7.3.2. Теоретические основы конструкций зажимающих

вагонных замедлителей

Для выявления факторов, влияющих на конструкцию зажимающих вагонных замедлителей, рассмотрим расчетную схему, представленную на рис. 7.10.

Р ис. 7.10. Расчетная схема силы торможения

двухсилового нажимного замедлителя

Сила трения, приложенная к любой элементарной площадке d на поверхности давления шины и колеса

,

где f  коэффициент трения;

Р_к  среднее значение силы нажатия шины на колесо;

  площадь поверхности соприкосновения шины и колеса.

Обозначим мгновенный радиус поворота площадки d относительно мгновенного центра качения А через r. Тогда момент трения определится как

,

а полный (для двух заштрихованных полусегментов):

,

где интеграл представляет собой статический момент всей заштрихованной площади относительно точки А. Обозначив расстояние от центра ее тяжести до точки А через r и решая интеграл по частям, получим

.

Из равенства тормозного момента и момента трения имеем:

.

Отсюда легко определяется тормозная сила нажимного замедлителя, отнесенная к одной колесной паре (оси) с учетом четырех шин:

, (7.10)

где   коэффициент приведения, который условно "переносит" тормозную силу, создающуюся на ободе колеса, к ее оси.

Коэффициент трения f зависит от рода материала, из которого сделаны шины, состояния трущихся поверхностей (сухие, мокрые, покрытые маслом). В расчетах рекомендуется принимать f = 0,1.

Коэффициент приведения  тем больше, чем выше уровень тормозной шины в и меньше ее ширина а. Значение в ограничивается габаритом подвижного состава. С введением в 1994 г. нового пункта в Инструкцию по применению габаритов предельное возвышение тормозных шин над уровнем головки рельса (УГР) устанавливается в пределах 100-110 мм вместо прежних 110-120 мм. Использование для тормозных балок слишком узких шин ускоряет износ последних, поэтому обычно принимают а = 50 мм.

Сила нажатия Р_к зависит от давления воздуха в цилиндрах, связанных с тормозными балками. Однако чрезмерно увеличивать ее нельзя, так как при некоторых критических значениях Р_к может произойти выдавливание (выжимание) вагонных колес или выкрашивание кромки бандажа.

При выжимании вокруг мгновенного центра вращения колеса m имеет место равенство моментов максимальной силы торможения и силы тяжести:

,

откуда

(7.11)

где  вес вагона, приходящийся на одну ось.

После подстановки в левую часть выражения (7.11) значения F_онм из (7.10) и решения его относительно максимальной силы нажатия имеем:

. (7.12)

Для существующих вагонных замедлителей расчеты по (7.12) дают значение Р_км < 4q_о.

Зная длину замедлителя l_т, в пределах которой реализуется сила нажатия Р_к, можно определить работу торможения

, (7.13)

а также погашаемую замедлителем энергетическую высоту

, (7.14)

где n  число осей в отцепе;

Q  вес тормозимого отцепа.

Р ис. 7.11. Расчетная схема силы торможения

трехсилового весового замедлителя

Согласно расчетной схеме торможения весового замедлителя (рис. 7.11) относительно точки поворота тормозной балки О действуют моменты сил

,

где l, h  плечи рычага весового замедлителя.

Отсюда

, (7.15)

где  коэффициент передачи замедлителя.

Подставляя значение Р_к из (7.15) в (7.10), для рассматриваемого случая получим:

, (7.16)

где  = 2f k  тормозная характеристика замедлителя.

Таким образом, сила нажатия на колесо прямо пропорциональна нагрузке на него. Работа торможения и погашаемая замедлителем энергетическая высота определяются по формулам:

; (7.17)

. (7.18)

Весовые замедлители мощнее нажимных, что объясняется более высоким значением коэффициента . Кроме того, они принципиально не допускают выжимания вагонов.