2.2 Выбор типа воздухораспределителя

ВР выполняет важнейшие функции автотормоза и поэтому является одним из наиболее ответственных приборов тормозного оборудования вагона. Наряду с основными операциями, ВР должен выполнять такие вспомогательные операции, как: дополнительную разрядку ТМ, создание скачка начального давления в ТЦ, изменение грузового режимов торможения у грузовых вагонов и изменение времени наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом при экстренном торможении.

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

Он должен обладать свойством мягкости, т. е. не срабатывать на торможение приснижение давления в ТМ 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 ТМ 0,13–0,15 МПа. При этом время наполнения воздухом ТЦ до 95% максимальной величины давления должно составлять 15-20 с.

Реализация максимального давления воздуха в ТЦ должна быть в пределах 0,4-0,42МПа для груженого режима ВР; 0,28-0,32 МПа для среднего и 0,14-0,18 МПа для порожнего режимов.

ВР должен обеспечивать пополнение возможных утечек воздуха из ТЦ.

Этим требованиям удовлетворяет ВР №483М.

2.3 Определение диаметра тормозного цилиндра

Необходимый диаметр ТЦ можно получить из формулы:

,откуда ,

где: d_ТЦ – диаметр ТЦ, мм;

Р_ШТ– усилие по штоку ТЦ, кН;

Р_ПР– усилие отпускной пружины ТЦ,кН;

Р_Р– усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведенное к штоку ТЦ, кН;

Р_ТЦ – расчетное давление воздуха в ТЦ, МПа;

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

Усилие отпускной пружины ТЦ:

,

где: Р_О– усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;

Ж_Ц – жесткость отпускной пружины ТЦ, Н/мм;

L_Ш – величина выхода штока ТЦ, мм.

При определении диаметра ТЦ целесообразно величину 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 1,54кН. Исходя из этого получим для цистерны:

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

,

где: Р_ОР – усилие предварительного сжатия пружины АРП, кН;

l_Р– величина сжатия возвратной пружины АРП, мм;

Ж_Р– жесткость возвратной пружины АРП, Н/мм;

n_Р – передаточное число привода АРП. Для крытых вагонов с чугунными колодками n_Р =0,67.

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

Р_ОР= 1,69кН, Ж_Р = 23,1 Н/мм, l_р=15 мм.

Для цистерн значение давление в ТЦ принимается равным:

Р_ТЦ= 0,4 МПа на груженом и Р_ТЦ = 0,28 МПа на среднем 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 _ПР принимают для цистерны равным – 0,95.

Допускаемая сила нажатия на тормозную колодку:

,

где: К_с – коэффициент, учитывающий возможность разгрузки колесной пары при торможении;

q_о–статическая нагрузка от оси колесной пары на рельс;

ψ_кр – расчетный коэффициент сцепления колеса с рельсом;

m – число тормозных колодок колесной пары;

φ_к– коэффициент трения тормозной колодки.

,

где: V – скорость, км/ч;

К–значение нажатия на колодку, кН.

При построении графической зависимости В_Т=f(K) произвольно задают значения К, по которым с учетом выбранной скорости V вычисляют соответствующие значениями φ_к и В_Т. После этого определяют по условию сцепления колеса с рельсом возможную для реализации на практике тормозную силу [B_T]=k_c·q_о·ψ_к и по ее значению из графика находят необходимую величину К_П на тормозную колодку.Из полученных значений выбирают минимальную величину, исключающую 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, так как износ трущихся материалов определяется главным образом работой сил трения. Ее выполняют косвенно по допускаемым удельным давлениям на колодки. Поэтому определяют силу нажатия К_у (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 окончательной корректировки величины силы нажатия колодок сравнивают полученные значения К_П и К_у.

Если К_П>К_у, то в качестве допускаемой силы нажатия тормозных колодок принимают К = К_у. При К_п< К_у принимают К = К_П.

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

Коэффициент трения композиционных колодок

,

и тормозную силу[B_Т] = m·K·φ_к=2К·φ_к. При этом число тормозных колодок колесной пары цистерны m=2; результаты сведены в таб. 2.1.

Осевая нагрузка

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
50	0.130	0.086	0.072	12.96		8.64	7.20
60	0.122	0.081	0.068	14.60		9.73	8.11
70	0.116	0.077	0.064	16.19		10.79	8.99
80	0.111	0.074	0.062	17.75		11.83	9.86
90	0.107	0.071	0.060	19.28		12.85	10.71
100	0.104	0.069	0.058	20.80		13.87	11.56
110	0.101	0.068	0.056	22.31		14.87	12.39
120	0.099	0.066	0.055	23.80		15.87	13.22
130	0.097	0.065	0.054	25.29		16.86	14.05
140	0.096	0.064	0.053	26.77		17.85	14.87
150	0.094	0.063	0.052	28.25		18.83	15.69

[В_Т]=К_c·q_о·ψ_к,

- коэффициент запаса по сцеплению К_c=0,85.

Таблица 2.2.

V, км/ч	f(V)	Ψк	[ВТ]
20	0,783	0,112	21,6
60	0,627	0,09	17,4
100	0,564	0,081	15,7

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

Рисунок 2.2 Зависимость тормозной силы от нажатия на тормозную колодку при различных скоростях движения вагона.

Сила нажатия на тормозную колодку: К₁=104 кН; K₂=136 кН; К₃=146кН.

Сила нажатия на тормозную колодку:

К_у = 0,1·[р]·F_ТР; K_y = 0,1·1,3·305 = 39,7 кН

Принимаем K_у = K_min = 39,7кН.

Допускаемая сила нажатия на колодку;

Так как К_у< К_П, то K = K_у = 39,7кН.