4.3 Определение действительного и расчетного тормозного нажатия

Действительное нажатие тормозной колодки на колесо определяется по формуле

, (4.9)

где –	передаточное число тормозной рычажной передачи, ;
–	усилие по штоку тормозного цилиндра,
–	механический КПД рычажной передачи, ;
–	число пар колодок, действующих от одного тормозного цилиндра, .

Усилие по штоку тормозного цилиндра определяется по формуле

; (4.10)

Н,

Тогда действительное тормозное нажатие

кН.

Действительный коэффициент тормозного нажатия вагона определяется по формуле

, (4.11)

где – статическая нагрузка от колеса на рельс, Н,

, (4.12)

–осевая нагрузка вагона, Н.

Н;

Тогда

.

Расчетное тормозное нажатие для композиционных колодок ТИИР-300 определяется по формуле

, (4.13)

где кН.

кН;

.

4.4 Расчет удельной тормозной силы

Для упрощения расчета удельной тормозной силы учитываем ее зависимость от величины тормозного нажатия и наличия тормозных колодок различных типов. Для колодок ТИИР-300

, (4.14)

где –	расчетный коэффициент трения чугунных и композиционных колодок соответственно;
	суммарное расчетное нажатие всех колодок локомотива и вагонов, кН;
–	учетная масса локомотива, т. Для тепловоза 2ТЭ116 т;
–	масса состава, т,

Для чугунных колодок

, (4.15)

Для композиционных колодок

,

,

где n_л - количество осей в локомотиве, n_л = 18;

К_{л гр} - нажатие тормозных колодок локомотива на груженом режиме,

К_{л гр} = 117,7 кН.

Тогда для локомотива 2ТЭ116

кН, Расчетное нажатие колодок всех вагов

, (4.16)

где m – число колодок, действующих от одного ТЦ, m =4;

–расчетное нажатие одной колодки, кН,

N_в – количество вагонов в составе, N_в = 70.

кН.

Масса состава

, (4.17)

где n_в – количество осей в вагоне, n_в =4;

q₀ – осевая нагрузка, q₀ =230 т/ось;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/c².

т.

По формуле (4.15) определим коэффициент трения при скорости км/ч

.

.

Тогда удельная тормозная сила

Н/т;

Аналогично определяем удельную тормозную силу для остальных скоростей заданного диапазона. Результаты расчета сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Расчет удельной тормозной силы

, км/ч			, Н/т
110	0,087	0,253	307,53
100	0,090	0,257	313,74
90	0,093	0,262	320,44
80	0,097	0,267	328,45
70	0,102	0,273	337,89
60	0,108	0,280	348,92
50	0,116	0,288	362,47
40	0,126	0,297	378,82
30	0,140	0,309	399,82
20	0,162	0,322	428,92
10	0,198	0,339	471,30
0	0,270	0,360	544,22

По результатам расчета строим график зависимости удельной тормозной силы поезда от скорости движения (рисунок 4.2)

Рисунок 4.2 – График зависимости

5 ТОРМОЗНЫЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПОЕЗДА

5.1 Определение длины тормозного пути, времени торможения и замедления при торможении

Тормозной путь – это расстояние, проходимое поездом с момента перевода ручки крана машиниста в тормозное положение до полной остановки поезда.

Движение тормозящегося поезда рассматривается как движение массы, сосредоточенной в центре тяжести. Полагают, что тормозная сила приложена в центре тяжести поезда. Возрастание тормозной силы в период наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом условно заменяют мгновенным скачком до максимальной величины по истечении времениподготовки тормозов к действию. В соответствии с этим тормозной путьпоезда при экстренном торможении подразделяется на путь, проходимый за время подготовки тормозови действительный тормозной путь

. (5.1)

Величина учитывает путь, проходимый поездом с момента приведения тормозов в действие до развития полной тормозной силы за время подготовки секунд. Предполагается, что в это время поезд продолжает двигаться с начальной скоростью, м/с,

. (5.2)

Время для экстренного торможения грузового поезда длиной более 200 осей

, (5.3)

где – уклон пути,i = -12%;

–удельная тормозная сила поезда, Н/т.

Величина действительного тормозного пути , м, определяется методом численного интегрирования по интервалам скорости

(5.4)

–длина тормозного пути на заданном интервала, м;

, (5.5)

где – замедление поезда, м/с², под действием замедляющей силы в 1 Н/т. Для грузового груженого состава

, (5.6)

где −	замедление соответственно локомотива и состава, м/с, под действием замедляющей силы в 1 Н/т. Для тепловоза 2ТЭ10В для грузового груженого состава.
–	начальная и конечная скорости в принятом расчетном интервале, м/с;
–	удельное сопротивление движению поезда от уклона пути, Н/т;
–	основное удельное сопротивление движению поезда, Н/т,

, (5.7)

–основное удельное сопротивление движению локомотива, Н/т,

, (5.8)

–то же для вагона данного типа с учетом их фактической загрузки, Н/т,

, (5.9)

–часть массы состава, приходящаяся на вагоны данного типа и загрузки, т;

–учетная масса локомотива, т.

Рассчитаем тормозной путь поезда при начальной скорости движения м/с.

Замедление поезда под действием замедляющей силы

;

м;

Н/т;

Н/т;

Н/т;

м;

м

м.

Аналогично определяем длину тормозного пути при остальных скоростях движения. Результаты расчета заносим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты расчета тормозного пути поезда

, км/ч	, м/с	, Н/т	, с	, м	, км/ч	, м/с	, Н/т	Н/т	Н/т	Н/т	++				, м	, м
90	25,0	584,6	13,08	327,0	85	23,6	590,2	58,4	21,4	23,1	493,5	90;80	65668,5	141,4	627,8	954,8
80	22,2	596,4	13,02	289,3	75	20,8	603,4	51,8	19,0	20,5	503,9	80;70	57459,9	122,2	486,4	777,5
70	19,4	610,4	12,95	251,8	65	18,1	618,5	45,8	16,8	18,1	516,7	70;60	49251,4	103,3	364,2	616,0
60	16,7	626,6	12,87	214,5	55	15,3	636,1	40,6	14,8	16,0	532,2	60;50	41042,8	84,8	260,9	475,5
50	13,9	645,6	12,79	177,6	45	12,5	656,9	36,0	13,5	14,1	551,3	50;40	32834,3	67,0	176,1	353,7
40	11,1	668,1	12,69	141,0	35	9,7	681,8	32,1	11,6	12,6	574,5	40;30	24625,7	50,0	109,1	250,1
30	8,3	695,5	12,59	104,9	25	6,9	712,5	28,9	10,4	11,2	603,9	30;20	16417,1	34,0	59,1	164,0
20	5,6	729,6	12,47	69,3	15	4,2	751,7	26,4	9,4	10,2	642,0	20;10	8208,6	19,2	25,1	94,4
10	2,8	773,8	12,33	34,2	5	1,4	804,9	24,6	8,7	9,4	694,4	10;0	1026,1	5,9	5,9	40,1
0	0,0	836,0	12,15	0,0	0		418,0	24,0	8,4	9,1	307,2	-	0,0	0,0	0,0	0

Используя результаты расчета длины тормозного пути (таблица 5.1), определим время торможения и замедление поезда при торможении.

Время торможения определяется по формуле

, (5.10)

где − время экстренного торможения, с (из таблицы 5.1);

−действительное время торможения,

, (5.11)

где − действительное время, за которое поезд проходит при торможении со скорости до скорости ,

, (5.12)

где – средняя скорость поезда наi-ом интервале скорости, м/с;

–длина тормозного пути i-го интервала, м.

Замедление поезда, м/с², определяется по формуле

.

Произведем расчет для интервала скоростей [90;80] км/ч:

с;

;

;

.

Расчет для остальных интервалов приведен в таблице 5.1

Таблица 5.1 − Результаты расчета времени торможения и замедления поезда

,км/ч	, м/с	, м	, с	с	с
85	23,6	141,4	5,99	47,3	60,38	0,467
75	20,8	122,2	5,87	41,3	54,32	0,476
65	18,1	103,3	5,70	35,4	48,35	0,495
55	15,3	84,8	5,54	29,7	45,57	0,501
45	12,5	67,0	5,36	24,21	37,0	0,516
35	9,7	50,0	5,15	18,8	31,49	0,540
25	6,9	34,0	4,92	13,7	26,29	0,567
15	4,2	19,2	4,57	8,78	21,5	0,60
5	1,4	5,9	4,21	4,2	16,53	0,65
0	0,0	0,0	0,00	0,0	12,15	0,000

На основе полученных данных построим графики зависимостей S =f(v), t = f(v), j = f(v).

Рисунок 5.1 – График зависимости

Рисунок 5.2 – График зависимости .

Рисунок 5.3 – График зависимости

5.2 Расчет продольно-динамических усилий в поезде

Из-за неодновременного наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом в начальный период торможения тормозные силы в головной части поезда значительно превышают тормозные силы хвостовой части, что приводит к сжатию поезда. В этом периоде в поезде возникают максимальные продольно-динамические усилия.

Максимальные усилия, испытываемые автосцепкой в области наибольших реакций по длине поезда, определяются по формуле

, (5.13)

где –	тормозная сила поезда при заданной скорости движения, кН;
–	коэффициент, учитывающий состояние поезда перед торможением: при торможении сжатого поезда , при торможении растянутого поезда;
–	длина тормозной магистрали поезда, м, которую приближенно можно определить по формуле

, (5.14)

–число вагонов в поезде, ;

–длина вагона по осям автосцепок, м;

м;

–скорость распространения тормозной волны, при экстренном торможении м/с;

–время наполнения тормозного цилиндра при экстренном торможении, с.

Продольно-динамические усилия в поезде при торможении:

– сжатого поезда при v = 90 км/ч

кН;

кН;

при v = 20 км/ч

кН;

кН;

– растянутого поезда при v = 90 км/ч

кН;

при v = 20 км/ч

кН.