4 Проектирование принципиальной пневматической схемы тормоза

4.1 Описание устройства и действия пневматической части тормозной системы

Грузовые вагоны оборудованы магистральным воздухопроводом диаметром 32 мм с концевыми кранами клапанного типа №190 и соединительными рукавами № Р17.

Двухкамерный резервуар, укрепленный на раме вагона, соединен с магистральным воздухопроводом отводом диаметром 19 мм через разобщительный кран и пылеловку-тройник (кран устанавливается в тройник перед отводом, чтобы можно было отключить не только воздухораспределитель, но и отвод в случае его излома).

Трубами диаметром 19 мм резервуар соединен также с запасным резервуаром и тормозным цилиндром. К резервуару крепятся магистральная и главная части воздухораспределителя № 483. Между воздухораспределителем и тормозным цилиндром подключен грузовой авторежим № 265-002. При наличии в тормозном оборудовании вагонов авторежима рукоятки переключателя грузовых режимов у воздухораспределителя снимают. Так как вагон оборудован композиционными колодками и авторежимом, то воздухораспределитель фиксируется на средний режим торможения.

При включенном положении разобщительного крана воздухораспределитель сообщается с тормозной магистралью, при выключенном - с атмосферой.

На четырехосных вагонах объем запасного резервуара составляет 78 л при тормозном цилиндре диаметром 356 мм.

При использовании воздухораспределителей № 483 достигается максимально возможная скорость распространения тормозной волны, минимальное влияние длины магистрального воздухопровода на процессы наполнения сжатым воздухом цилиндров при торможении. По сравнению с другими известными воздухораспределителями грузового типа эти приборы обеспечивают наиболее короткие тормозные пути и наименьшие продольные силы в поезде при торможении.

Комплект воздухораспределителя № 483 состоит из магистральной части, двухкамерного резервуара и главной части.

Магистральная часть имеет корпус, в нижней части которого предусмотрена полость для сбора конденсата, и крышку. В корпусе размещены два узла: клапана дополнительной разрядки и клапана мягкости.

Магистральная часть действует одинаково при служебном и экстренном торможениях, но во втором случае – полная разрядка золотниковой камеры.

Зарядка золотниковой и рабочей камер воздухораспределителя, резервуара и запасного резервуара осуществляется из магистрали. Тормозной цилиндр сообщен в это время с атмосферой через авторежим и главную часть воздухораспределителя. При торможении давление в магистрали понижается, воздухораспределитель срабатывает, отключает тормозной цилиндр от атмосферы и сообщает его с запасным резервуаром. При полном торможении давление в запасном резервуаре и тормозном цилиндре выравнивается.

4.2 Расчет давления в тормозных цилиндрах при ступенях торможения и пст

Грузовой воздухораспределитель усл.N 483 работает на основе изменения давления в трех объемах – тормозной магистрали, рабочей камере и тормозном цилиндре.

Давление в тормозном цилиндре зависит от соотношения площадей поршней, жесткости режимных пружин и взаимного перемещения главного и уравнительного поршней.

Расчет будем вести для груженого режима.

Для рассматриваемого воздухораспределителя в конце зарядки давление в тормозной магистрали, золотниковой камере и в рабочей камере равны, т.е.

В конце каждой ступени торможения устанавливается равновесие порш- ней – перекрыша. Из условия равновесия магистральной диафрагмы можно записать:

Из условия равновесия уравнительного поршня

(4.1)

где		–	давление в тормозном цилиндре при i-й ступени торможения, Па;
		–	площадь уравнительного поршня, ;
		–	атмосферное давление, ;
		–	усилие предварительного сжатия режимных пружин,;

–суммарная жесткость режимных пружин на груженом режиме;

–перемещение уравнительного поршня после i-й ступени торможе-

ния.

Суммарная жесткость режимных пружин на груженом режиме определяется по формуле

(4.2)

где

–

жесткость большой и малой режимных пружин,

Тогда

Перемещение уравнительного поршня после i-й ступени торможения

– для ступенчатого торможения

(4.3)

– для полного служебного торможения

					(4.4)
где			–	перемещение главного поршня для получения скачка давления в тормозном цилиндре; после i-й ступени торможения, ;
			–	перемещение уравнительного поршня после ПСТ,

Из условия равновесия главного поршня

(4.5)

где		–	абсолютные зарядные давления в рабочей и золотниковой камерах при i-й ступени торможения, ;
		–	площадь главного поршня, ;
		–	площадь штока главного поршня, ;
		–	усилие предварительного сжатия пружины главного поршня, ;
		–	жесткость пружины главного поршня, ;
		–	теоретическая величина перемещения главного поршня при i-й ступени торможения, м

Давление в рабочей камере после ступени торможения связано с перемещением главного поршня соотношением

(4.6)

где

–

объём рабочей камеры, .

Приняв и решая совместно уравнения (4.5) и (4.6) относительно, получим квадратное уравнение типа

(4.7)

где
					(4.8)

(4.9)

(4.10)

		–	абсолютное зарядное давление в тормозной магистрали при i-й ступени торможения,;
		–	абсолютные зарядные давления в тормозной магистрали и рабочей камере, .

Решение уравнения (4.7) находим в виде

(4.11)

Для ступени торможения

Фактическое перемещение главного поршня при ступени торможения

(4.12)

где

–

механический КПД, учитывающий силы трения при перемещении рабочих органов воздухораспределителя, .

Давление в тормозном цилиндре при ступени торможения

(4.13)

При ступени торможения

При полном служебном торможении

Из уравнений (4.5) и (4.6) можно определить также оптимальное пониженное давление в тормозной магистрали для получения полного служебного торможения

					(4.14)
где			–	сопротивление перемещению главного поршня за счёт давления в тормозном цилиндре; для гружёного режима, ;
			–	перемещение главного поршня для получения скачка давления в тормозном цилиндре после ПСТ,