7.4 Расчет процессов изменения давления сжатого воздуха

в тормозной магистрали

Для решения задач на торможение и теоретической оценки работы тор-

мозного оборудования в поездах важное значение имеют расчеты распределе-

ния уровней и темпов изменений давления воздуха при наличии утечек в раз-

личных режимах работы автотормозов. В тормозной магистрали различают два

вида движения сжатого воздуха: неустановившееся и установившееся , когда с

течением времени давление и расход соответственно изменяются или остаются

постоянными. В этих случаях можно использовать выражения, рекомендован-

ные для практических расчетов /2/. Для установившегося процесса абсолютное

давление Рхв магистральном воздухопроводе на расстоянииХот крана маши-

ниста при равномерно распределенной неплотности рассчитывается из выраже-

ния:

2

3

3 ( F

m ) l

-

[

1265

,

0

l - (l -х) ]

5

d0

R = R е

, Па

(7.9)

X

Н

где

РН- абсолютное давление, поддерживаемое краном машиниста,

Па;

l- длина тормозной магистрали, м;

m F – площадь эквивалентного дроссельного отверстия, приходя

щегося на каждый метр длины тормозной магистрали

(принять 1,4х10-8 м2/м);

d0- внутренний диаметр магистрального воздухопровода (при

нять 0,0343 м).

Коэффициент l с учетом среднеэксплуатационного состояния тормозной

магистрали можно рассчитать:

5

,

0

в

n

l = 03

,

0

+

,

(7.10)

l

где

nВ– количество вагонов в составе поезда.

Если через тормозную магистраль постоянно проходит транзитный поток

воздуха, например, при сосредоточенной значительной утечке, распределение

абсолютного давления по длине воздухопровода Хот крана машиниста опреде-

ляется формулой

2

2

m

gR Tlх

R = R

,

1 62 ТР

Г

х

н

, Па

(7.11)

5

d0

где

mТР- массовый транзитный расход сжатого воздуха через сосре-

доточенную неплотность;

65

g - ускорение силы тяжести (9,81 м/с2);

RГ- универсальная газовая постоянная (принять RГ = 29,27 м/К);

T– абсолютная температура, К˚.

Массовый расход воздуха находится из выражения:

0 , 684F

μ Ρl

m

=

тр

,

(7.12)

gR T

Г

где

P- абсолютное давление истечения, Па;

При известных давлениях в начале РНи концеРКвоздухопровода величи-

ну давления на различном относительном расстоянии X/lот крана машиниста

можно определить независимо от диаметра, сопротивления и длины воздухо-

провода по выражениям:

- при равномерно распределенной неплотности

х 3

К

P

1

[ - 1

( - ) ]ln

l

Н

P

R = R е

Х

Н

, Па

(7.13)

- при постоянном по длине транзитном расходе

х

2

2

2

R Х = Rн -(Rн - Rк ) , Па

(7.14)

l

Для неустановившихся процессов важно знать время, за которое произой-

дет определенное изменение давления. Так, время разрядки тормозной магист-

рали через кран машиниста на глубину D Рм(Па) для поездов длиной более

1000 м находится по формуле

- 3

D l

t =

P

l

,

4 2 ×10

×

м

l

- 5, с

(7.15)

2 d (2P - DP

0

Н

М

Значения D Рм иРннеобходимо определять с учетом дополнительной раз-

рядки тормозной магистрали через воздухораспределитель в начале торможения

на величину D PДР:

DR = DR

- DR ДР

м

км

R = R

- DR

Н

ЗАР

ДР ,

(7.16)

где

D Ркм– разрядка магистрали краном машиниста от начального аб-

солютного зарядного давления Рзар, Па.

Время зарядки тормозной магистрали tЗАРпоездным положением ручки

крана машиниста находится по выражению

3

ΔP l

λ

М

t

= 4 2

,

10

lK

5

зар

, с

(7.17)

V

2 d ( 2P +ΔP )

0

0

М

66

где КV– коэффициент, определяемый отношением количества сжатого

воздуха, поступившего в тормозную сеть со всеми подключен-

ными к ней объемами, к количеству воздуха, поступившего не-

посредственно в магистральный воздухопровод (при магист-

ральных давлениях ниже поездного на 0,13; 0,09 и 0,07 МПа

соответственно принять равным - 4,06; 3,45 и 3,30).

Ро– абсолютное давление, с которого начинаются отпуск и заряд

ка тормозов, Па.

Для поезда в соответствии с вариантом таблицы 6.1 рассчитать и

построить зависимости по формулам (7.9, 7.11, 7.13, 7.14, 7.15, 7.17). При-

нять Рн = 0,65 МПа, Рк = 0,55 МПа, DРм = 0,17 МПа, Т = 293˚К.