СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 04.12.2022, 08:40   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,794
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: [05-2022] История развития и перспективы применения дисковых тормозов на отечественном подвижном транспорте


История развития и перспективы применения дисковых тормозов на отечественном подвижном транспорте


В.П. КЛЮКА, канд. техн, наук, доцент, заведующий кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство»,
С.А. МОСОЛ, старший преподаватель, Омский государственный университет путей сообщения


Тормоза являются важнейшей частью железнодорожного подвижного состава, обеспечивающей создание тормозной силы для снижения скорости движения поезда или его остановки. Наличие эффективно действующих тормозов локомотивов, вагонов и моторвагонного подвижного состава является обязательным условием обеспечения безопасности движения поездов и маневровой работы на железнодорожном транспорте, повышения скорости движения поездов, увеличения их массы и длины.
С ростом скоростей движения поездов повысились требования к тормозам. Применение фрикционного колодочного тормоза с воздействием тормозных колодок на поверхности катания колес ограничено пределами их допустимого нагрева. Поэтому на скоростном и высокоскоростном пассажирском подвижном составе вместе с электрическими и магнитно-рельсовыми тормозами получили широкое распространение дисковые тормоза. В дисковых тормозах тормозная сила, в отличие от колодочных тормозов, реализуется за счет работы сил трения фрикционной пары, состоящей из тормозного диска и тормозных накладок (что исключает нагрев поверхности катания колес). Также важными преимуществами дисковых тормозов являются эффективное и плавное снижение скорости поезда при торможении, значительное упрощение и снижение массы деталей и узлов тормозной рычажной передачи (с исключением громоздких и тяжелых тяг, рычагов, авторегуляторов, траверс, тормозных подвесок и т.п.).


Дисковые тормоза известны достаточно давно. В нашей стране они применяются в авиации и автомобильном транспорте, трамваях, в системах передачи мощности некоторых видов экскаваторов и самоходных грузоподъемных машин. На железнодорожном транспорте впервые в мире дисковые тормоза начали применяться еще в 1920-е годы. Широкое применение они стали получать в последние годы в связи с развитием скоростного и высокосокоростного движения.
В СССР на рельсовом транспорте дисковые тормоза впервые стали применяться на вагонах метрополитена типа В постройки 1927 — 1930 гг. (рис. 1), которые поставлялись на Московский метрополитен по репарациям из Германии после окончания Великой Отечественной войны.
Впервые на отечественном рельсовом подвижном составе дисковые тормоза в СССР были установлены на трамвайных вагонах серий С, М, КТМ-1, КТП-1 и РВЗ. На железнодорожном транспорте дисковые тормоза появились в 1958 г. Первая партия из 15 пассажирских вагонов межобластного типа с дисковыми тормозами была выпущена Калининским (ныне Тверским) вагоностроительным заводом (КВЗ) в 1961 г. Вагоны предназначались для движения со скоростями до 120 км/ч. Затем дисковый тормоз был применен на дизель-поездах Рижского вагоностроительного завода ДР1 и впоследствии на ДР1П, ДР1А с начала их постройки в середине 1963 г. (рис. 2) и вплоть до окончания их выпуска.
С 1963 г. на направлении Москва — Ленинград началось обращение скоростного фирменного поезда «Аврора» (рис. 3), максимальная скорость движения которого достигала 160 км/ч. При этом первоначально пассажирские вагоны этого поезда (постройки КВЗ) эксплуатировались на тележках КВЗ-ЦНИИ-М, которые имели неудовлетворительные динамические характеристики при высоких скоростях движения. Кроме того, колодочные тормоза этих вагонов с композиционными колодками при торможении с высоких скоростей оказывали вредное воздействие на поверхность катания колес (появлялись навары и выщербины, сокращавшие эксплуатационный ресурс колес).
В 1965 г. на КВЗ была выпущена партия пассажирских вагонов локомотивной тяги с дисковыми тормозами для скоростного поезда «Аврора», рассчитанных для эксплуатации со скоростями до 160 км/ч. Во второй половине 1965 г. был изготовлен РВЗ (моторные вагоны), КВЗ (прицепные вагоны), РЭЗ (электрооборудование) опытный электропоезд переменного тока ЭР11-01 с дисковыми тормозами (рис. 4). Особенностью конструкции дискового тормоза этого электропоезда была установка тормозных дисков на колесах колесных пар. Подобная конструкция дискового тормоза была применена гораздо позднее на электровозах ЭП20.
После накопления положительного опыта эксплуатации дисковых тормозов на дизель-поездах рижской постройки такие тормоза в опытном порядке были установлены также на прицепных вагонах электропоезда ЭР22-08 в 1966 г. (рис. 5).
К1967 г. дисковыми тормозами было оборудовано более 150 вагонов. Это были пассажирские вагоны локомотивной тяги для скоростного поезда «Аврора», вагоны дизель-поездов ДР1, вагоны электропоездов ЭР22 и ЭР11. Результаты эксплуатации дисковых тормозов на пассажирском подвижном составе оказались положительными.
Следует отметить, что конструкционная скорость движения дизель-поездов ДР1 всех модификаций ограничивалась величиной 120 км/ч. Кроме того, из-за повышенной осевой нагрузки, увеличенной длины и базы вагонов электропоездов ЭР22 по результатам первых лет эксплуатации было отмечено их вредное воздействие на путь, вследствие чего их максимальная скорость движения была ограничена величиной 100 км/ч. Однако всё это нельзя отнести непосредственно к недостаткам дисковых тормозов.


Продолжавшееся в 1960-е — 1970-е годы использование колодочных тормозов препятствовало дальнейшему повышению
скоростей движения пассажирских поездов из-за отсутствия резервов повышения тормозного нажатия вследствие ограничения по тепловой напряженности фрикционных пар трения «тормозная колодка — колесо». Поэтому в целях дальнейшего повышения скоростей движения пассажирских поездов (в первую очередь, на скоростном направлении Москва — Ленинград) были продолжены работы по внедрению дисковых тормозов на пассажирском подвижном составе.
Дисковые тормоза были установлены на пассажирских вагонах скоростного поезда РТ-200 «Русская тройка» производства КВЗ (начало выпуска в 1972 г.). При этом для возможности следования этого поезда со скоростями до 200 км/ч впервые на отечественных пассажирских вагонах локомотивной тяги РТ-200 (рис. 6), помимо дисковых тормозов, были применены безлюлечные тележки и пневмо-рессорное подвешивание, обеспечивавшие высокие динамические характеристики и повышенную плавность хода этих вагонов.
В 1973 г. был выпущен рижскими заводами РВЗ и РЭЗ скоростной электропоезд ЭР200, с 1984 по 2009 гг. находившийся в регулярной эксплуатации на перевозках пассажиров между Москвой и Ленинградом (Санкт-Петербургом). Этот электропоезд также был оборудован дисковыми тормозами (рис. 7) и имел максимально допустимую скорость движения до 200 км/ч.
В 1981 г. на Рижском вагоностроительном заводе был начат выпуск скоростных трамваев с дисковыми тормозами.
В 2000 г. на Тихвинском заводе «Трансмаш» был изготовлен в единственном экземпляре первый опытный отечественный высокоскоростной электропоезд ЭС250 «Сокол» (рис. 8), оборудованный без-люлечными тележками и дисковыми тормозами. В ходе испытаний этого электропоезда летом 2001 г. впервые для моторвагонной тяги железных дорог России на участке Бологое — Тверь был поставлен рекорд скорости 236 км/ч. Из-за ряда конструктивных недостатков данный электропоезд не был допущен для работы с пассажирами, а после прекращения финансирования со стороны МПС РФ его испытания были прекращены.

С 2001 г. на направлении Москва — Санкт-Петербург стал обращаться скоростной пассажирский поезд локомотивной тяги «Невский экспресс», состоящий из пассажирских вагонов производства Тверского вагоностроительного завода (ТВЗ) с безлюлечными тележками, дисковыми тормозами и максимальной скоростью движения до 200 км/ч (рис. 9).
С 2009 г. по настоящее время на направлениях Москва — Санкт-Петербург и Москва — Нижний Новгород обращаются высокоскоростные электропоезда «Сапсан» (ЭВС1, ЭВС2) немецкого производства («Velaro-Rus»), также оборудованные дисковыми тормозами и имеющие максимальную скорость движения на железных дорогах России 250 км/ч (рис. 10).
С 2012 г. на железных дорогах ОАО «РЖД» в регулярной эксплуатации находятся скоростные электропоезда «Ласточка» Desiro-Rus как немецкого (ЭС1), так и совместного с Германией производства на заводе «Уральские локомотивы» (ЭС2 разных модификаций), также оборудованные дисковыми тормозами и имеющие максимальную скорость до 160 км/ч (рис. 11). Скоростные электропоезда
«Ласточка» эксплуатируются на Октябрьской, Московской, Северо-Кавказской, Горьковской, Свердловской, Северной, Юго-Восточной, Южно-Уральской, Куйбышевской и Калининградской дорогах. На некоторых участках Октябрьской и Северной железных дорог электропоезда «Ласточка» работают также и на неэлектрифицированных участках с тягой их тепловозами ТЭП70БС, оборудованными электроснабжением пассажирских вагонов.
С 2014 г. на Тверском вагоностроительном заводе организовано производство скоростных электропоездов ЭГ2Тв «Иволга» отечественной разработки с дисковыми тормозами и максимальной скоростью движения до 160 км/ч (рис. 12).
В 2014 г. для организации перевозок пассажиров с вокзалов Москвы до аэропортов компанией ООО «Аэроэкспресс» была закуплена у швейцарской компании Stadler Rail AG партия двухэтажных электропоездов серии 9LU2. Эти электропоезда также имеют максимальную скорость 160 км/ч и оборудованы дисковыми тормозами (рис. 13).
С 2014 г. на железных дорогах России (в том числе в международном сообщении Москва — Берлин) со скоростями до 200 км/ч эксплуатируются высокоскоростные поезда «Тальго-250» производства Испании, оборудованные дисковыми тормозами (рис. 14). Для испанских железных дорог высокоскоростные поезда «Тальго-250» поставляются в виде электропоездов моторвагонной тяги (с однокабинными электровозами по концам состава). Особенностью поездов «Тальго-250» при поставке их для российских железных дорог под брендом «Стриж» является приобретение лишь промежуточных пассажирских (и служебных концевых) вагонов локомотивной тяги.

Для вождения поездов «Стриж» на железных дорогах ОАО «РЖД» используются скоростные пассажирские электровозы двойного питания серии ЭП20 «Олимп» Новочеркасского электровозостроительного завода, которые также оборудованы дисковыми тормозами и выпускаются в исполнениях под конструкционные скорости 160 или 200 км/ч. В настоящее время по техническим причинам эксплуатация высокоскоростных поездов «Стриж» приостановлена.
В России поставщиком для ОАО «РЖД» серийных пассажирских вагонов локомотивной тяги (в том числе двухэтажных), оборудованных дисковыми тормозами и предназначенных для следования в скоростных пассажирских поездах локомотивной тяги со скоростями до 160 км/ч, еще с 1970-х годов является Тверской (ранее — Калининский) вагоностроительный завод (рис. 15). Особенностями конструкции таких вагонов является использование безлюлечных тележек с улучшенными динамическими характеристиками, повышающих плавность хода на высоких скоростях движения (рис. 16). Безлюлечные тележки на партии пассажирских вагонов, изготовленных для работы в составах скоростного фирменного поезда «Невский экспресс» с максимальной скоростью до 200 км/ч, помимо дисковых тормозов, были оборудованы также магнитно-рельсовыми тормозами (рис. 17).


Тележками аналогичной конструкции была оборудована партия пассажирских вагонов габарита RIC совместного производства ТВЗ и компании Siemens для железных дорог ОАО «РЖД» с использованием в международном сообщении (рис. 18). Эти вагоны в настоящее время используются и во внутреннем пассажирском сообщении на железных дорогах России.
За достаточно длительный период использования дисковых тормозов на железных дорогах СССР и России накоплен значительный опыт эксплуатации и ремонта такого вида тормозного оборудования, а на предприятиях тормозной промышленности — опыт его изготовления.
Эксплуатация подвижного состава прежних лет выпуска с дисковыми тормозами показала ряд существенных недостатков конструкции элементов фрикционной пары:
  • > спроектированная без соответствующих расчетных обоснований вентиляционная система тормозных дисков не обеспечивала эффективную теплоотдачу и создавала завышенное сопротивление движению поезда;
  • > тормозные диски имели низкую термоусталостную прочность;
  • > конструкция тормозных накладок не позволяла полностью использовать фрикционные качества композиционного материала.
Повышение скоростей движения пассажирских поездов на железных дорогах России до 160 — 200 км/ч поставило ряд новых проблем, для решения которых понадобилось проведение специальных исследований и поиски эффективных технических решений в конструкции дисковых тормозов.
К числу наиболее важных проблем относятся:
  • ♦ повышение коэффициента сцепления колес с рельсами при дисковом тормозе;
  • ♦ уменьшение влияния неблагоприятных атмосферных условий на работу дисковых тормозов;
  • ♦ создание тормозных накладок с высоким стабильным коэффициентом трения и большой износостойкостью;
  • ♦ разработка надежной и долговечной конструкции тормозных дисков, обеспечивающих эффективное рассеивание энергии.



Выполняемые научно-исследовательскими организациями и заводами транспортного машиностроения теоретические и экспериментальные исследования позволили найти пути решения некоторых проблем. В частности, установлено, что применение в определенной комбинации колодочного и дискового тормозов позволяет устранить понижение коэффициента сцепления, свойственное вагонам с дисковым тормозом. Для снижения вредного влияния неблагоприятных атмосферных условий на эффективность тормозов созданы специальные тормозные накладки с антиобледенительными свойствами.
Исходя из этого, представляется целесообразным дальнейшее проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по совершенствованию дисковых тормозов железнодорожного подвижного состава. В связи с этим продолжаются исследования, выбор параметров и совершенствование основ конструирования фрикционной пары дискового тормоза железнодорожного подвижного состава на базе имеющегося зарубежного и отечественного опыта эксплуатации дисковых тормозов.
В настоящее время остается актуальным проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по внедрению дисковых тормозов также и на грузовых вагонах в целях дальнейшего повышения скоростей движения грузовых поездов (которые в настоящее время ограничены в основном из-за недостатка тормозного нажатия). В первую очередь увеличение скоростей движения требуется для грузовых контейнерных поездов по Транссибу и БАМу в сообщении Дальний Восток (Китай) — Западная Европа, что обусловлено требованиями повышения конкурентоспособности в этом сегменте рынка грузовых перевозок.
Сегодня максимальная скорость движения контейнерных поездов составляет 90 км/ч. Приводимые на протяжении ряда лет работы по повышению скоростей движения контейнерных поездов на основе использования под платформами-контейнеровозами тележек пассажирского типа разных вариантов (тележки КВЗ-И2, аналогичные тележкам вагонов рефрижераторного подвижного состава, а также тележки, аналогичные тележкам прицепных вагонов электропоездов серий ЭД4М/ЭД9М) нельзя считать единственно верным направлением повышения скоростей движения грузовых поездов такого типа, так как при этом используются металлоемкие и морально устаревшие пассажирские тележки с архаичной, громоздкой и тяже
лой тормозной рычажной передачей (к тому же имеющие неудовлетворительную плавность хода на высоких скоростях движения).

Для организации текущих и деповских ремонтов платформ-контейнеровозов с такими тележками в грузовых вагонных ремонтных депо и на участках текущего отцепочного ремонта потребуется значительное увеличение номенклатуры запасных частей и изделий повышенной стоимости (в частности, буксовых узлов колесных пар, элементов рессорного подвешивания, гидравлических гасителей колебаний и др.), установка дополнительного оборудования и специальной оснастки.
В качестве альтернативы необходимо рассмотреть возможность оборудования грузовых вагонов (в первую очередь, платформ-контейнеровозов) упрощенным вариантом дискового тормоза. В настоящее время существуют два разных варианта расположения тормозных дисков — на оси колесной пары и на диске колеса колесной пары. Первый вариант используется на пассажирских вагонах локомотивной тяги и прицепных вагонах электропоездов с дисковыми тормозами (рис. 19), второй вариант используется в дисковых тормозах локомотивов (рис. 20) и моторных вагонов электропоездов (где это вызвано отсутствием места для тормозных дисков на осях колесных пар из-за размещения между колесными дисками тяговых электродвигателей и тяговых редукторов). В обоих вариантах тормозной блок дискового тормоза с клещевым механизмом крепится к раме тележки.
Вследствие особенностей конструкции трехэлементной грузовой тележки грузовых вагонов размещение тормозных дисков возможно как на оси колесной пары (с креплением клещевых механизмов дискового тормоза к надрессорной балке с обеих сторон), так и с размещением их на боковых поверхностях дисков колес колесных пар (и креплением клещевых механизмов к боковинам тележки).
В обоих вариантах возможно использование на тележках грузовых вагонов комбинации дискового тормоза совместно с существующим колодочным тормозом (после некоторых его конструктивных и технологических изменений). Такая комбинация, на наш взгляд, позволит не использовать в конструкции дискового тормоза грузовых вагонов конструктивно сложные и дорогие противогазные устройства.


Первый вариант, возможно, потребует усиления (с некоторыми изменениями конструкции) осей колесных пар в сечениях установки тормозных дисков, а также усиления надрессорной балки тележки. Второй вариант потребует усиления дисков вагонных колес и боковых рам тележек (с некоторыми изменениями их конструкции). Указанные возможные усиления осей и дисков колес колесных пар (а также боковых рам тележек) необходимы в целях повышения их прочности на разрыв вследствие появления дополнительных сил, действующих на узлы ходовых частей вагона в разных направлениях при использовании дисковых тормозов для снижения скорости движения или остановки поезда.
Применение дисковых тормозов на грузовых вагонах позволит снять ограничения скорости движения грузовых поездов по нехватке тормозного нажатия и повысить скорости их движения (в первую очередь, контейнерных поездов) до 100 — 120 км/ч при сохранении трехэлементной грузовой тележки с удовлетворительной динамикой хода на участках и направлениях ОАО «РЖД» с хорошим техническим состоянием железнодорожного пути.
В статье использованы фото из открытых источников сети Интернет, А.В. Молчанова

Библиография
1. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог, 1845 — 1955. М.: Транспорт, 1995.564 с.
2. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог 1956 — 1975. М.: Транспорт, 1999.444 с.
3. Лукин В.В., Анисимов П.С., Федосеев Ю.П. Вагоны. Общий курс : учебник для вузов. М.: Маршрут, 2004.424 с.
4. Пастухов И.Ф., Лукин В.В., Жуков Н.И. Вагоны : учебник / М.: Транспорт, 1988.280 с.
5. Турков, А.И. Исследование, выбор параметров и разработка основ конструирования фрикционной пары дискового тормоза железнодорожного подвижного состава : диссертация на соискание ученой степени доктора техн, наук : 05.05.01 / ХабИИЖТ. Хабаровск, 1982.349 с.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
[03-2022] Перспективы применения контактно-аккумуляторных поездов в России Admin xx2 0 27.11.2022 07:54
[01-2022] Новые технологии в тяговом подвижном составе. Микропроцессорная трансформация Admin xx2 0 20.11.2022 07:13
[01-2019] Перспективы применения топливных элементов на подвижном составе Admin xx2 0 15.03.2019 07:12
=Дорожный приказ= № 304/Н - Об утверждении мест проверки тормозов в пути следования и порядка применения отдельных требований Инструкции по эксплуатации тормозов Admin Документы МЖД 1 18.09.2018 22:10
Транссиб: история и перспективы развития Admin xx2 0 24.08.2011 20:42

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
Ласточка, локо0522, ep20, метрополитен, Сапсан


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 16:52.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4