2.3. Определение диаметра тормозного цилиндра

Необходимый диаметр ТЦ можно получить из выражения:

, 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.

Для крытых вагонов максимально допустимый в эксплуатации L_Ш=175 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 6,29 Н/мм и усилием их предварительного сжатия 1,54 кН. 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= 1,69 кН, 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 возможная 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.

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

2. 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.

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	0,155	0,129	4,640	3,093	2,578
20	0,183	0,122	0,102	7,311	4,874	4,062
30	0,157	0,104	0,087	9,402	6,268	5,224
40	0,141	0,094	0,078	11,246	7,497	6,248
50	0,130	0,086	0,072	12,960	8,640	7,200
60	0,122	0,081	0,068	14,599	9,732	8,110
70	0,116	0,077	0,064	16,189	10,793	8,994
80	0,111	0,074	0,062	17,747	11,831	9,859
90	0,107	0,071	0,060	19,282	12,855	10,712
100	0,104	0,069	0,058	20,800	13,867	11,556
110	0,101	0,068	0,056	22,305	14,870	12,392
120	-	0,066	0,055	-	15,867	13,223
130	-	0,065	0,054	-	16,859	14,049
140	-	-	0,053	-	-	14,872
150	-	-	0,052	-	-	15,692

Функцию скорости найдем по формуле:

Сила сцепления колес с рельсами [В_С]=К_c·q_о·ψ_к,

- коэффициент запаса по сцеплению К_c=0,85.

Таблица 2.2.

V - км/ч	f(V)	Ψк	ВС
20	0,783	0,112	21,838
60	0,627	0,090	17,479
100	0,564	0,081	15,728

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

6. Сила нажатия на тормозную колодку: К₁=108 кН; K₂=135 кН; К₃=150 кН.

7. 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.

8. Допускаемая сила нажатия на колодку;

Так как К_у < К_П, то K = K_у = 39,65 кН.