4.3 При нагрузке на ось более 100 кН, приведенный в числителе, а при меньшей,

чем 100 кН– в знаменателе.

4.5 Оценка степени использования сцепления при торможении

При разработке новых тормозных приборов или оценке существующих важ-

но установить степень их совершенства, определить тормозную эффективность

подвижного состава и допустимые условия его эксплуатации. Широко употребляе-

мый в тормозной практике термин «тормозная эффективность» не имеет количест-

венного измерения, а подразумеваемая при этом длина тормозного пути неодно-

значна, так как зависит от множества дополнительных факторов: скорости тормо-

жения, уклона, типа тормозных колодок, их нажатия и т. д.

Косвенные показатели тормозной эффективности: расчетный тормозной ко-

эффициент и удельная тормозная сила – ориентированы на оценку только макси-

мальных тормозных параметров без учета темпов их изменения и дают лишь при-

ближенную оценку степени совершенства тормозных устройств. Например, тор-

мозной путь грузового порожнего и пассажирского поездов, оборудованных чугун-

ными тормозными колодками, с одинаковым расчетным тормозным коэффициентом

42

0,6 на площадке, при пневматическом торможении, со скорости 80 км/ч составляет

соответственно 520 и 430 метров, различаясь таким образом на 21%.

В этой связи вводится особый интегральный показатель – коэффициент ис-

пользования сцепления ηΨ /10/. Графически он может быть представлен

соотношением площадей зависимостей изменения тормозных и сил сопротивления

движению поезда (или отдельного колеса) к потенциальным силам сцепления колес

с рельсами в соответствии с рисунком 4.3 и выражением (4.21)

Рисунок 4.3 – Зависимости к обоснованию коэффициента

использования сцепления

t2ò( (

Bт t) +W (t))dt

t

= 1

y

h

,

(4.21)

t2ò (t)dt

сц

F

t1

где Вт(t) – процесс изменения тормозных сил поезда (колеса) за период

t1 – t2;

W(t) – процесс изменения сил сопротивления движению,

реализуемых между колесами и рельсами за этот же период;

Fсц(t) - процесс изменения потенциальных (табличных) сил

сцепления колес за время торможения.

После ряда преобразований в обобщенном виде коэффициент использования

сцепления находится через три других параметра: J р– расчетный тормозной ко-

эффициент, J

h – коэффициент темпа роста тормозного нажатия и j

h

– коэффи-

/y

циент отношения трения к сцеплению следующим образом:

43

= J

y

h

р

j

h

J

h

.

(4.22)

/y

Первый из сомножителей при наполнении тормозных цилиндров в соответ-

ствии с таблицами /8/ с достаточной точностью можно аппроксимировать экспонен-

той по выражению:

a

J

-

( t) = J

1

(

t

- е

)

р

р

,

(4.23)

где е – основание натуральных логарифмов;

a – показатель экспоненты.

Расчетные коэффициенты трения колодок j (см

кр

. формулу 4.6) и сцепления

колес с рельсами для грузового

г

y

и пассажирского

п

y

подвижного состава оп

к

к

-

ределяются следующими выражениями:

+

+

г

V

120

V

r

y = [ 17

,

0

- ,

0

(

00015 q -

)]

50

= Z

,

к

(4.24)

0

8

,

2 V +120

yV +r

г

V + 180

V +r

y = [ 17

,

0

- ,

0

(

00015 q -

)]

50

= Z

,

к

(4.25)

0

,

2 6 V +180

yV +r

где Z, r, y – коэффициенты.

Таким образом, на основании выражений (4.21–4.25 и 4.6) после подстановки

и взятия интеграла коэффициент использования сцепления рассчитывается по фор-

муле:

a

t1

-1 - t 1t

-1

1

v

- 2

t |

+a

e

|

[

h f

V |

+ f

(

e f - )

1 ln( fV +e) |v1 ]

t 2

t 2

v 2

v 2

= р

J

×

y

h

. (4.26)

t |t1

-1

1

v

- 2

v

t 2

Z[y

V |

+ y

r(y - )

1 ln( yV +r) | 1 ]

v 2

v2

Для некоторых, часто эксплуатируемых типов подвижного состава с различ-

ными темпами тормозного нажатия, загрузкой вагонов и материалом тормозных ко-

лодок два последних коэффициента формулы (4.22) представлены на рисунках 4.4,

4.5.

Анализ приведенных зависимостей показывает, что коэффициент j

h

при

/y

композиционных тормозных колодках в 2– 3 раза выше, чем при чугунных, и рас-

тет, в отличие от последних, при повышении скорости движения. Кроме того, для

пассажирских вагонов этот показатель ниже, чем для грузовых, с ростом загрузки

которых он увеличивается.

Таким образом, эффективность реализации сцепления во всем диапазоне ско-

ростей без дополнительных регулирующих устройств можно повысить в основном

применением более совершенных тормозных колодок из специальных материалов и

ростом темпов изменения тормозного нажатия, одновременно обеспечивающих

удовлетворительную продольную динамику в поездах.

44

Используя результаты расчетов длины тормозного пути с исходными

данными таблицы 4.4, по времени торможения t и показателю экспоненты a

для грузовых, пассажирских на пневматическом управлении и с электропнев-

матическим тормозом поездов соответственно равном 0,1; 0,2; и 1,0, выпол-

нить по формулам 4.23– 4.26 оценку степени использования сцепления и сде-

лать необходимые выводы.

Рисунок 4.4 – Зависимости коэффициентов темпа тормозного нажатия:

1– длинный поезд до 1600 м, а = 0,07;

2 – короткий поезд до 500 м, а = 0,15;

3 – пассажирский поезд на пневматическом управлении, а = 0,2;

4 – пассажирский поезд с ЭПТ, а = 1.

45

Таблица 4.4 – Исходные данные для расчета длины тормозного пути поезда

Вариант (последняя цифра шифра)

Тип состава и его параметры

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Состав грузового поезда:

8– осные п/вагоны, вес 1680 кН,

3

2

3

4

SКр = 85 кН/ось

4– осные п/вагоны, вес 840 кН,

55

60

53

49

SКр = 85 кН/ось

4– осные крытые, вес 840 кН,

5

6

7

12

SКр = 85 кН/ось

4– осные рефрижераторные, вес 840 кН,

15

10

12

19

SКр = 85 кН/ось

Состав пассажирского поезда:

Мягкие, вес 530 кН, SКр = 100 кН/ось

1

Купейные, вес 530 кН, SКр = 100 кН/ось

9

9

9

Плацкартные, вес 530 кН,

10 9

3

10

SКр = 100 кН/ось

Межобластные, вес 480–530 кН,

15

SКр = 90 кН/ось

Почтово– багажные, вес 420– 480 кН,

2

2

SКр = 80 кН/ось

Состав электропоезда:

Моторный вагон ЭР22, вес 785 кН,

3

4

46

SКр = 100 кН/ось

Прицепной, вес 544 кН, SКр = 90 кН/ось

7

6

Скорость поезда перед торможением, км/ч 70 140 131

80 120 80 100

120

70 95

Уклон пути, ‰

– 12

+1 +8 –

9 –

7 –

5 –

6 +4 –

14

0

Вид торможения

ЭТ ЭТ ЭТ ЭТ ПСТ ЭТ АС ПСТ ЭТ ЭТ

Тип тормозных. колодок

к

к

к

к

ч

к

ч

ч

к

ч

Примечания:

1. По заданной скорости и полученному значению р

J

устанавливается вид

применяемых тормозов в пассажирских поездах: пневматические или электропнев-

матические.

2. В необходимых случаях ограничиваются условия следования поезда по пе-

регону с пониженной скоростью.

3. В таблице 4.4 дано расчетное нажатие на одну ось, приведенное к чугун-

ным тормозным колодкам.

4. Все вагоны оборудованы роликовыми подшипниками.

5. Тип электровоза и количество секций принять самостоятельно.