СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛОКОМОТИВА

Предполагаемая полезная модель относится к испытательной технике для транспортного машиностроения, преимущественно к приборам контроля и предназначено для проверки состояния пневматического оборудования локомотивов.
Стенды или устройства, предназначенные для диагностирования пневматических тормозов локомотивов и поезда в целом должны соответствовать требованиям к контролю, определяемому соответствующими инструкциями (Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277, 2002 г.). Данный документ предусматривает тестирование пневматических магистралей и отдельных элементов в различных состояниях, достигаемых переключением положений крана машиниста или других устройств пневматической тормозной системы локомотива. Здесь же приводится и способ проверки плотности тормозной сети поезда по расходу сжатого воздуха на утечки из пневматических сетей, который определяется по времени снижения давления в главных резервуарах на величину перепада давления в 0,5 кгс/см и полученный результат сравнивается с наименьшим допустимым временем снижения давления в зависимости объема главных резервуаров и числа осей в составе, приведенным в соответствующей таблице Инструкции. При этом устанавливается использование дроссельных отверстий для проверки плотности уравнительного резервуара и времени ликвидации сверхзарядного давления.
Известно устройство для контроля тормозной сети подвижного состава (пат RU №2249515, кл. В60Т 17/22, от 2003.02.07), содержащее пневматическую часть в виде датчика перепада давления в главном резервуаре локомотива, выходом включенного в цепь управления компрессора локомотива, и блок управления и обработки данных в виде реле повторителя с входом, включенным в эту же цепь и выходом, управляющим переключением электрических цепей управления компрессором (измеритель времени понижения давления, блок памяти с элементом сравнения для показателя плотности, задатчики нормативного расхода воздуха, временных интервалов и счетчик импульсов) выводом данных на соответствующие цифровые индикаторы показателя плотности и производительности компрессора. Указанное приспособление предназначено для установки на локомотиве.
Недостатком известного устройства является его ограниченная функциональность, направленная только на определение показателей плотности, производительности
1
2
1
2
1
2
1/2
компрессора по величине расхода сжатого воздуха, так как используемая элементная база не дает возможности охватить максимальное количества параметров контроля и проведения автоматизации измерений в условиях депо. Объем главных резервуаров используются при расчетах указанных параметров в качестве известного (паспортного), что может не соответствовать истинному состоянию этих резервуаров. Известен переносный стенд проверки тормозной системы локомотива (УПТЛ, 1994 г. http://www.inergo.ru/catalog/, найдено 10.01.2007.), взятый нами в качестве наиболее близкого технического решения и содержащий пневматическую часть с измерителями давления, подсоединяемых соединительными рукавами к магистралям локомотива. Устройство служит для определения: проходимости магистралей локомотива, объема главных резервуаров, производительности компрессоров и уровней давления в сети для их включения. Пневматические переключатели в ручном режиме управляют дросселями разного диаметра, расположенными в головках, для имитации подключения поезда определенной длины с нормативным расходом сжатого воздуха. Объем главных резервуаров определяется по стандартной формуле определения времени истечения t=V*F(p, p,)/μ*d*Т через дроссельное отверстие, где V - объем резервуара; t - время перетекания воздуха из одного объема в другой; μ - коэффициент расхода воздуха; Т - абсолютная температура воздуха; F(p, p,) - некоторая функция, зависящая от переменных давлений p и р, d - диаметр отверстия (Пневматические расчеты тормозных приборов. МТЗ. СКБ по тормозостроению. М., 1958. 56 с.) и сравнивается с экспериментальным (табличным) временем, характерным для определенной величины объема резервуара. В вышеназванном источнике предлагается использование для расчетов поправочного температурного множителя и представление давления в абсолютных величинах. Однако, при реализации УПТЛ эти положения не были учтены. Кроме того, в методику заложены большие времена ожидания для выравнивания давления в пневматических сетях.
Основной недостаток устройства заключается в большой трудоемкости при проведении испытаний из-за отсутствия приборов автоматического управления. Кроме того, устройство имеет узкий диапазон измеряемых характеристик, что не вполне соответствует требованиям по точности, объективности контроля изложенным в Инструкции.
Вышеназванное устройство реализует часть способа состоящего в измерении времени понижения давления воздуха в главных резервуарах локомотива при отключенной от локомотива тормозной сети состава за счет утечек воздуха через неплотности и времени понижения давления воздуха за счет неплотностей при подключенной к локомотиву
тормозной сети состава. После чего измеряют время понижения давления при добавлении к расходу воздуха через неплотности нормированного расхода воздуха через калиброванное отверстие из питательной сети локомотива и с учетом эталонной величины выполняют приведение измеренных времен (А.с. №13 82704, В60Т 17/22, G01М 17/00 от 20.11.86). Кроме того, известен способ определения объема путем создания в ней избыточного начального давления, измерения падения давления в заданный интервал времени ΔРнк=t*f/c*V, выполнения в емкости калиброванного отверстия, повторного создания избыточного начального давления и измерения падения давления в заданный интервал времени ΔРн=t/c*(f+fк)/V, после чего объем вычисляют по формуле V=-t*fк/c*ΔPнк-ΔРн, где V - объем емкости; С - коэффициент истечения, fк - площадь калиброванного отверстия; ΔРн - падение давления при первом измерении; ΔРнк - падение давления при повторном измерении; t - заданный интервал времени падения давления (А.с. №1136021, кл. С01F 17/00, от 17.05.83). Коэффициент истечения с для емкостей может быть первоначально определен расчетным путем (например в виде: С=m*/Еεt*fк*(ρΔР)1/2, m - массовый расход газа, Е - коэффициент скорости входа; ε - коэффициент расширения; ρ - плотность газа, согласно ГОСТ 8.563.1-97) или экспериментально на эталонной емкости.
Полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей диагностирования тормозной системы локомотива, повышение точности измеряемых характеристик и уровня автоматизации выполнения измерений.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного изобретения, заключается в увеличении производительности за счет автоматического выявления негерметичных элементов с большой величиной утечек газа в соответствии с заданной программой тестирования и их приведения к норме впоследствии.
Расширенная функциональность достигается использованием стенда содержащего пневматическую часть с измерителями давления и переключателями, в котором согласно изобретению пневматическая часть включает ряд электропневматических клапанов с дросселями разного диаметра для подключения магистралей локомотива, установленную эталонную емкость, датчик температуры и абсолютного давления на общем участке пневматической цепи, а блок управления выполняет запрограммированный алгоритм операций контроля питательной магистрали, тормозной магистрали, магистрали вспомогательного тормоза и отдельных элементов в режиме речевого диалога с оператором.
Функциональная схема предлагаемого стенда для испытания тормозной оборудования, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1.
Пневматическую часть стенда содержит датчик давления 1 для каждой измеряемой магистрали локомотива, электропневматические клапаны 2, манометр абсолютного давления 3, датчик температуры 4, соединительные рукава 5 подсоединяют соответствующую магистраль локомотива: питательную магистраль 6, тормозную магистраль 7 и магистраль вспомогательного тормоза 8 с подключенными к ним краном машиниста 9, краном вспомогательного тормоза 10, блокировочное устройство 11, вспомогательный резервуар 12, главный резервуар 13, уравнительный резервуар 14, эталонный резервуар 15, воздухораспределитель 16 и запасной резервуар 17. Электропневматические клапаны 2 одним из выходов сообщаются с атмосферой Ат. Вышеуказанные емкости и пневматические приборы сообщены трубопроводами стандартного сечения, которые естественно имеют определенный объем. Программа тестирования блока управления и обработки данных блока управления (не показан), предусматривает использование передач голосовых команд оператору в соответствии с заложенной программой испытания согласно вышеназванной Инструкции и допускает проверку как отдельных магистралей, так испытание парами. Оператор выполняет речевые команды по переключению кранов в соответствующее положение в соответствии с алгоритмом проверки. Использование речевых команд по радио освобождает оператора для ручного переключения кранов управления пневматической системой в соответствии с заложенной программой.
Испытания тормозного оборудования локомотива с помощью стенда проводятся следующим образом.
В положении, представленном на фиг.1, магистрали локомотива подсоединяются оператором после включения программы испытаний и получения соответствующей речевой команды по радио рукавами к стенду испытания. После открытия концевых кранов система заряжается до требуемого давления от компрессора, после чего он отсоединяется (отключается). Производится проверка плотности тормозного оборудования локомотива по времени изменения давления датчиком давления 1 на некоторую величину.
Затем полученные данные программой блока контроля и управления сравниваются с временем для эталонной сети локомотива с нормированными утечками воздуха. Дополнительно оценивается скорость изменения давления. При отклонении от заданных параметров в худшую сторону автоматически производится последовательная проверка плотностей отдельных магистралей путем перекрытия соответствующих вентилей 2 и определяется несоответствующая по нормативам плотности.
Все остальные параметры оцениваются при создании утечек из тормозной магистрали локомотива при использовании дроссельных отверстий Ат, соответствующих расходу воздуха на питание тормозной сети состава. При выполнении проверки соответствия фактического объема резервуаров имеющимся паспортным характеристикам для заданного времени измерения фиксируется изменения давления при отсутствии калиброванного отверстия и вычисляется скорость изменения давления. Затем при тех же начальных условиях включается отверстие и снова фиксируется изменение давления после установления ранее рассчитанной скорости изменения давления. С учетом предварительно определенного на эталонной емкости коэффициента истечения по одной из представленных формул рассчитывается объем заданной емкости. Для исключения неточности вносимой объемом подводящих трубопроводов определяется аналогичным образом указанный объем при использовании соответствующих калиброванных отверстий и вычитается из ранее определенной величины. Данные заносятся в память стенда.
Стенд определяет и хранит в памяти такие параметры тормозного оборудования локомотива:
а) давления: максимальное и минимальное давление в главных резервуарах, ступеней торможения крана вспомогательного тормоза, поездное крана машиниста, завышение после ступени торможения.
б) времена: наполнения тормозной магистрали, ликвидации сверхзарядного давления, наполнения и время выпуска воздуха из магистрали вспомогательного тормоза краном вспомогательного тормоза;
в) производительность компрессоров;
г) чувствительность питания крана машиниста;
д) темп служебной, медленной и экстренной разрядки тормозной магистрали;
з) напряжение управления ЭПТ;
Стенд определяет также проходимости: тормозной и питательной магистралей, крана машиниста, блокировочного устройства и крана вспомогательного тормоза.
В программу работы стенда заложено определение сопротивления магистрали вспомогательного тормоза, величины изменения поездного давления при изменении давления в питательной сети от минимального до максимального.
Автоматический анализ вышеуказанных параметров позволяет однозначно определить пригодность к эксплуатации следующих узлов тормозной системы локомотива: компрессоров, регулятора давления, крана машиниста, источника питания ЭПТ и/или контроллера крана машиниста, крана вспомогательного тормоза, блокировочного
устройства, воздухораспределителя, соединительных рукавов и/или воздухопроводной сети.
Стенд позволяет в полуавтоматическом режиме проводить испытания пневматического тормозного оборудования локомотивов, определения его технических характеристик и создания архива испытаний для диагностики неисправностей при измеряемом диапазоне давления от 0 до 1 МПа и погрешности измерений +0,006 МПа при выходе из депо. Регулярная проверка локомотивов при помощи стенда дает возможность прогнозировать техническое состояние оборудования.
Придание стенду дополнительной функции расчета показателя объема имеющихся в системе емкостей с учетом объемов подводящих трубопроводов и условий фиксации измеряемых величин также способствует расширению технических возможностей устройства. На заявляемое техническое решение разработана техническая документация и начат мелкосерийный выпуск устройства.