پایان نامه شبيه سازي ديناميكي شيرترمز اتوماتيک لكوموتيو

مقدمه :

اين گزارش به تشريح عملكرد سوپاپ ترمز اتوماتيك به منظور شبيه سازي و تحليل رفتار ديناميكي شير مي پردازد . هدف اصلي از تحليل ، تعيين فشار دبي خروجي از شير پر بر حسب زمان در وضعيتهاي تلف كاري آن مي باشد . بدين منظور لازم است تا ابتدا تشريح دقيقي از عملكرد و وضعيت سيستم ارائه گردد ، تا بر پايه آن بتوان مقادير ورودي و خروجي را به هم مرتبط نمود . لذا لازم است تا ابعاد و اندازه هاي شير اعم از اندازه مقاطع و حجم ها ، و نيز ساير مشخصات شير ، نظير ثابت فنرهاي تعيين گردد .

بر اساس آنچه ذكر شد در اين گزارش ابتدا به بررسي مدار كلي شير ترمز اتوماتيك و جايگاه اين شير در ارتباط با ساير اجزا ترمز مي پردازيم .  سپس مسير و جريان هوا در ادامه شرحي بر عملكرد اجزا تشكيل دهنده ترمز اتوماتيك ارائه مي گردد . در پايان ابعاد و اندازه هاي شير ارائه مي گردد .

علاوه بر اين ، ترجمه متن اصلي ير ترمز اتوماتيك ارائه شده از طرف كارخانه سازنده (شركت وابكو) ، ضميمه گرديده است .

• مروري نحوة عملكرد سيستم ترمز اتوماتيك

ترمز به عنوان كنترل كننده سرعت در قطار ، اصلي ترين ركن ترددايمن مي باشد .  بنابراين  نخستين اولويت در طراحي اين سيستم ، بالا بودن ايمني ، حتي به ازاي هزينه بالا و  استفاده از روشهاي غير معمول ، مي باشد .

به همين منظور ترمز قطار به نحوي طراحي گرديده كه بر خلاف سيستمهاي رايج ، كاهش شار لوله ترمز ، باعث عمل ترمز گيري مي شود . اين امر خصوصاٌ در موقع گسيختگي قطار حائز اهميت است و باعث خواهد شد تا در موقع گسيختگي قطار كاهش خوبخودي در لوله ترمز روي داده و قطار به طور خودكار ترمز بگيرد .

به طور مختصر مكانيزم مدار ترمز و جايگاه سوپاپ ترمز اتوماتيك در آن را مي توان اينگونه بيان نمود :

موتور قطار مستقيماٌ در ارتباط با كمپرسوري است كه مي تواندهواي متراكم با فشار حدود 14.Psi توليد مي نمايد .  هواي فشرده پس از ذخيره شدن در مخزن اصلي عيور از لوله ها و صافي ها وارد سوپاپ ترمزاتوماتيك (يا شش دنده ) مي گردد و طي پروسي تبديل به هواي با فشار حدود 70Psi مي شود و از آن پس ، اين فشار تنظيم شده وارد ولوله اي به نام لوله اصلي brake pipe) يا لوله ترمز ) مي گردد . اين لوله در سرتاسر قطار امتداددارد و توسط لوله هاي لاستيكي بين واگن ها ارتباط آنهابا يكديگر و نيز لوله اصلي لكومتيو برقرار مي شود.

حال هنگامي كه فشار در اين لوله از مقدار 70Psi  كاهش يابد ، عمل ترمز در سرتاسر قطار صورت مي گيرد . توسط قسمتهاي مختلفي امكان كاهش فشار وجود دارد. دستگاه شش دنده يكي از تجهيزاتي است كه توسط راننده اين كاهش فشار را در لوله اصلي ايجاد مي كند .  و يا سيستمهاي ايمني موجود در مواقعي كه راننده هوشيار نباشد ، از سرعت مجاز تخطي نمايد ، بدون توجه وارد ايستگاه شود و … مي تواند كاهش فشار را ايجاد نمايد . همچنين چنانچه ذكر شد در موقع گسيختگي، به علت پارگي لوله هاي لاستيكي بين واگنها فشار خود به خود كاهش مي يابد . اين گاهش فشار توسط سوپاپهايي در لكومتيو و نيز در واگنهاي حس مي شود و ترمز گرفته مي شود .

در لكومتيو سوپاپ كنترل ولو 26-D و در واگنها انواع سوپاپ سه قلو نسبت به كاهش فشار لوله اصلي حساس مي باشند و پس از احساس كاهش فشار به وجود آمده (پس از يك وقفه زماني به منظور همزمان كردن ترمز همه واگنها) ، به تناسب كاهش فشار به سيلندر هاي ترمز دستور ترمز  را مي دهند .

2-تحليل حالتهاي مختلف سوپاپ ترمز اتوماتيك

2-1- حالت هواگيري (Release)

در اين حالت هواي توليد شده توسط كمپرسور پس ازعبور از مخازن هوا از طريق لوله 30 وارد پايه دستگاه شش دنده مي شود.  اين هوا به منزله خط تغذيه اصلي قسمتهاي مختلف دستگاه شش دنده مي‌باشد . همانطور كه در شكل 2-1 مشاهده مي شود اين هوا كه با رنگ قرمز مشخص گرديده در داخل پايه شش دنده به چندين قسمت تقسيم مي شود و به قسمتهاي مختلفي هدايت مي گرد ، در ضمن در داخل خود دستگاه شش دنده نيز اين  هوا جهت امكان صدور فرمانهاي مختلف و يا عملكرد هر يك از المانها وارد قسمتهاي مختلفي چون سوپاپ لغو ترمز جريمه ،  شير خروسكي ، رگلاتور و سوپاپ تغذيه اصلي و قسمتهاي ديگري كه در شكل مشاهده مي شود مي گردد .

در داخل پايه شش دنده يكي از انشعابات اين هوا وارد دستگاه سه دنده مي شود وديگري به لوله اي مي رود كه به سوپاپ H-5 منتهي مي شود ، شاخه ديگر آن كه به طور مستقيم وارد شش دنده مي شود ، به طور مستقيم به رگلاتور  (R) مي‌رود كه در اين قسمت هواي 140psi پس از ورود به داخل رگلاتور و با چرخاندن دسته تنظيم (A) ، نشيمنگاه R از جايگاه خود به سمت چپ حركت كرده و اجازه عبور هواي مخزن اصلي را به سمت چپ خود مي دهد (شكل 2.2) هواي سبز رنگ داراي فشار كمتري نسبت به هواي مخزن اصلي مي باشد و مقدار آن بسته به تنظيم دستي فشار فنر RS دارد ( اين فشار معمولاٌ 70psi تنظيم مي شود . )‌  

شكل 2-1- مسير هواي مخزن اصلي در سوپاپ ترمز اتوماتيك

شكل 2-2-سوپاپ ترمز اتوماتيك در وضعيت هواگيري – هواگيري مخزن تعادل

اين هوا پس از جاري شدن در مدخل  منتهي به لوله اي مي شود كه در نهايت به لوله اي منتقل مي شود كه در نهايت به شير قطع و وصل مخزن تعادل (شير E ) مي رسد .  حال در اين قسمت مجبور به توضيح چگونگي عبور هوا از اين  شير مي باشيم.

در حالت فعلي كه در شكل 2-2 نشان داده شده شير خروسكي (شير C ) در وضعيت باري قرار دارد و يكي از انشعابات هواي مخزن اصلي كه وارد خودشش دنده گردييده پس از عبور از لوله اي كه ما بين دو سوپاپ لغو ترمز جريمه (S) و سوپاپ اضطراري (EM) مي باشد ، وارد قسمت انتهايي سوپاپ لغو ترمز جريمه مي شود كه از آنجا نيز وارد لوله اي مي گردد كه در نهايت با شماره 3 از پايه شش دنده خارج مي گردد اما اين لوله  قبل از خروج از پايه با يك مسير انحرافي در سمت راست خود به اسپول شير خروسكي  (( C  وارد شده و پس از يك چرخش در داخل اسپول اين شير به قسمت زيرين قطع و وصل مخرن تعادل هدايت مي گردد .  (سوپاپ (E  و حال به بحث قبل خود مي رسيم .  زماني كه شير قطع و وصل مخرن تعادل باز شود هواي خارج شده از دهانه O1  رگلاتور از اين شير گذشته و وارد پايه شش دنده مي شود و  از آنجا با شماره 15 از پايه خارج شده و به سمت سوپاپ P2A مي رود كه پس از آن كه يك چرخش در داخل سوپاپ P2A نمود ، باشماره 5 ( هواي آبي رنگ ) از P2A خارج شده و در برگشت خود پس از پر كردن مخزني به نام مخزن تعادل با حجم 220  اينچ مكعب با شماره 5 وارد پايه شش دنده مي گردد اين لوله مستقيماٌ فشار هواي 70psi را به پشت ديافراگم بزرگ L مربوط به سوپاپ رله ولو مي رساند .

در اين حالت فشار هواي پشت ديافراگم L باعث حركت ديافراگم و ساقه متصل به آن  به سمت جلو مي شود ، كه با حركت به سمت جلو اين ساقه ، شير تغذيه لوله اصلي (شيرP (  باز مي شود ، و اجازه مي دهد تا هواي مخزن اصلي به سمت چپ اين سوپاپ راه پيدا كند (هواي زرد رنگ شكل 2-3) .  فشار اين هوا دقيقاٌ برابر فشار هواي پشت ديافراگم مي باشد چون زماني  كه فشار هواي زرد رنگ نيز به 70Psi برسد از طريق مسير انحرافي كه به جلو ديافراگم بزرگ L منتهي مي شود ديافراگم و ساقه متصل به آن به حالت تعادل در آمده و در نتيچه سوپاپ تغذيه بشته مي شود . ( اين هواي زرد رنگ همان هواي لوله اصلي است كه فرمان ترمز شش دنده از طريق آن صادر مي شود. ) هواي تنظيم شده توسط اين قسمت از شش دنده ( رله ولول و سوپاپ تغذيه اصلي ) پس از خروج از اين قسمت وارد قسمت جلويي سوپاپ قطع ووصل لوله اصلي (BC) مي شود، پس از عقب راندن آن از خروجي اين سوپاپ جاري شده و سپس وارد محفظه سوپاپ ونت ولو (V) مي گردد ، و پس از يك چرخش حول اين سوپاپ از دهانه خروجي آن  راهي به قسمت پايه شش دنده و پس از آن وارد لوله شماره 1 مي گردد. از اين فشار پس از آنكه در قسمتهايي از لكومتيو منتشر گرديد از طريق لوله هاي لاستيكي به لوله هاي اصلي واگنهاي قطار منتقل مي شود .

پایان نامه شبيه سازي ديناميكي شيرترمز اتوماتيک لكوموتيو