3.7. Определение диаметра и выбор тормозного цилиндра

Диаметр тормозного цилиндра можно выразить из известной зависимости для определения действительного нажатия на колодку в предварительных расчетах [1 ф. 9.5].

Давления в тормозном цилиндре принимаются с учетом заводских допусков по режимным пружинам и другим факторам [1 табл. 9.3]. Значения выбираются наиболее неблагоприятные, соответствующие проверке возможности юза и оценке нагруженности.

При подстановке давления следует учитывать тип колодок, так при чугунных тормозных колодках загрузке до 30кН на ось соответствует порожний режим, свыше 30кН на ось до 60кН на ось — средний режим, свыше 60кН на ось — груженый режим. При композиционных колодках нагрузке свыше 60 кН на ось соответствует средний режим, груженый режим не используется. При наличии авторежима для воздухораспределителей тормоза грузового вагона, оборудованного чугунными колодками фиксируется груженый режим, композиционными — средний, затем рукоятка переключателя грузовых режимов снимается.

К дальнейшему расчету необходимо принять ближайшее к наименьшему (в случае расчета по нескольким режимам полученных значений может быть несколько) из полученных значений диаметра значение (в мм) из стандартного ряда тормозных цилиндров грузовых и пассажирских вагонов [4 глава 6].

В случае, если требуемый диаметр тормозного цилиндра значительно превышает 400мм, следует принять число тормозных цилиндров — m_ТЦ, равным двум и пересчитать требуемое усилие на штоке одного тормозного цилиндра и его диаметр.

Для выбранного тормозного цилиндра следует указать тип и характеристики.

3.8. Выбор воздушной части тормоза

В воздушную часть тормозной системы вагона входят воздухораспределитель, запасной резервуар, воздухопровод с арматурой и другие приборы.

При разработке воздушно части первоначально определяют тип воздухораспределителя исходя из времени наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом до 90% его максимального давления. Для пассажирского вагона это время не должно превышать 8с, а для грузового — 25с. Такие величины наполнения тормозного цилиндра в пассажирских вагонах обеспечиваются воздухораспределителем № 292-001, а в грузовых — № 483. Электропневматические тормоза пассажирских вагонов оснащаются воздухораспределителем 305-000.

Затем в зависимости от принятого диаметра тормозного цилиндра определяется объем запасного резервуара. Этот объем должен обеспечивать максимальное давление в тормозном цилиндре при экстренном или полном служебном торможении не ниже 0,38 МПа и при ходе поршня тормозного цилиндра 180 мм. Исходя из этого, минимальный объем запасного резервуара в см³, приходящийся на один тормозной цилиндр, подсчитывают по формуле:

. (9)

По найденному объему принимают ближайший стандартный объем запасного резервуара из следующего ряда: 24∙10³, 38∙10³, 55∙10³, 78∙10³, 100∙10³, 110∙10³, I35∙10³, 170∙10³ см².

В пассажирском подвижном составе, предназначенном для движения со скоростью 140км/ч и выше, воздушная часть дополняется противоюзными устройствами. В этом случае при недостаточности одного запасного резервуара в схему вводят второй с питанием непосредственно из воздухопроводной магистрали через обратный клапан, а для наполнения и опорожнения излишних объемов тормозных цилиндров в схеме предусматривается воздушное реле давления, работающее в режиме воздухораспределителя.

Качественная оценка правильности выбора воздушной части в пассажирских, истощимых, тормозах производится по величине максимально допускаемого хода поршня тормозного цилиндра, а у грузовых, неистощимых, — по условию их неистощимости:

, (10)

где p_ЗР — давление воздуха в запасном резервуаре при торможении, МПа;

p_З — максимальное зарядное давление в воздухопроводной магистрали, МПа;

∆p_МАГ — снижение зарядного давления в воздухопроводной магистрали при полном служебном торможении (принимается 0,15МПа).

Для выполнения качественной оценки выбора воздушной части тормоза используется закон Бойля-Мариотта: «При постоянной температуре T произведение абсолютного давления газа на его удельный объем есть величина постоянная», т.е.

при T = const pV = const (p₁V₁ = p₂V₂ = …) (11)

На основании закона Бойля-Мариотта состояние сжатого воздуха в выбранных емкостях воздушной части тормозной системы до торможения (рис.8) и при торможении (рис. 9)

, (12)

где V₀ — объем тормозного цилиндра до торможения, см³;

p_З — зарядное давление в запасном резервуаре (в абсолютных единицах):

для пассажирских вагонов p_З = 0,6МПа;

для грузовых вагонов p_З = 0,63МПа;

m_ТЦ — количество тормозных цилиндров вагона;

p_ТЦ(max) — максимальное расчетное давление воздуха в тормозном цилиндре (принимается в абсолютных единицах в пассажирских тормозах 0,48 МПа и в грузовых тормозах 0,55МПа);

l_ШТ —выход штока поршня тормозного цилиндра при торможении, как указывалось ранее:

• для грузовых вагонов максимально допустимый выход штока l_ДОП = 18 см,

• для пассажирских вагонов максимально допустимый выход штока — l_ДОП = 16см.

Решив это уравнение относительно l_ШТ и p_ЗР, получим:

(13)

(14)

Примечание: для определения выхода штока тормозного цилиндра пассажирского вагона следует учитывать сниженное давление в запасном резервуаре, абсолютная величина которого составляет 0,5МПа.

Все величины давлений в формулах (40) — (41) выражаются в абсолютных единицах:

p_АБС = p_БАР + p_ИЗБ, (15)

где p_БАР — барометрическое (атмосферное)давление, p_БАР = 0,1 МПа; p_ИЗБ — избыточное давление.

4. РАСЧЕТ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ВАГОНА И ПОЕЗДА ТОРМОЗНЫМИ СРЕДСТВАМИ

4.1. Пересчет действительной и расчетной сил нажатия тормозных колодок

Поскольку по требуемому диаметру тормозного цилиндра был выбран тормозной цилиндр с ближайшим, из стандартных, диаметром, то для него необходимо пересчитать обеспечиваемое действительное нажатие на колодку [1, ф. 9.4] и все необходимые для его определения параметры, а также пересчитать расчетное нажатие на колодку [1, ф. 9.2 или 9.3].

4.2. Определение расчетного коэффициента силы нажатия и оценка обеспеченности вагона тормозными средствами

Определить расчетный коэффициент силы нажатия [1, ф. 9.4] и сравнить с минимально допускаемой величиной [1, табл. 9.1].

4.3. Определение расчетного тормозного коэффициента поезда и оценка обеспеченности поезда тормозными средствами

Прежде необходимо определить суммарное расчетное нажатие тормозных колодок поезда с учетом локомотива:

, (16)

где K₁, K₂, …, K_n — расчетное нажатие на одну ось вагона (локомотива), для вагонов;

m₁, m₂, …, m_n — количество автотормозных осей вагона (локомотива);

x₁, x₂, …, x_n — количество вагонов (локомотивов) по типу и осности.

Тип и серию локомотива необходимо выбрать самостоятельно, масса локомотива, количество автотормозных осей у него и расчетное нажатие колодок на ось выбирается по таблице ?? правил тяговых расчетов.

Расчетное нажатие на одну ось вагона, тормозная система которого была рассчитана, равно произведению ранее найденного расчетного нажатия одной колодки на количество колодок, воздействующих на колесную пару. Для других вагонов расчетное нажатие на одну ось принимается исходя из инструкции по эксплуатации,,,,??.

Расчетный тормозной коэффициент поезда характеризует степень обеспеченности поезда тормозными средствами. Отношение расчетного нажатия тормозных колодок к весу поезда называют расчетным тормозным коэффициентом поезда, т.е.

, (17)

где P_Л — вес локомотива;

Q — вес состава.

Обеспеченность поезда тормозными средствами на практике оценивается величиной 1000∙υр. С допустимыми значениями этого параметра нужно ознакомиться [4 или ] в инструкции по эксплуатации или справочнике тормозного оборудования, и выполнить соответствующую проверку.