7.5 Влажность сжатого воздуха и пути ее снижения
Относительная влажность сжатого воздуха, поступающего в тормозную
магистраль, не должна превышать 85%. Значит, в нем допускается содержание
85% насыщенного пара при данной температуре (1 м3 воздуха весит 13 Н). Ат-
мосферный воздух в сухую погоду находится в ненасыщенном состоянии, при
котором в данном объеме содержится меньше пара, чем он может иметь при
данной температуре. В полностью насыщенном влагой воздухе возникает туман
и выпадает роса.
Так как вода, в отличие от воздуха, практически несжимаема, то при
уменьшении объема последнего даже в два раза возникает перегретый пар, ко-
торый переходит через так называемую точку росы, которой можно достичь и
при снижении температуры. Таким образом, влажность поступающего в ТМ
воздуха пропорционально зависит от разницы давлений и температур в ГР и
ТМ.
Если снижать эту разность давлений по условиям эффективного отпуска
тормозов менее чем на 0,2 Мпа нецелесообразно, то охладить воздух в ГР до
температуры на 2-3˚ выше, чем в окружающей среде, необходимо и возможно.
Наиболее приемлемым способом для этого является создание так называемого
охлаждающего контура между компрессором и ГР, выполненного в виде длин-
ной трубы, проложенной с небольшим наклоном для сбора конденсата.
Площадь охлаждения этой трубы FОХЛ (м2) определяется по формуле, по-
лученной из уравнения теплового баланса /1/
t
t
GCР 1окр
F
=
ln
,
охл
К
t
t
(7.18)
t
2
окр
67
α α
вн нар
К =
t
α
+ α
,
(7.19)
вн
нар
8
,
0
3 Vt
a =
,
0 25 ,
(7.20)
d
охл
F
L =
, м
(7.21)
d
p
где G– массовый расход воздуха, подаваемого от компрессора, (Н/с);
CР– удельная теплоемкость воздуха, (принять 1,0х104 Дж/(Н К˚);
Кt – коэффициент теплоотдачи охлаждающей трубы, Вт/(м2 К˚);t1 – температура воздуха на выходе компрессора, (принять 150˚С);
t2 - температура воздуха, поступающего в главный резервуар
(принять 5˚С);
tок- температура окружающей среды, (принять 0˚С);
a вн – коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней стенке
охлаждающей трубы, (Вт/(м2 К˚);
a нар – коэффициент теплоотдачи от наружной стенки охлаждаю-
щей трубы в окружающую среду, (Вт/(м2 К˚);
Vt – скорость движения воздуха в трубе или снаружи (принять
соответственно 2 м/с и 20 м/с);
d– диаметр трубы, (принять внутренний – 0,027м, наружный –
0,032 м);
L– длина охладительной трубы, м.
Кроме рассмотренного метода осушения воздуха, существуют еще два
применяемые на ж.- д. транспорте: с помощью силикагеля и спиртоосушителей.
Однако первый требует периодической регенерации (восстановления), а второй
тщательного контроля за расходованием.
В соответствии с найденными в начале данного раздела параметрами
компрессорных установок выполнить расчеты охладительного контура и сде-
лать необходимые выводы.
8 Расчет элементов тормозных систем
8.1 Расчет резиновых диафрагм, клапанов, пружин
В современных тормозных приборах при уплотнениях рабочих объемов
широко используются гибкие диафрагмы, выполненные из эластичной рези-
68
ны. Для снятия больших изгибающих напряжений в местах защемления де-
формация диафрагм ограничивается приемными конусами, несколько изме-
няющими диаметры их рабочей поверхности (рисунок 8.1).
Рабочей поверхностью диафрагмы является некоторая часть площади ее
гибкого пояса, передающая усилие вместе с жестким центром на рабочие ор-
ганы, связанные с диафрагмой (остальная часть этого пояса передает силу
давления на корпус). При известных диаметрах наружного D и внутреннего d
зажимов рабочая площадь д
F определяется по формуле /2/
2
2
= ,
0
(
262 D +dD
d )
д
F
+
.
(8.1)
Часто бывает необходимо определить геометрические размеры диафраг-
мы по заданной рабочей площади. Для этого, задавшись диаметром централь-
ной шайбы d, можно использовать выражение /7/:
D =
82
,
3
- ,
0
d 2
75
-
d
Р
F
5
,
0
.
(8.2)
Если же заданы ширина гибкого пояса К = 0,5(D-d) и рабочая площадь, то-
большой и малый диаметры находятся так:
2
D =
,
1 27 F
- 33
,
0
К
р
,
(8.3)
2
d = -К +
,
1 27 F
- 33
,
0
К
р
.
(8.4)
Для устойчивой работы клапаны обычно нагружаются пружинами. При рас-
четах усилий, действующих на клапан, его рабочая площадь определяется суммой
площади закрываемого отверстия и 0,25 поверхности закрытой в месте контакта
клапана с седлом (рисунок 8.2) /2/:
0 ,
π
25
2
2
F = 0, 25D
π
+
( D
D ) .
(8.5)
к
1
4
2
1
69
Для надежного уплотнения клапана, особенно при действии под ним по-
вышенного давления, необходимо использовать поджимающие пружины с уси-
лием на 50-70% выше расчетного для обеспечения достаточной плотности при
максимальных перепадах давлений. Расчет пружин, применяемых в тормозных
приборах, рекомендуется выполнять по формулам /2/:
3
8 D P
f =
n
4
р , (8.6)
Gd
8 D
Р
ср max
τ =
к ,
(8.7)
πd 3
с
4
1
0 , 615
к = 4с 4
с
,
(8.8)
D
с =
,
(8.9)
d
где
f- прогиб пружины, м;
D- средний диаметр витка, м;
P, Pmax- рабочее и максимальное усилие, Н;
nР- число рабочих витков;
G- модуль сдвига (для стали 8х 1010 Н/м2);
d- диаметр проволоки, м;
t - напряжение на кручение, Н/м2.
Для тормозных приборов не рекомендуется превышать напряжение на
кручение 6 х 108 Н/м2 при сжатии пружин до соприкосновения витков. Пружи-
ну следует проектировать с минимальной жесткостью за счет максимально
возможного по конструктивным условиям числа витков.
70