1.3 Определение диаметра тормозного цилиндра

Диаметр тормозного цилиндра находят из известной зависимости, связывающей необходимое на штоке тормозное усилие с усилием, действующим на поршень при наполнении тормозного цилиндра сжатым воздухом:

,

откуда

,

где Р_шт – усилие, развиваемое по штоку поршня тормозного цилиндра при условии безъюзового торможения, Н;

Р_тц – давление воздуха в тормозном цилиндре, МПа; Р_тц = 0,38 МПа

Р₀ – усилие предварительной затяжки отпускной пружины тормозного цилиндра, Н; Р₀ = 1260 Н

L_доп – максимально допустимый ход поршня тормозного цилиндра, см;

L_доп=12,5 см

Ж_пр – жесткость отпускной пружины, Н/см; Ж_пр = 87 Н/см

η_тц= 0,98 – КПД тормозного цилиндра (потери на трение).

Усилие, развиваемое по штоку поршня тормозного цилиндра при условии безъюзового торможения:

,

где К_доп – допустимое нажатие на тормозную колодку электровоза , Н.

.

По полученной по формуле величине диаметра тормозного цилиндра выбираем ближайший больший стандартный цилиндр .

После выбора стандартного диаметра тормозного цилиндра необходимо пересчитать усилие, развиваемое по штоку поршня тормозного цилиндра Р_шт

.

1.4 Выбор воздушной части тормозной системы

В воздушную часть тяговой единицы подвижного состава входят: компрессорная установка, кран машиниста, воздухораспределитель, запасной резервуар, воздухопровод с арматурой и другие приборы.

При разработке воздушной части тормозной системы тепловоза, выбираем тип воздухораспределителя. Тип воздухораспределителя выбираем, исходя из времени наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом до 90% его максимального значения. Для пассажирского тормоза это время не должно превышать 8 с. Такие величины времени наполнения тормозного цилиндра обеспечиваются воздухораспределителями усл. №292-001, усл. №292М.

В зависимости от принятого диаметра тормозного цилиндра определяем объем запасного резервуара. Этот объем должен обеспечивать максимальное давление в тормозном цилиндре при экстренном или полном служебном торможении не ниже 0,38 МПа и при ходе поршня тормозного цилиндра 180 мм. Минимальный объем запасного резервуара в см³, приходящийся на один тормозной цилиндр, определяется

,

где F_тц – площадь поршня тормозного цилиндра, см².

,

.

По полученной по формуле величине минимального объема выбираем стандартный больший запасный резервуар .

1.5 Определение подачи компрессора и объема главных резервуаров

Питание тормозной сети поезда и различных вспомогательных пневматических механизмов локомотива сжатым воздухом обеспечивается постоянным источником сжатого воздуха – компрессором, который устанавливается на локомотиве.

Компрессорная установка локомотива должна обеспечивать потребность поезда в сжатом воздухе при самых неблагоприятных условиях работы тормозной сети и наибольших допускаемых утечках.

Общий часовой расход воздуха, который должен подаваться компрессором при частных торможениях, в см³/ч

,

где Q_тор – расход сжатого воздуха на торможение, см³/ч;

Q_ут – расход сжатого воздуха на утечки из магистрали и приборов тормозной системы, см³/ч;

Q_др – другие расходы, см³/ч.

Первые два расхода определяются по формулам

где V_тс – объем тормозной сети поезда, см³;

ΔР_тм – снижение давления воздуха в тормозной магистрали при регулировочном торможении (0,08-0,1 МПа);

ΔР_ут – допустимое снижение давления в тормозной магистрали в минуту за счет утечек (0,02 МПа·мин);

ΔР_бар – атмосферное давление воздуха, МПа (0,1МПа);

К – число регулировочных торможений за 1 час (к = 10 ч^-1).

Другие расходы (питание различных вспомогательных пневматических механизмов и др.) можно принять для электровозов.

.

Объём тормозной сети поезда:

,

где r_ni – число конкретных подвижных единиц, включённых в поезд по заданию

V_тм – объём тормозной магистрали конкретной подвижной единицы;

V_зр – объём запасного резервуара конкретной подвижной единицы;

V_рр – объём рабочих резервуаров воздухораспределителя подвижной единицы;

Подставив значения получим:

.

Потребная подача компрессора в см³/мин может быть определена:

,

где 1,3 – коэффициент, учитывающий необходимость выключения компрессора для охлаждения;

Q_лок.ут. = 150·10³ см³/мин – расход сжатого воздуха на компенсирование утечек из главных резервуаров и напорной сети электровоза.

.

Необходимый объём главных резервуаров из условия наполнения тормозной магистрали (без питания запасных резервуаров) после торможения в см³ :

,

где ∆Р_м = 0,5 МПа – снижение давления сжатого воздуха в тормозной магистрали поезда при автостопном торможении;

∆Р_гр = 0,35 МПа – допустимый перепад давления воздуха в главных резервуарах при автостопном торможении;

.

По полученной величине V_гр принимаем ближайший стандартный общий объём главных резервуаров .

Найденную подачу компрессора и ёмкости главных резервуаров необходимо проверить для случаев отпуска и зарядки тормозов после полного служебного торможения. В основу расчёта принимаем уравнение баланса расхода сжатого воздуха в следующем виде:

где ∆Р_рр = 0,12 МПа – перепад давления в рабочем резервуаре при полном служебном торможении с воздухораспределителями пассажирского типа;

Р_зр = 0,51 МПа – давление в запасных резервуарах для пассажирского поезда;

∆Р_зр = 0,4 МПа – снижение давления в запасных резервуарах;

∆Р_ут = 0,02 МПа/мин - снижение давления в тормозной сети через неплотности;

t_от = 2 мин - расчётное время отпуска тормозов и подзарядки запасных резервуаров до установленного зарядного давления;

V_гр = 750·10³ см³ – объём главных резервуаров.

Подставляя числовые значения, получим подачи компрессора, необходимые для зарядки магистрали после служебного торможения.

Сравнивая найденную подачу с потребной, делаем вывод о том, что компрессор и ёмкости главных резервуаров не обеспечивают расход сжатого воздуха.