Автоматические тормоза

 

1.5 Определение длины поезда

Длина поезда, зависящая  от веса и параметров вагонов (длина, осность, грузоподъемность), не должна превышать полезной длины приемоотправочных  путей станции. На установку поезда учитывается допуск, принимаемый равным 10 м:

 

(11)

                   

 

где l_с, l_л – длина состава и локомотива соответственно, м (l_л принимается по данным табл. 1.1).

Длина состава  определяется количеством вагонов  и их длиной:

 

(12)

                   

 

где n_i, l_i – число вагонов определенного типа (табл. 1.4) и длина одного вагона этой группы (табл. 1.3 и 1.4).

Полученную  длину поезда по формуле (11) необходимо сравнить с заданным значением длины  станционных приемоотправочных путей l_по.п:

 

(13)

                    

 

В случае невыполнения условия (13), т. е. при ограничении  веса состава по длине станционных  путей, необходимо пересмотреть состав (табл. 1.4),           выбрав из табл. 1.3 вагоны той же осности и грузоподъемности, но меньшей длины по осям автосцепок. В противном случае вес состава необходимо уменьшить, исходя из длины станционных путей.

 

 

 

 

2. Обеспечение  поезда тормозами

Для расчета рычажной тормозной передачи 6-и осного вагона выбирается схема №2 (приложение А) в соответствии с заданием. Размеры плеч рычагов определяются по данным  табл. 2.1.

 

Таблица 2.1 - Характеристика рычажных тормозных передач вагонов

Тип вагона	Диаметр тормозного цилиндра, см	Размер плеча  рычагов, мм, при тормозных колодках
		композиционные
		а	б
6-осный вагон: полувагон	40,0	175	325

 

Материал тормозных колодок  принимается по заданию. Необходимо иметь в виду, что вагоны в составе  имеют такие же тормозные колодки, как и рассчитываемый вагон. Композиционными колодками (независимо от задания) оборудуются только 6- и 8-осные вагоны.

 

2.1 Определение усилия, развиваемого поршнем тормозного цилиндра

Усилие по штоку  поршня тормозного цилиндра

 

(14)

 

 

где F – площадь поршня тормозного цилиндра, см²,

(15)

 

 

 

здесь d_т.ц – диаметр тормозного цилиндра (табл. 2.1);

Р_т.ц – давление сжатого воздуха в тормозном   цилиндре   при   торможении, кгс/см²; принимать для грузовых вагонов на среднем режиме (композиционные колодки) – 2,8; 

h_т.ц – коэффициент полезного действия тормозного цилиндра, h_т.ц = 0,98;

Р_пр – усилие отпускной пружины тормозного цилиндра при максимальном ходе поршня, кгс,

 

(16)

 

здесь Р₀ – усилие предварительного сжатия пружины тормозного цилиндра при отпущенном тормозе, кгс, Р₀ = 159 кгс [2, 3];

ж – жесткость  отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс/см, ж = 6,54 кгс/см [2, 3];

l – полный ход поршня тормозного цилиндра, см (бланк задания);

Р_р – реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведенное к штоку тормозного цилиндра, кгс,

(17)

 

 

 

здесь k – коэффициент, учитывающий вид привода, для грузового вагона с рычажным приводом при композиционных колодках – 0,32;

N_р – реактивное усилие возвратной пружины авторегулятора,                         N_р = 180 кгс [2, 3];

а, б – размеры плеч горизонтального рычага, мм (табл. 2.1);

ж_р – жесткость пружины авторегулятора, ж_р = 15 кгс/см [2, 3];

l_р – величина сжатия пружины авторегулятора, см, для рычажного привода (грузовой вагон) при композиционных колодках – 1,5 см.

 

2.2 Определение передаточного числа тормозной рычажной передачи вагона

Передаточное  число тормозной рычажной передачи – это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз с помощью рычагов рычажной передачи изменяется сила, реализуемая на штоке тормозного цилиндра, при передаче ее к тормозным колодкам.

Определяется передаточное число тормозной рычажной передачи как произведение отношений длины  ведущих плеч к длине ведомых  плеч всех рычагов, используемых для  передачи усилия от штока тормозного цилиндра к тормозным колодкам.

Рычаг – это  элемент рычажной передачи, имеющий  три точки: приложения усилия от штока поршня т.ц, поворота и передачи усилия на тормозную колодку. Ближняя точка у рычага по рычажной передаче к т.ц – всегда точка приложения усилия к нему. Если тормозная колодка не прижата к колесу, то ближняя точка у рычага к колодке – точка передачи усилия. Когда тормозная колодка прижимается к колесу (при определении силы нажатия на следующую колодку), то точка передачи усилия на следующую колодку и точка поворота рычага меняются местами. Зная эти правила, всегда можно правильно определить у каждого рычага рычажной передачи положение его точки поворота.

Ведущее плечо  рычага – это расстояние от точки  приложения силы к рычагу до точки  поворота рычага.

Ведомое плечо  рычага – это расстояние от точки поворота рычага до точки, в которой через рычаг передается усилие.

В курсовой работе необходимо определить передаточное число  для каждой тормозной колодки, изображенной на схеме рычажной передачи (приложение А).

Подсчет передаточного числа на каждую тормозную колодку необходимо вести, начиная всегда от штока поршня тормозного цилиндра. При этом следует помнить о том, что все передаточные числа должны быть равны между собой.

Общее передаточное число для всего вагона

 

(18)

 

 

где n₁, n₂, ..., n_i – передаточные числа к отдельным тормозным колодкам;

a – угол между направлением силы, действующей в точке передачи на колодку, и направлением нормального давления на колесо (для грузовых и пассажирских вагонов a = 10°).

 

2.3 Расчет действительной суммарной силы нажатия на все тормозные колодки вагона

Действительная  суммарная сила нажатия на все тормозные колодки вагона определяется по формуле, кгс:

 

(19)

 

 

где h_р.п – коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи с авторегулятором, для грузовых 6-осных вагонов – 0,869.

 

 

2.4 Определение коэффициента силы нажатия на тормозные колодки вагона

Тормозная эффективность  вагона характеризуется коэффициентом  силы нажатия на тормозные колодки  вагона:

 

(20)

 

 

где q – полный вес вагона, кгс.

Полный вес грузового вагона определяется как сумма грузоподъемности и тары вагона по данным табл. 1.4.

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Оценка обеспеченности поезда тормозами

При оценке обеспеченности поезда тормозами принимают, что  все вагоны, имеющие ту же осность, что и вагон, расчет рычажной передачи которого выполнен, обеспечены нажатием тормозных колодок , а остальные вагоны имеют «справочные» силы нажатия колодок на оси. Фактический тормозной коэффициент поезда

 

(21)

 

 

где  – суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда, кгс,

 

(22)

 

 

где  – суммарное расчетное нажатие тормозных колодок состава  (вагонов), кгс;

– суммарное расчетное нажатие тормозных колодок локомотива, кгс.

Необходимо  помнить о том, что в грузовых поездах, следующих по участкам с  уклоном до 20 ⁰/₀₀, при определении обеспеченности поезда тормозами вес локомотива и его расчетное нажатие тормозных колодок в расчет не принимаются, т. е. выражение (21) принимает вид:

 

(23)

 

 

Суммарное расчетное  нажатие тормозных колодок состава, кгс,

 

(24)

             

    

где n_в – число вагонов в поезде с той же осностью, что и рассчитанный                (в подразд. 2.1 – 2.4) вагон;

К_о – единая расчетная сила нажатия тормозных колодок на ось вагона, тс, для грузовых вагонов К_о = 7 тс. В выражении (24) значения и К_о привести к единым единицам измерения;

n_о – суммарное число осей вагонов, расчет рычажной передачи которых не проводился.

При определении  обеспеченности тормозами грузового  поезда с композиционными колодками  суммарное расчетное нажатие  тормозных колодок      состава

 

(25)

                  

 

где  – общее число осей всех вагонов в поезде.

Суммарное расчетное  нажатие тормозных колодок локомотива, кгс,

 

(26)

                 

          

где  – число осей локомотива (табл. 1.1);

– расчетная сила нажатия на ось локомотива, тс (табл. 2.2).

 

Таблица 2.2 - Значения расчетных сил нажатия на ось локомотива

Серия локомотива	Сила нажатия  тормозных колодок на ось, тс
	порожний режим	груженый режим
ВЛ85	–	16,4

 

Для обеспеченности поезда тормозами все грузовые и  пассажирские поезда должны иметь необходимое  тормозное нажатие (иметь соответствующий  коэффициент силы нажатия тормозных  колодок, отнесенный к 100 тс веса             поезда).

Условие обеспеченности поезда тормозами имеет вид:

(27)

 

 

где  – потребный тормозной коэффициент поезда, для грузовых поездов = 0,28 – 0,3, [2, 3].

 

 

Условие обеспеченности поезда тормозами выполняется.

 

3 Проверка поезда  на возможность разрыва при  экстренном торможении

При торможении поезд подвергается продольно-динамическому воздействию сжимающих и растягивающих сил. При расчете тормозов поезда необходимо определить эти усилия и сравнить их с нормируемыми.

По существующим нормам [5] продольно-динамические усилия в поезде при экстренном торможении не должны превышать ±200 тс.

Максимальные  продольно-динамические усилия, возникающие в поезде при экстренном торможении, тс,

(28)

 

 

 

где А – опытный коэффициент, характеризующий состояние поезда перед торможением, для сжатого поезда А = 0,4, для растянутого – 0,65;

– суммарные действительные нажатия тормозных колодок состава (вагонов) и локомотива соответственно, кгс;

 – коэффициенты трения тормозных колодок вагонов и локомотива;

l_п – длина поезда, м (рассчитана в подразд. 1.5);

w – скорость распространения тормозной волны при экстренном торможении, м/с, для воздухораспределителя № 270-005 – 230 м/с [2, 3];

t_т.ц – время наполнения тормозного цилиндра вагона до давления 3,5 кгс/см², в грузовых поездах до 50 вагонов t_т.ц = 24 с, [2, 3].

Для грузового  поезда  с композиционными тормозными колодками по заданию и , кгс, определяются по формулам: