Конспект_лекцій_гальма

-на рухомому складі повинні бути захисні устрої, що запобігають падіння на колію і вихід за межі обрису габариту деталей при їхньому роз'єднанні, зламі, інших несправностях;

-захисні устрої при нормальному стані ГВП не повинні навантажуватися зусиллями, що можуть викликати їхній злам.

Передатне число – це відношення теоретичної суми сил натискання гальмівних колодок, які приводяться в дію від одного гальмівного циліндра, до зусилля, що розвивається на його штоку.

U=ΣKд/Ршт

Рис. 3.7. До розрахунку передаточного числа ГВП 8и - вісного вагона

При визначенні величини виходу штоку гальмівного циліндра необхідно враховувати збільшення виходу його за рахунок виникнення при гальмуванні пружних деформацій деталей гальмівної важільної передачі. Згідно технічних вимог до нового автогальмівного обладнання приріст ходу поршня гальмівного циліндра внаслідок пружніх деформацій важільної передачі не повинен перевищувати 25 %

11

максимально допустимої величини ходу поршня при замірах на першій ступені гальмування і при повному гальмуванні.

Таблиця 3.1

Величини виходу штока гальмівних циліндрів вагонів

Таблиця 3.2

Величини виходу штока гальмівних циліндрів локомотивів

Подальше вдосконалення механічної частини гальма полягає в переході гальм вантажних вагонів на схеми важільних передач з двохстороннім натисканням гальмівних колодок, а пасажирських на – на дискові гальма.

12

Лекція №4

Сили, які діють на залізничний рухомий склад.

Сили ваги

Прямування поїзда, як і будь-якого тіла, відбувається внаслідок дії на нього сил. Одні з них діють короткочасно, інші - довгостроково або постійно. Ті та інші сили можуть досягати різного розміру і діяти в різних напрямках, у т.ч. в напрямку руху поїзда і проти.

Сили, які діють на поїзд, можна розділити на такі групи: сили ваги, сили опору, гальмівні сили і сили тяги.

Сили ваги мають дуже великий вплив на прямування вагонів і поїзда в цілому. Щоб переконатися в цьому, розглянемо 3 можливих випадки дії сили ваги на вагон:

Рис. 4.1. Дія сил ваги на горизонтальному шляху.

Сила ваги - вага вагона Q спрямована перпендикулярно площини колії і цілком врівноважується реакцією рейок q. Тобто, сила ваги виявляється тільки в тиску на рейки кожним колесом.

Рис. 4.2. Дія сил ваги на підйомі.

ВС=30 м; АВ=2000 м.

Тут, як завжди, сила ваги направлена вниз, але вже не збігається з напрямком, перпендикулярним площини колії, а складає з ним гострий кут. У цьому випадку Q заміняється двома силами: Q', що спрямована перпендикулярно осі колії і Wi , спрямована уздовж осі колії.

Порахуємо розмір сили Wi, як частини сили ваги вагона, що знаходиться на підйомі.

Питома сила опору від підйому вимірюється кількістю кг на кожну тонну ваги. Вона чисельно дорівнює розміру підйому в 0/00.

Питомий опір цього підйому дорівнює 15 кгс/тс. Якщо вага вагона 90 т, то сила опору прямування від підйому Wi =wi×Q=15×90=1350 кгс.

13

Таким чином, однією своєю частиною вага вагона натискає на рейки, і ця частина ваги врівноважується реакцією рейок. Інша частина ваги діє у бік протилежний напрямку сили тяги.

Сили опору прямуванню.

Вони бувають 2-х видів: основні опори і додаткові опори. Сили основного опору діють скрізь, де б не рухався вагон. До них відносяться тертя кочення або ковзання в підшипниках, тертя кочення коліс по рейках, удари коліс на стиках і нерівностях, опір повітря.

Опір у Ньютонах, який припадає на 1 кН ваги одиниці рухомого складу чи поїзда називається питомим опором і вимірюється в Н/кН.

Прийнято позначати питомі сили опору малою літерою w, повні сили (вагона, локомотива або поїзда ) – великою літерою W. При цьому в позначеннях опорів локомотива вводиться один штрих угорі ('), (w'), (W'),а вагонів – два штрихи ("), (w"), (W").

Належність сили опору до основного або додаткового позначається відповідним індексом внизу: w'О, W"о – відповідно основний питомий опір локомотива і складу.

де Р – вага локомотива, кН; Q – вага поїзда, кН.

Аналогічно можуть бути позначені будь-які додаткові опори:

wi – від підйому; wr – від кривої;

wt – від зміни метеорологічних умов.

Таким чином, повний опір поїзда W – це сума повних опорів локомотива і вагонів, яка складаються з основного і додаткових опорів, тобто:

W=W'+W"=(w'+w '+w'+w')P+( w" +w" +w" +w" )Q, кН

o i r t о i r t

На розмір опору прямуванню поїзда впливає підвіска гальмівних колодок (до 20% загального опору).

Додатковий опір прямуванню виникає в залежності від характеру профілю і плану колії, при рушанні з місця, під час сильних морозів і вітрів.

Питомий опір від кривої wr =700/R.

Гальмівна сила.

Гальмівної силою називається штучно утворювана і керована людиною сила, спрямована проти прямування вагона, локомотива або поїзда.

Гальмівна сила застосовується якщо необхідно: а) знизити швидкість; б) зупинити поїзд у заздалегідь наміченому місці;

в) зупинити поїзд при з'явленні перешкоди.

Колісна пара, як джерело гальмівної сили.

Уявимо собі колісну пару вагона, що рухається без гальмування.

14

Лекція №5

Коефіцієнти тертя гальмівних колодок о колеса.

Коефіцієнта тертя і його вплив на величину гальмівної сили. Зміна енергії поїзда в процесі гальмування.

Розглянемо поверхні тертя колеса і гальмівної колодки. Неозброєним оком можна виявити на цих поверхнях поглиблення і впадини, що роблять ці поверхні шорсткуватими. Ми, розглядаючи колісну пару, як джерело гальмівної сили вже говорили про виникнення сили тертя ковзання між колесом і колодкою. Розмір цієї сили залежить від сили, з якою гальмівна колодка притискається до колеса і від розміру деякого коефіцієнта пропорційності, який називається коефіцієнтом тертя.

Залежність між цими величинами для випадку притиснення гальмівної колодки

Коефіцієнт тертя показує, яку частину сили натискання колодки складає сила тертя.

Діючі на поїзд гальмівні сили гасять його енергію. Зміна енергії поїзда в процесі

2

де ν – коефіцієнт, який враховує інерцію мас, які обертаються; М – маса поїзда;

VН; VН+1 – початкова і кінцева швидкості при гальмуванні; W – опір руху поїзда;

Н – зміна висоти центру маси поїзда за час гальмування.

На минулій лекції ми говорили про джерело гальмівної сили і побачили, що В=Вт, тобто гальмівна сила, що діє на колесо, визначається добутком сили натискання гальмівної колодка на коефіцієнт тертя гальмівної колодки о колесо.

Тертя є складним молекулярно-механічним процесом, що залежить від властивостей матеріалу пар, які труться, швидкості ковзання, питомих тисків, площі контакту колодки і колеса, температурного режиму гальмування, поверхні і стану поверхонь, які труться, та ін.

Дійсні коефіцієнти тертя.

Для практичних розрахунків коефіцієнт тертя визначають дослідним шляхом і подають у виді добутку двох функцій: функції сили натискання на колодку К (кН) і швидкості V(км/г). При розрахунках приймають такі вирази для коефіцієнта тертя: для стандартних чавунних гальмівних колодок:

для композиційних колодок:

16

Гальмівні розрахунки по дійсних силах натискання і дійсних коефіцієнтах тертя зручно виконувати, якщо усі вагони в поїзді мають однакову силу натискання на гальмівні колодки, але, як правило, вагони в складі поїзда мають різну силу натискання колодок, а тому розрахунок гальмівної сили поїзда по формулах 1.2- 1.4 являє собою трудомістку задачу.

Розрахункові коефіцієнти тертя.

Щоб уникати складних розрахунків в умовах експлуатації користуються так званим методом приведення, сутність якого полягає в наступному.

Гальмівна сила, яка виникає між колодкою і колесом виражається добутком ϕК на К. Щоб виключити залежність ϕК від К, ϕК визначають при одному умовно обраному натисканні. Цей коефіцієнт тертя набуває значення розрахункового ϕКР. Силі натискання колодки надають також нове розрахункове значення Кр, при якому зберігається рівність між дійсною і розрахунковою гальмівними силами:

Звідси випливає, що

KΡ = K ϕ Κ (5.7)

ϕΚΡ

Утакий спосіб для визначення розрахункової сили натискання Кр гальмівної

колодка необхідно знати Кр, ϕк і ϕкр.

Дійсну силу натискання К знаходять по формулі:

ηГВП – коефіцієнт утрат на тертя в ГВП (0.8 - 0.95). Дійсний коефіцієнт тертя визначається по формулах 1.2-1.4.

Розрахунковий коефіцієнт тертя визначається по тих же формулах, але за умови, що К = 2,7тс ≈ 27кН для чавунних колодок і К = 1,6тс ≈ 16кН для композиційних колодок, як при середніх значеннях дійсних сил натискання на колодку 4-вісного вагона при завантаженому і порожньому режимах гальмування. При цих значеннях К розрахунковий коефіцієнт тертя визначається:

Для стандартних чавунних колодок:

Для чавунних із підвищеним утриманням фосфору:

17

На таку величину розвантажується задня вісь від дії тільки заднього візка. Щоб визначити повне розвантаження задньої вісі заднього візка по ходу поїзда, необхідно до q додати Q , отриману по формулі (6.5), але зменшену у 2 рази так

як розвантаження Q від кузова на шворні візка відноситься до двох осей, а ми

Залежність між гальмівної силою і силою зчеплення можна висловити формулою:

Вт ≤ Ψк Q

Це значить що для обертання загальмованого колеса необхідно, щоб гальмівна сила не перевищувала силу зчеплення колеса з рейкою. У цьому і полягає основний закон гальмування.

Для високошвидкісних локомотивів коефіцієнт зчеплення при гальмуванні з конструктивної швидкості визначають за формулою:

І гальмівна сила і сила зчеплення зі збільшенням швидкості зменшуються.

Ця площадка іменується гальмівним габаритом, де Вт < Вс, тобто колесо не заклинюється. Гальмівний габарит використовується тим краще, чим ближче крива Вт підходить до Вс.

Це досягається швидкісним регулюванням при чавунних колодках. При високих швидкостях можна збільшувати К и одержувати велику Вт, краще використовуючи гальмівний габарит.

Застосування композиційних гальмівних колодок також веде до поліпшення використання гальмівного габариту.

20