учебное пособие

-111-

Действительная сила нажатия на одну колодку определяется по формуле:

где m – число тормозных колодок, на которые действует усилие от одного тормозного цилиндра, m = 8 (для грузового четырехосного вагона);

dц – диаметр тормозного цилиндра, dц = 0,356 м (для четырехосного вагона), dц = 0,400 м (для 8-миосного); ηц – КПД тормозного цилиндра, ηц =0,98; ηп – КПД рычажной передачи (для передачи с одним

тормозным цилиндром 4-хосного грузового вагона

ηп = 0,95);

n – передаточное число рычажной передачи (см.

табл.6.2);

рц – расчётное давление воздуха в тормозном цилиндре, рц = 400/450 кПа, (в числителе – для определения эффективности тормоза, в знаменателе – для проверки возможности юза, оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар).

-112-

Таблица 6.2 – Передаточные числа вагонов, указанные в соответствии с учебным пособием «Расчет и проектирование пневматической и механической частей тормозов вагонов / под ред. П.С. Анисимова – М.: Маршрут, 2005. – 248 с.»

Величина действительной силы нажатия колодок К проверяется по допускаемому удельному давлению q колодки на колесо:

где Fтр – площадь трения колодки, принимается для стандартных чугунных колодок равной 0,0305 м2, для композиционных – 0,0290 м2;

-113-

[q] – допускаемое удельное давление колодки на колесо, для чугунных колодок – 1300 кПа, для композиционных – 900 кПа.

Необходимое количество тормозных колодок при проверке эффективности тормозной системы рекомендуется определять, исходя из мощности, приходящейся на одну колодку при экстренном торможении:

где q0 – осевая нагрузка вагона, q0 = 21т · 9,81 м/с2 = 206 кН; v0 – начальная скорость торможения, v0 = 25 м/с;

ST – расчётный тормозной путь вагона, ST = 1200 м;

m – число колодок, воздействующих на колесную пару, для грузового вагона m = 2;

[N] – предельно допускаемая мощность, приходящаяся на одну колодку при экстренном торможении, рекомендуется принимать [N] = 70 кВт для композиционных и [N] = 40 кВт для чугунных тормозных колодок.

Величина расчетного коэффициента нажатия тормозных колодок должна проверяться на возможность возникновения юза при всех режимах торможения, максимальных расчетных давлениях и минимально

-114-

допускаемой для соответствующего режима торможения нагрузке на ось. При неравномерном распределении вертикальной нагрузки на тележки проверка юза производится для наименее нагруженной тележки.

Условия отсутствия юза:

где [ψк] – расчётный допускаемый коэффициент сцепления колес с рельсами при торможении:

–при v = 5 м/с, к 0,112 ;

–при v = 27,75 м/с, к 0,083 ;

–при v = 33,3 м/с, к 0,079 .

φкр – расчётный коэффициент трения тормозных колодок, определяемый для чугунных колодок по формуле (6.8), (6.9) – для композиционных колодок.

Для чугунных колодок расчётный коэффициент трения равен:

где v – скорость движения, v = 18 км/ч.

Для композиционных колодок расчётный коэффициент трения равен:

Также, в соответствии с нормативной документацией, для грузовых вагонов рекомендуется проверять отсутствие юза по условию:

Произведем расчеты по изложенной выше методике:

1. По формуле (6.4) найдем действительную силу нажатия на одну колодку:

1.1 Для чугунных колодок при груженом режиме. а) для определения эффективности тормоза:

б) для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

1.2 Для композиционных колодок при среднем режиме. а) для определения эффективности тормоза:

-116-

б) для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

2. По формуле (6.5) проверим величину действительной силы нажатия колодок К по допускаемому удельному давлению q колодки на колесо. Так как наиболее неблагоприятным случаем будет вариант, рассчитанный для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар, рассмотрим именно его.

2.1 Для чугунных колодок:

q 043,0305,22 1417 кПа [q] 1300 кПа.

Для чугунных колодок условие не выполняется. 2.2 Для композиционных колодок:

q 024,0290,60 848 кПа [q] 900 кПа.

Для композиционных колодок условие выполняется.

3. Отыщем расчетную силу нажатия на тормозную колодку.

3.1 Для чугунных колодок найдем ее по формуле (6.2).

-117-

а) для случая определения эффективности тормоза:

K p 2,22 37,951,6 37,95 100 33,55 кН. 8 37,95 100

б) для случая проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

K p 2,22 43,221,6 43,22 100 36,41 кН. 8 43,22 100

3.2 Для композиционных колодок по формуле (6.3). а) для случая определения эффективности тормоза:

б) для случая проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

4. Найдем величину расчетного коэффициента силы нажатия тормозных колодок δр для груженого вагона:

4.1 Для чугунных колодок:

а) для случая определения эффективности тормоза:

Условие не выполняется.

-118-

б) для случая проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

Условие не выполняется.

4.2 Для композиционных колодок:

а) для случая определения эффективности тормоза:

Условие выполняется.

б) для случая проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

Условие выполняется.

5. Найдем необходимое количество тормозных колодок, исходя из мощности, приходящейся на одну колодку при экстренном торможении, по формуле (6.6):

Таким образом, можно заключить, что оба варианта колодок удовлетворяют рассмотренному условию, т.к. для чугунных колодок 34,18<[N]=40кВт, а для композиционных

34,18 < [N] = 70 кВт.

-119-

6. Определим расчетные коэффициенты трения тормозных колодок. Для сокращения объема излагаемого материала рассмотрим вариант движения вагона со скоростью 18 км/ч, т.к. эта скорость является наиболее опасной с точки зрения возникновения заклинивания колесных пар (юза).

6.1 Для чугунных колодок по формуле (6.8):

6.2 Для композиционных колодок по формуле (6.9):

7. Проверим возможность возникновения юза для рассматриваемого вагона по формуле (6.10).

7.1 Для чугунных колодок:

0,353 0,168 0,059 0,9 0,112 0,101

Условие выполняется.

7.2 Для композиционных колодок:

0,243 0,325 0,079 0,9 0,112 0,101

Условие выполняется.

-120-

Вывод: в соответствии с четырьмя рассмотренными критериями оценки механической части тормозов можно заключить, что чугунные колодки, в случае их применения на рассматриваемом вагоне не соответствуют требованиям по величине коэффициента нажатия тормозных колодок и удельному давлению на колесо со стороны колодки, в то время как композиционные колодки удовлетворяют всем четырем критериям. В соответствии с полученными результатами расчета может быть рекомендовано изменения передаточного числа для ТРП, оборудованной чугунными колодками. Однако это решение требует углубленных многофакторных расчетов параметров тормозной рычажной передачи.