شبیه سازی دینامیكی شیرترمز اتوماتیك لكوموتیو ( راه آهن )
مقدمه :
این گزارش به تشریح عملكرد سوپاپ ترمز اتوماتیك به منظور شبیه سازی و تحلیل رفتار دینامیكی شیر می پردازد . هدف اصلی از تحلیل ، تعیین فشار دبی خروجی از شیر پر بر حسب زمان در وضعیتهای تلف كاری آن می باشد . بدین منظور لازم است تا ابتدا تشریح دقیقی از عملكرد و وضعیت سیستم ارائه گردد ، تا بر پایه آن بتوان مقادیر ورودی و خروجی را به هم مرتبط نمود . لذا لازم است تا ابعاد و اندازه های شیر اعم از اندازه مقاطع و حجم ها ، و نیز سایر مشخصات شیر ، نظیر ثابت فنرهای تعیین گردد .
بر اساس آنچه ذكر شد در این گزارش ابتدا به بررسی مدار كلی شیر ترمز اتوماتیك و جایگاه این شیر در ارتباط با سایر اجزا ترمز می پردازیم . سپس مسیر و جریان هوا در ادامه شرحی بر عملكرد اجزا تشكیل دهنده ترمز اتوماتیك ارائه می گردد . در پایان ابعاد و اندازه های شیر ارائه می گردد .
علاوه بر این ، ترجمه متن اصلی یر ترمز اتوماتیك ارائه شده از طرف كارخانه سازنده (شركت وابكو) ، ضمیمه گردیده است .
1- مروری نحوة عملكرد سیستم ترمز اتوماتیك
ترمز به عنوان كنترل كننده سرعت در قطار ، اصلی ترین ركن ترددایمن می باشد . بنابراین نخستین اولویت در طراحی این سیستم ، بالا بودن ایمنی ، حتی به ازای هزینه بالا و استفاده از روشهای غیر معمول ، می باشد .
به همین منظور ترمز قطار به نحوی طراحی گردیده كه بر خلاف سیستمهای رایج ، كاهش شار لوله ترمز ، باعث عمل ترمز گیری می شود . این امر خصوصاٌ در موقع گسیختگی قطار حائز اهمیت است و باعث خواهد شد تا در موقع گسیختگی قطار كاهش خوبخودی در لوله ترمز روی داده و قطار به طور خودكار ترمز بگیرد .
به طور مختصر مكانیزم مدار ترمز و جایگاه سوپاپ ترمز اتوماتیك در آن را می توان اینگونه بیان نمود :
موتور قطار مستقیماٌ در ارتباط با كمپرسوری است كه می تواندهوای متراكم با فشار حدود 14.Psi تولید می نماید . هوای فشرده پس از ذخیره شدن در مخزن اصلی عیور از لوله ها و صافی ها وارد سوپاپ ترمزاتوماتیك (یا شش دنده ) می گردد و طی پروسی تبدیل به هوای با فشار حدود 70Psi می شود و از آن پس ، این فشار تنظیم شده وارد ولوله ای به نام لوله اصلی brake pipe) یا لوله ترمز ) می گردد . این لوله در سرتاسر قطار امتداددارد و توسط لوله های لاستیكی بین واگن ها ارتباط آنهابا یكدیگر و نیز لوله اصلی لكومتیو برقرار می شود.
حال هنگامی كه فشار در این لوله از مقدار 70Psi كاهش یابد ، عمل ترمز در سرتاسر قطار صورت می گیرد . توسط قسمتهای مختلفی امكان كاهش فشار وجود دارد. دستگاه شش دنده یكی از تجهیزاتی است كه توسط راننده این كاهش فشار را در لوله اصلی ایجاد می كند . و یا سیستمهای ایمنی موجود در مواقعی كه راننده هوشیار نباشد ، از سرعت مجاز تخطی نماید ، بدون توجه وارد ایستگاه شود و ... می تواند كاهش فشار را ایجاد نماید . همچنین چنانچه ذكر شد در موقع گسیختگی، به علت پارگی لوله های لاستیكی بین واگنها فشار خود به خود كاهش می یابد . این گاهش فشار توسط سوپاپهایی در لكومتیو و نیز در واگنهای حس می شود و ترمز گرفته می شود .
در لكومتیو سوپاپ كنترل ولو 26-D و در واگنها انواع سوپاپ سه قلو نسبت به كاهش فشار لوله اصلی حساس می باشند و پس از احساس كاهش فشار به وجود آمده (پس از یك وقفه زمانی به منظور همزمان كردن ترمز همه واگنها) ، به تناسب كاهش فشار به سیلندر های ترمز دستور ترمز را می دهند .
2-تحلیل حالتهای مختلف سوپاپ ترمز اتوماتیك
2-1- حالت هواگیری (Release)
در این حالت هوای تولید شده توسط كمپرسور پس ازعبور از مخازن هوا از طریق لوله 30 وارد پایه دستگاه شش دنده می شود. این هوا به منزله خط تغذیه اصلی قسمتهای مختلف دستگاه شش دنده می‌باشد . همانطور كه در شكل 2-1 مشاهده می شود این هوا كه با رنگ قرمز مشخص گردیده در داخل پایه شش دنده به چندین قسمت تقسیم می شود و به قسمتهای مختلفی هدایت می گرد ، در ضمن در داخل خود دستگاه شش دنده نیز این هوا جهت امكان صدور فرمانهای مختلف و یا عملكرد هر یك از المانها وارد قسمتهای مختلفی چون سوپاپ لغو ترمز جریمه ، شیر خروسكی ، رگلاتور و سوپاپ تغذیه اصلی و قسمتهای دیگری كه در شكل مشاهده می شود می گردد .
در داخل پایه شش دنده یكی از انشعابات این هوا وارد دستگاه سه دنده می شود ودیگری به لوله ای می رود كه به سوپاپ H-5 منتهی می شود ، شاخه دیگر آن كه به طور مستقیم وارد شش دنده می شود ، به طور مستقیم به رگلاتور (R) می‌رود كه در این قسمت هوای 140psi پس از ورود به داخل رگلاتور و با چرخاندن دسته تنظیم (A) ، نشیمنگاه R از جایگاه خود به سمت چپ حركت كرده و اجازه عبور هوای مخزن اصلی را به سمت چپ خود می دهد (شكل 2.2) هوای سبز رنگ دارای فشار كمتری نسبت به هوای مخزن اصلی می باشد و مقدار آن بسته به تنظیم دستی فشار فنر RS دارد ( این فشار معمولاٌ 70psi تنظیم می شود . )