5 Механическая часть тормоза

5.1 Выбор схемы тормозного нажатия

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

Одностороннее нажатие для общесетевых условий эксплуатации грузовых вагонов считается экономически белее выгодным, так как позволяет упростить конструкцию рычажной передачи и рамы тележки и уменьшить вес и габариты. Однако требуется более частая смена колодок в эксплуатации (особенно на крутых затяжных спусках). Для предохранения колесных пар тележки от раздвигания при одностороннем торможении нажатие на колодку не должно превышать 60% от веса брутто вагона, приходящегося на колесо.

На пассажирских вагонах, локомотивах и мотор-вагонном подвижном составе применяют двустороннее нажатие колодок на колесо. Двустороннее нажатие позволяет уменьшить удельные давления колодки на колесо и, следовательно, увеличить коэффициент трения колодки и более полно использовать допускаемую тормозную эффективность по условиям сцепления колеса и рельса. При двустороннем нажатии отсутствует выворачивающее действие на колесо.

Считают, что тепловая напряженность фрикционной пары тормозная колодка-колесо при двустороннем торможении выше, чем при одностороннем.

5.2 Определение допускаемой величины тормозных нажатий

5.2.1 Определение потребной величины тормозного нажатия

Результаты расчетов потребной тормозной силы и допускаемой позволяют определить силы нажатия тормозных колодок.

Суммарное нажатие колодок для колодочного тормоза, приходящееся на ось колесной пары определяется

, (31)

где – нажатие колодки на колесо, кН;

–число колодок, действующих на ось;

–допускаемая удельная тормозная сила, Н/т;

–осевая нагрузка, т;

–действительный коэффициент трения материала колодок.

Действительный коэффициент трения материала колодок в общем виде определяется по формуле

, (32)

где ,– функции, характеризующие зависимость коэффициента трения от силы нажатия и от скорости;

,, (33)

где – эмпирические коэффициенты, зависящие от материала колодок.

Тогда

Подставим выражение для в формулу (32) и получим

.

Преобразуем уравнение, обозначив

.

Тогда

, (34)

Выразив К из этого уравнения, получим квадратное уравнение типа

, (35)

Для фосфористых чугунных колодкок.

Коэффициент трения

Тогда величину допускаемого нажатия определяем из уравнения

где:; ;.

Тогда ;.

,

,

.

Расчет для различных скоростей движения сводим в таблицу 2

Таблица 2 – Расчет для различных скоростей движения

По полученным данным строим зависимость силы нажатия колодки на колесо К от скорости V (рисунок 2).

Рисунок 2 – Зависимость силы нажатия колодки на колесо К от

скорости V.

5.2.2 Допускаемые силы нажатия по удельному давлению

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

, (36)

где – допускаемое удельное давление, МПа;

– геометрическая площадь трения колодок, м².

Максимально допустимое давление на композиционную колодку – 1,3 МПа.

Геометрическая площадь трения композиционных колодок – 0,0305 м².

.

Во всем интервале скоростей сила нажатия К меньше допускаемой по удельному давлению. Для дальнейших расчетов принимаем силу нажатия К при скорости 20 км/ч, К=18.7.