3 Проектирование и расчет механической части тормоза

3.1 Выбор схемы тормозного нажатия

На подвижном составе применяют одностороннее или двустороннее нажатие колодок на колесо.

Одностороннее нажатие для общесетевых условий считается более выгодным, так как позволяет упростить конструкцию рычажной передачи и рамы тележки и уменьшить их вес и габариты.

Для предохранения колесных пар тележки от раздвигания при одностороннем торможении нажатие на колодку не должно превышать 60% от веса брутто вагона, приходящегося на колесо.

В данном курсовом проекте выбирается одностороннее нажатие композиционных тормозных колодок на колесо.

3.2 Определение потребной величины тормозного нажатия

Результаты расчетов потребной тормозной силы и допускаемой по условию безъюзового торможения позволяют перейти к определению силы нажатия тормозных колодок.

Для колодочного тормоза суммарное нажатие колодок, приходящееся на ось колесной пары, определяется по формуле

(3.1)

где		–	нажатие колодки на колесо, кН;
		–	число колодок действующих на ось, ;
		–	осевая нагрузка транспортного средства;
		–	действительный коэффициент трения материала колодок.

Действительный коэффициент трения материала колодок в общем виде определяется по формуле

(3.2)

где

–

функции, характеризующие зависимость коэффициента трения от силы нажатия и от скорости.

Значения иопределяются по формулам

					(3.3)
					(3.4)
где			–	эмпирические коэффициенты, зависящие от материала колодок.

Подставив выражение для в формулу (3.1), получаем

(3.5)

Преобразуем полученное уравнение, обозначив

(3.6)

Тогда

(3.7)

Выразив К из уравнения (3.7), получим квадратное уравнение типа

(3.8)

где

–

коэффициенты квадратного уравнения.

Значения коэффициентов A, B, и C определяются по формулам

(3.9)

(3.10)

(3.11)

Величину допускаемой силы нажатия определим из уравнения (3.8)

(3.12)

Значение действительного коэффициента трения, для композиционных колодок из материала ТИИР-300 определяется по эмпирической формуле [1, с. 20]

(3.13)

Из формулы (3.13) следует, что эмпирические коэффициенты, зависящие от материала колодок, имеют следующие значения:

Произведем вычисления для скорости движения вагона .

Аналогичные вычисления произведем для всего диапазона скоростей при . Результаты вычислений сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет допускаемой силы нажатия колодки на колесо

100	27,78	670	0,7142	50,64		19,74	-1012,8	37,24
90	25,00	685	0,7273	50,84		19,66	-1016,8	37,45
80	22,22	701	0,7419	51,00		19,60	-1020	37,61
70	19,44	720	0,7586	51,23		19,51	-1024,6	37,84
60	16,67	745	0,7778	51,70		19,32	-1034	38,32
50	13,89	775	0,7999	52,30	0,2	19,08	-1046	38,93
40	11,11	812	0,8261	53,06		18,78	-1061,2	39,71
30	8,33	862	0,8572	54,28		18,29	-1085,6	40,99
20	5,56	931	0,8947	56,24		17,50	-1124,8	43,07
10	2,78	1030	0,9411	59,08		16,37	-1181,6	46,15
0	0,00	1189	1,0000	64,18		14,33	-1283,6	51,93

График зависимости допускаемой силы нажатия колодки на колесо от скорости представлен на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 – График зависимости допускаемой силы нажатия колодки на колесо от скорости

Сила нажатия тормозных колодок на колесо ограничивается по условиям тепловой нагруженности фрикционного узла колесо-колодка, так как износ трущихся материалов определяется главным образом работой трения. Поэтому в предварительных расчетах величину силы нажатия следует уточнить и в необходимых случаях откорректировать по допускаемым удельным давлениям на колодку, которая определяется по формуле

(3.14)

где		–	допускаемое удельное давление, ;
		–	геометрическая площадь трения колодок, .

Тогда

Сила нажатия по условиям тепловой нагруженности фрикционного узла колесо-колодка не превышает расчётной силы нажатия тормозных колодок на колесо на всём интервале скоростей, допускаемых по удельному давлению на колодку. Следовательно, дальнейший расчет ведем по наименьшему значению .