Тормозная система для подвижного состава на основе преобразования кинетической энергии подвижной единицы
30
сентября
2020
|
Созданием принципиально новых тормозных систем для железнодорожного транспорта в мире и в нашей стране занимались многие фирмы, компании и отраслевые институты. Практически все данные исследования были направлены на разработку пневматических фрикционных тормозов, управление которыми осуществляется с помощью тормозной пневматической магистрали или электрическим сигналом. В последние 15 — 20 лет для управления тормозами стали активно использоваться микропроцессорные системы, которые значительно облегчают работу машиниста и повышают безопасность движения на железнодорожном транспорте. На локомотивах также нашло применение электродинамическое (реостатное и рекуперативное) торможение. Однако для торможения состава исполнительным механизмом торможения является фрикционная пара трения «колесо-тормозная колодка» или тормозной диск, расположенный на оси, и тормозная накладка, расположенная на клещевом механизме. Для выполнения функции торможения к фрикционной паре должно быть подведено довольно большое количество энергии (например, от компрессора или другого источника энергии). При этом вся затраченная энергия в конце всех ее преобразований превращается в тепловую. Многие годы различными фирмами и институтами велись работы по отказу от фрикционной пары трения при торможении. К ним можно отнести вращающийся вихретоковый тормоз (ВВТ) для железнодорожного транспорта [1], впервые разработанный отделением автотормозного хозяйства ВНИИЖТа совместно с кафедрой электрических машин МЭИ в 1980 г. Позднее в 1986 г. подобной разработкой занялось проектное бюро высокоскоростного движения DB (Германия). Принцип работы ВВТ тот же, что и в линейном исполнении. При вращении колесной пары с высокой частотой ротор вращается параллельно магнитам, которые расположены в корпусе с чередованием северного и южного полюсов. Между магнитами и ротором возникают вихревые токи, которые создают силы, направленные против вращения ротора. За счет этого колесная пара начинает тормозить. Вихретоковый тормоз может быть выполнен также в линейном исполнении — линейный вихретоковый тормоз (ЛВТ). Стоит отметить, что в ЛВТ роль элемента, выделяющего тепло, играет рельс. В ВВТ таким элементом является ротор. Корпус может крепиться к раме тележки или размещаться на колесной паре. В последнем случае необходимо исключить возможность его проворачивания путем установки подшипников. Проведенные во ВНИИЖТе испытания показали, что максимальный тормозной момент возникает при частотах вращения в диапазоне 200 — 400 об/мин. При длительном торможении диск нагревается до 600 °С, что приводит к снижению тормозного момента примерно на 30 %, однако тормозное усилие при этом все равно остается достаточно высоким и составляет 1000 — 1100 кгс [2]. Мощность питания тормоза составляет 3 — 4 кВт. Поскольку внешняя тормозная сила у ВВТ реализуется в точках контакта колес с рельсами, то ему (в отличие от ЛВТ) присуще ограничение по сцеплению. Также вихретоковые тормоза более экономичны и экологичны, чем фрикционные. Многие годы различными учеными и практиками обсуждается вопрос использования огромной кинетической энергии, которой обладает движущаяся единица (вагон, локомотив, поезд и т.п.) рельсового транспорта. Однако практическая реализация использования кинетической энергии подвижной единицы в железнодорожном транспорте в настоящее время отсутствует.   Развитие технологий в области создания постоянных магнитов открывает новые пути развития железнодорожного транспорта. Далее (подробнее читайте в статье в формате PDF) приводятся теоретические исследования применения генераторов на постоянных магнитах без магнитопровода. В настоящее время такие генераторы нашли широкое применение в ветроэнергетике. Они обладают рядом параметров, которые позволяют применить их для торможения подвижного состава железнодорожного транспорта. |
Вернуться в Архив новостей