3. Расчет передаточного числа рычажной передачи

Тип рычажной передачи, ее расположение на транспортном средстве зависят от многих факторов и разрабатываются на последних этапах его проектирования исходя из сложившихся условий. Поэтому общий вид рычажной передачи задается или берется типовым. При этом, как отмечено ранее, передаточное число выбирается с учетом длительного торможения на затяжном спуске, когда авторегулятор не может стянуть рычажную передачу, в соответствии с неравенством:

(11)

где l_max, l_упр- максимальный и дополнительный выход штока поршня за счет упругих деформаций (принять соответственно l_max=180 мм, l_упр=60 мм для грузовых и 70 мм для пассажирских вагонов и 30-35 мм для локомотивов);

V- объемный износ тормозных колодок (250 см³ чугунной тормозной колодки, 83 см³ композиционной колодки);

F_к- площадь тормозной колодки;

∆_с- зазор между тормозной колодкой и поверхностью катания колеса в отпущенном состоянии тормоза (5…8 мм).

Р ычаги, применяемые для передачи усилия в рычажных передачах, бывают 1-го и 2-го рода. Их вид и передаточные числа приведены на рис. 3. При этом передаточное число п находится как отношение ведущего плеча к ведомому. Ведущим является плечо от оси вращения рычага (мертвой точки) до места приложения силы F. Ведомым называется плечо от оси вращения рычага до места передачи усилия F`. Если рычаги включены последовательно друг за другом, то их передаточные числа перемножаются. Расчет значения п необходимо вести последовательно от штока тормозного цилиндра к каждой тормозной колодке или паре колодок при симметричной рычажной передаче), а затем полученные передаточные числа сложить и получить общее число для рычажной передачи от данного ТЦ. При этом целесообразно вначале для расчета n к первой колодке считать, что остальные условно неподвижны. Аналогично, после прижатия первой тормозной колодки к колесу для расчета n ко второй колодке условно считать, что кроме нее, штока ТЦ и связывающих их рычагов остальные неподвижны. Таким образом, общее передаточное число, например, для рычажной передачи, приведенной на рис. 4, находится последующему выражению:

где α — угол наклона тормозных колодок (для вагонов обычно 10°, а для локомотивов — 30°).

При явной симметрии рычажной передачи к отдельным тормозным колодкам (или парам колодок) расчеты можно не проводить, получив конечный результат умножением найденного к первой колодке n1 на число колодок (или их пар).

4. Расчет диаметра тормозного цилиндра и его выбор

Предварительно находят требуемое усилие, развиваемое на штоке ТЦ по формуле

(13)

где K_i и m_i— выбранное нажатие на тормозную колодку и их число;

η — коэффициент силовых потерь рычажной передачи.

Коэффициент силовых потерь рычажной передачи определяет, какая часть развиваемого на штоке ТЦ усилия достигает тормозных колодок с учетом потерь в валиках, на деформацию РП и т.д. Он зависит от сложности РП (количества соединений, рычагов и т.д.) и для различных типов подвижного состава имеет следующие значения:

• четырехосные грузовые вагоны с односторонним нажатием колодок — 0,95;

• вагоны-хопперы — 0,8;

• четырехосные пассажирские вагоны с двухсторонним нажатием колодок — 0,9;

• шестиосные вагоны: для осей с двухсторонним нажатием —0,8; с односторонним — 0,9; для вагона — 0,85;

• восьмиосные вагоны — 0,8;

- локомотивы с одно/двухсторонним нажатием колодок при действии на одну ось — 0,95/0,9; на две оси — 0,95/0,85; на три оси — 0,9/0,8;

-пассажирские вагоны с дисковым тормозом при действии ТЦ на один диск — 0,98.

Усилие, развиваемое на штоке ТЦ, можно найти по следующему выражению:

(14)

где Р — давление сжатого воздуха в ТЦ, МПа;

d_ц — диаметр ТЦ, мм;

η_Ц —КПД ТЦ (0,98);

F₁, F₂, F₃ — усилия пружин, соответственно, отпускной ТЦ, авторегулятора и наружной (для локомотивов), приведенные к штоку ТЦ, кН.

Таким образом, используя найденное F_шт, можно определить диаметр ТЦ по формуле

(15)

Усилия отпускной пружины ТЦ и наружной пружины нахо­дят следующим образом:

(16)

(17)

где F_о, Ж₁ Ж₃, l_ш — усилие предварительного натяга, кН; жесткость, соответственно, внутренней или наружной пружины, кН/мм, и выход штока ТЦ, мм;

а_n, а_ш— расстояния от мертвой точки до пружины и штока ТЦ, мм.

Усилие пружины авторегулятора, приведенное к штоку ТЦ, в зависимости от типа привода в соответствии с рис.5 находят по выражениям:

- для рычажного привода

(18)

- для стержневого привода

(19)

где F_р — усилие предварительного натяга пружины регулятора, (принять 2 кН);

Рис. 5. Схема рычажного, стержневого (пунктиром) привода авторегулятора

Ж₂, l_p — жесткость пружины регулятора 0,015 кН/мм и ее сжатие;

а,b, с — размеры плеч в соответствии с рис. 5, мм.

По найденным значениям п и d_ц определяют ожидаемое нажатие на тормозную колодку (для грузовых вагонов на груженом и порожнем режимах торможения ВР):

(20)

Приложение 1

Рис. 6 Схема тормозной рычажной передачи электровозов ВЛ22М и ВЛ23 (размеры рычагов ВЛ23 указаны в скобках)

Рис. 7. Схема тормозной рычажной передачи электровоза ВЛ8

Рис. 8. Схема тормозной рычажной передачи электровоза ВЛ60 (одна сторона тележки)

Рис. 9 Схема тормозной рычажной передачи электровозов ВЛ10, ВЛ11, ВЛ80 (одна сторона т ележки)

Рис. 10 Схема тормозной рычажной передачи электровоза ЧС2 (одна сторона тележки)

Р ис.11. Схема тормозной рычажной передачи одной тележки электровоза ЧС7

Р ис. 12. Схема рычажной передачи моторного вагона ЭР2

Рис.13. Схема тормозной рычажной передачи 8-осного вагона

Рис.14. Схема тормозной рычажной передачи 6-осного полувагона

Рис.15. Схема тормозной рычажной передачи 4-осного полувагона

Рис. 16. Схема тормозной рычажной передачи пассажирского и рефрижераторного вагонов

24