2.2 Выбор конструкции воздухопровода тормозной магистрали с арматурой.

Тормозная магистраль является не только воздухопроводом для снабжения сжатым воздухом ЗР, ГР и рабочих камер ВР, но и одним из основных элементов дистанционного управления автоматическим тормозом. Причем плавность работы тормоза в основном зависит от скорости распространения сигнала – тормозной волны – от головы до хвоста поезда. Поэтому магистральный воздухопровод и его арматура должны обладать возможно меньшим газодинамическим сопротивлением и иметь возможно большие площади сечения для прохода воздуха по всей длине поезда. Исходя из этого, выбираем магистральный воздухопровод с внутренним диаметром 34.3 мм (1 ¼˝), что соответствует диаметру условного прохода 32 мм. Такой диаметр воздухопровода имеет меньшее газодинамическое сопротивление, это позволило ускорить зарядку тормозной сети, особенно в длинносоставных поездах, уменьшить перепад давлений в головной и хвостовой частях М поезда и улучшить процессы торможения.

Разъемный соединительный рукав типа Р1 используется для соединения М вагонов и локомотивов. У такого рукава резино-тканевая трубка насаживается одним концом на головку, другим на наконечник с резьбой.

Неразъемные рукава типов Р2 и Р3 предназначены для соединения трубопроводов ТЦ и ВР, а также воздухопроводов между кузовом и тележкой подвижного состава. У таких рукавов резино-тканевая трубка насаживается обоими концами на наконечники с резьбой.

2.3 Выбор типа воздухораспределителя.

ВР выполняет важнейшие функции автотормоза и поэтому является одним из наиболее ответственных приборов тормозного оборудования вагона. Наряду с основными операциями, изложенными выше, ВР должен выполнять такие вспомогательные операции, как дополнительную разрядку М, образование скачка начального давления в ТЦ, изменение грузового режима торможения.

2.3.1 Требования к воздухораспределителям грузового подвижного состава

ВР грузового тормоза должен обеспечивать достаточно легкий бесступенчатый отпуск при следовании поезда по участкам пути с уклоном до 18 ^о/_оо и ступенчатый отпуск для следования поезда по затяжным крутым спускам с уклонами более 18 ^о/_оо.

Он должен обладать свойством мягкости, т. е. не срабатывать на торможение при снижение давления в М темпом 0.02-0.03 МПа в минуту.

Для обеспечения плавности торможения скорость тормозной волны при ЭТ должна достигаться наибольшей и не менее 250 м/с.

Максимальное давление в ТЦ должно обеспечиваться при снижении зарядного давления в М 0.13 – 0.15 МПа. При этом время наполнения воздухом ТЦ до 90% максимальной величины давления должно составлять 20-25 с. Реализация максимального давления воздуха в ТЦ должна быть в пределах 0.39-0.45 МПа для груженого режима ВР; 0.28-0.32 МПа для среднего и 0.14-0.18 МПа для порожнего. ВР должен обеспечивать пополнение возможных утечек воздуха из ТЦ.

2.2. Определение диаметра тормозного цилиндра

Необходимый диаметр ТЦ можно получить из выражения:

или

d_тц – диаметр ТЦ, мм;

P_шт – усилие по штоку ТЦ, Н;

P_пр – усилие отпускной пружины ТЦ, Н;

P_p – усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведённое к штоку ТЦ, Н;

P_тц – расчётное давление воздуха в ТЦ, МПа;

_тц – коэффициент потерь усилия (КПД) ТЦ, _тц = 0,98

Усилие отпускной пружины ТЦ:

P₀ – усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;

Ж_ц – жёсткость отпускной пружины ТЦ, Н/мм;

L_ш – величина выхода штока ТЦ, мм;

Для полувагонов максимально допустимый в эксплуатации L_Ш=175 мм.

При определении диаметра ТЦ целесообразно величины выхода штока принимать как максимально допускаемую, в эксплуатации при полном торможении.

Для подвижного состава промышленностью выпускаются ТЦ, в которых жесткость отпускной пружины составляет 6.29 - 8.7 Н/мм и усилие предварительного сжатия – 1260 - 1540 Н. При этом на магистральных вагонах, имеющих колодочный тормоз, устанавливаются, как правило, ТЦ с жесткостью отпускной пружины 6.29Н/мм и усилием их предварительного сжатия 1540 Н. Исходя из этого получим для крытого вагона:

Усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи (АРП), приведенное к штоку ТЦ:

,

Где Р_ОР – усилие предварительного сжатия пружины АРП, Н;

l_Р - величина сжатия возвратной пружины АРП, мм;

Ж_Р - жесткость возвратной пружины АРП, Н/мм;

n_Р – передаточное число привода АРП. Для полувагонов с чугунными колодками n_Р =0.51.

Отечественные вагоны с колодочным тормозом оснащаются в настоящее время РТРП №675, имеющие следующие технические данные:

Р_ОР= 1690 Н, Ж_Р = 23.1 Н/мм, l_р=25 мм.

Для полувагонов значение давление в ТЦ, принимается равным:

Р_ТЦ= 0.4 МПа на груженом режиме ВР.

Величину Р_ШТ можно найти из ее зависимости от нажатия тормозных колодок и передаточного числа рычажной передачи:

,

где: К - суммарное нажатие тормозных колодок, обслуживаемых ТЦ;

n - передаточное число РП;

_РП - КПД РП. Согласно типовому расчету тормоза _рп принимают для полувагона равным – 0.95.

Допускаемая сила нажатия колонки:

,

Где k_с- коэффициент, учитывающий возможность разгрузки колесной пары при торможении;

q - нагрузка от оси колесной пары на рельс;

ψ_c- расчетный коэффициент сцепления колеса с рельсом;

m - число тормозных колодок колесной пары;

φ_k - коэффициент трения тормозной колодки.

,

где V – скорость, км/ч;

К - значение нажатия на колодку, кН.

При построении графической зависимости В_т = f(K) (см. рис. 2.2.) произвольно задают значения К по которым с учетом выбранной скорости V, вычисляют соответствующие значениями φ_k и В_Т. Затем определяют по условию сцепления колес с рельсами возможную для реализации тормозную силу и по ее значению из графика находят необходимую величину К_n из которых выбирают минимальную величину, исключающею возможность юза колесных пар во всем диапазоне скоростей движения вагона.

Для окончательного выбора допускаемой силы нажатия колодок делают проверку тепловой напряженности фрикционного узла колесо-колодка. При износе трущихся материалов определяется главным образом работой сил трения. Ее выполняют косвенно по допускаемым удельным давлениям на колодки. Поэтому определяют силу нажатия К_υ (кН) тормозных колодок по допускаемому удельному давлению на колодку.

,

где: [P] – допускаемое удельное давление, МПа;

F_тр - площадь трения колодки, см².

Для чугунных тормозных колодок [Р] =1,3 МПа, F_тр= 305 см².

Для уточнения и окончательной корректировки величины силы нажатия колодок сравнивают полученные значения К_n и К_ν.

Если К_п>К_v, то в качестве допускаемой силы нажатия тормозных колодок принимают К = К_ν. При К_n < К_ν принимают К = К_n

1. Расчетные скорости движения полувагона для которых построим график B_T =f(К ) V = 20; 60; 100 км/ч

2. Коэффициент трения композиционных колодок

,

и тормозную силу . При этом число тормозных колодок колесной пары полувагона m=2 результаты сведены в табл. 2.1.

3. Осевая нагрузка

4. Коэффициент сцепления колес с рельсами

Таблица 2.1

К, кН	φК при V, км/ч			ВТ, кН при V, км/ч
	20	60	100	20	60	100
10	0.232	0.154	0.127	4.64	3.08	2.54
20	0.182	0.121	0.100	7.28	4.84	4.00
30	0.156	0.104	0.086	9.36	6.24	5.16
40	0.140	0.093	0.077	11.20	7.44	6.16
50	0.129	0.086	0.071	12.90	8.60	7.10
60	0.121	0.081	0.067	14.52	9.72	8.04
70	0.115	0.077	0.063	16.1	10.5	8.82
80	0.111	0.073	0.061	17.76	11.68	9.76
90	0.107	0.071	0.058	19.26	12.8	10.44
100	0.104	0.069	0.057	20.8	13.8	11.4
110	0.101	0.067	0.065	22.2	14.7	12.1
120	0.099	0.066	0.064	23.76	15.8	13.0
130	0.097	0.065	0.053	25.2	16.9	13.8
140	0.096	0.069	0.052	26.28	19.32	14.6
150	0.094	0.063	0.052	28.2	18.9	15.5

5. Функцию скорости найдем по формуле:

И полученное значение (коэффициент сцепления) поместим в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

V- км/ч	f(V)	Ψk
20	0.73	0.107
60	0.6	0.0876
100	0.55	0.0803

6. Сила сцепления колес с рельсами ,

коэффициент запаса по сцеплению К_С=0.85.Полученные данные указаны в табл. 2.3.

Таблица 2.3

V-км/ч	20	60	100
ВТ - кН	19.06	15.6	14.3

7. Графическая зависимость В_Т= f (K) представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2.

8. Сила нажатия на тормозную колодку:

К₁=100.5 кН; K₂=135 кН; К₃=145 кН.

9. Сила нажатия на тормозную колодку:

К_у = 0,1 • [P]- F_ТР ; K_y = 0,1 • 1,3 • 305 = 39.65 кН

Принимаем K_у = K_min = 39.65 кН .

10. Допускаемая сила нажатия на колодку;

Поскольку К_у < К _п, то K = K_у = 39.65 кН.

Таким образом в качестве проектной величины нажатия колодки на колесо принимаем 39.65кН