремонтами подвижного состава. Весь подвижной состав общего назначения будет иметь автосцепку жесткого или полужесткого типа, - оборудованную автосоединителем тормозной магистрали, а для некоторых типов вагонов - соединителем напорной магистрали и соединителем электроцепей. Появится автосцепка такого типа и на европейских дорогах колеи 1435 мм, где пока еще применяется винтовая упряжь.
Использование методов термообработки автосцепки, применение легированных сталей, новые методы упрочнения поверхности наплавкой слоя высокопрочного металла сделают автосцепку прочнее и легче. Расширится область применения специальных автосцепок в связи с введением в эксплуатацию скоростных пассажирских поездов и новых видов транспортных средств, у которых конструкция автосцепки будет определяться условиями эксплуатации и технико-экономической целесообразностью, если не будет острой необходимости во взаимосцепляемости с автосцепкой общесетевых вагонов и локомотивов.
Наряду с автосцепкой развитие получат и поглощающие аппараты. Первые их образцы представляли собой, по существу, пружину; в дальнейшем появились системы с использованием пар трения, гидрофрикционные, гидрогазовые. Однако в будущем они будут заменены аппаратами, имеющими в качестве рабочего тела специальные полимерные соединения (эластомеры), и сочетать в себе как простоту конструкции и высокую возможность поглощения энергии (100 - 200 кДж), так и необходимую надежность в эксплуатации.
Заключение
Для соединения вагонов с локомотивом и между собой применяют ударно-тяговые механизмы (сцепки), которые передают тормозные и тяговые усилия при езде. Они крепятся к центральной хребтовой балке локомотива или вагона. Сцепки бывают трёх разных видов: ударно-упряжные, винтовая стяжка и автосцепка.
Винтовая стяжка применяется на некоторых узкоколейках, а также широко применялась в Западной Европе. В этом случае вагоны оборудуются двумя буферными тарелками, которые могут перемещаться относительно кузова вагона. В центре имеются две части сцепки, стягиваемые болтами.
Автосцепка применяется сейчас на всех магистральных железных дорогах. По краям вагона или локомотива имеется два буфера, а посередине располагается автосцепка. Все существующие автосцепки могут быть разделены по их типу на две группы: нежёсткие и жёсткие и по принципу восприятия усилий также на дву группы: тягово-ударные и тяговые.
Действует автосцепка следующим образом. При нажатии или соударении вагонов головы автосцепок скользят одна по другой в горизонтальной плоскости до тех пор, пока малый зуб одной не войдёт в зёв другой. При нажатии друг на друга замки сначала уходят каждый в свой карман, а затем выпадают в образовавшееся пространство и запирают автосцепки.
Чтобы расцепить автосцепки, достаточно убрать один из замков внутрь головы автосцепки. Для этого при помощи расцепного привода поворачивается валик подъёмника, а вместе с ним и подъёмник замка, который сначала поднимает верхнее плечо собачки, чем выключает действие предохранителя замка, затем уводит замок внутрь головы автосцепки и одновременно заходит за расцепной угол замкодержателя. Проследним движением подъёмник замка запирает свой обратный ход, так как, упираясь в расцепной угол замкодержателя, он не может вернуться в своё прежнее положение до тех пор, пока не освободиться лапа замкодержателя, что произойдёт только при разъединении автосцепок. При этом она под действием веса своего противовеса и нажатия подъёмника войдёт в зёв автосцепки.
В пассажирских вагонах устраиваются, помимо поглощающих аппаратов автосцепки, центральные упругие площадки (переходы).
Упругая площадка, размещаемая на торцовой стенке вагона, имеет рамку, выступающую вперёд за плоскость зацепления автосцепок. Нижняя часть рамки соединяется штырями с буферами, а верхняя с хомутом листовой рессоры, концы которой при помощи шарниров опираются на торцовую стенку вагона. При соединении вагонов сначала сжимаются упругие площадки, после чего уже сцепляются автосцепки, в результате этого автосцепки находятся в натянутом положении, что смягчает толчки, вызываемые зазорами между сцепляемыми поверхностями автосцепок. Сбоку и сверху переходы закрываются резиновой гармоникой.
Список литературы
1. Сотников Е.А. Железные дороги мира из XIX в XXI век / Е.А. Сотников. - М.: Транспорт, 1993.
2. Виргинский B. C. Возникновение железных дорог в России / B. C. Виргинский. - М.: Желдориздат, 1949.
3. Калиничев В.П. Великий Сибирский путь / В.П. Калиничев. - М.: Транспорт, 1991.
4. История железнодорожного транспорта России / под редакцией Красковского Е.Я., Уздина М.М. - Спб., 1994 г.
5. Кологривая И.Е. История развития железнодорожного транспорта: учебно-методическое пособие / И.Е. Кологривая - Хабаровск: ДВГУПС, 1998.