2. Определение диаметра тормозного цилиндра

Диаметр тормозного цилиндра определяется из условию развития необходимого усилия на штоке ТЦ в зависимости от усилия на поршне при наполнении ТЦ сжатым воздухом:

P_шт=ΔP_тц·F_тц·η_тц-P_пр, (2.1)

где ΔP_тц – давление воздуха в ТЦ равное 4,2 кГс/см²;

P_шт — усилие на штоке ТЦ, необходимое для соблюдения условий безъюзного торможения, кГс, равное:

(2.2)

k_доп — допустимое нажатие на тормозную колодку, тс; k_доп=2,69 тс

е — число колодок рычажной передачи одного ТЦ; е=3

n — передаточное число рычажной передачи; n=10,17

η_рп — КПД рычажной передачи, принимаемый равным 0,9;

F_тц — площадь тормозного цилиндра, см², равная:

; (2.3)

D_тц — внутренний диаметр тормозного цилиндра, см;

η_тц — КПД тормозного цилиндра, равное 0,98 (потери на трение);

P_пр — усилие отпускной пружины тормозного цилиндра, кГс, равная:

P_пр = P₀ + L_доп·Ж; (2.4)

P₀ — усилие предварительной затяжки отпускной пружины ТЦ, кГс; P₀=126 кГс.

L_доп — максимально допустимый ход поршня ТЦ, см; L_доп=15см

Ж — жёсткость отпускной пружины, кГс/см. Ж=8,7кгс/см

Из (2.1) следует:

(2.5)

Выбираем диаметр ТЦ равным 203 мм.

3. Выбор типа воздухораспределителя и объёма запасного резервуара

В воздушную часть входят: воздухораспределитель, запасный резервуар, воздухопровод с арматурой и другие приборы.

При разработке воздушной части тормозной системы выбирают тип воздухораспределителя (ВР), исходя из времени наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом до 90% его максимального давления. Для пассажирского тормоза это время не должно превышать 25 с. Такие величины времени наполнения ТЦ в грузовом поезде обеспечиваются воздухораспределителем — усл. № 483.

Затем, в зависимости от принятого диаметра ТЦ определяют объём запасного резервуара (ЗР). Этот объём должен обеспечивать максимальное давление в тормозных цилиндрах при экстренном (ЭТ) или полном служебном (ПСТ) торможении не ниже 3,8 кГс/см², и при ходе поршня ТЦ 180 мм.

У грузовых локомотивов объём ЗР не зависит от диаметра и количества ТЦ. Это объясняется тем, что наполнение ТЦ у локомотивов при автоматическом торможении осуществляется непосредственно из питательной магистрали через кран машиниста усл. № 254 и реле давления № 304. В этом случае ВР воздействует только на межпоршневое пространство крана (усл. № 254) посредством импульсной магистрали. Нормальная работа ВР грузового типа (усл. № 270-005, усл. № 483) обеспечивается при наличии объёма резервуара, равного объёму ТЦ грузового вагона, поэтому объём запасного резервуара для грузового локомотива принимается равным 20·10³ см³ (с учётом объёма импульсной магистрали).

Правильность выбора воздушной части тормозной системы для случая полного служебного торможения можно оценить по необходимой величине снижения давления воздуха в тормозной магистрали (ТМ) поезда и установившейся величине давления воздуха в ТЦ.

(3.1)

где ΔP_тм — необходимая величина снижения давления воздуха в тормозной магистрали поезда, кГс/см²;

P_з — зарядное (поездное) давление воздуха в ТМ поезда, кГс/см²; P_з=5,5 кГс/см²

F_гп — площадь главного поршня ВР, см² D_гп=10 см:

V_РК — объём рабочей камеры ВР, равный 6000 см³;

h_гп — полный ход главного поршня, равный 2,3 см;

P_гп — усилие предварительного сжатия пружины главного поршня ВР, равная 20 кГс;

Ж_гп — жёсткость пружины главного поршня ВР, равная 28 кГс/см;

F_шт — площадь поперечного сечения штока главного поршня ВР, см² (диаметр штока D_шт равен 2,4 см)

η_м — механический КПД тормоза, равный 0,95.

Установившаяся величина давления воздуха в ТЦ определяется по условию:

(3.2)

где h_уп — полный ход уравнительного поршня ВР, равный 1,65 см;

Ж_БП и Ж_МП — жёсткость большой и малой пружин уравнительного поршня, равная соответственно 32,7 и 8,7 кГс/см;

к — коэффициент, учитывающий режим работы ВР, для порожний режима к=1;

P_уп — усилие предварительного сжатия большой пружины уравнительного поршня ВР, находящаяся в пределах 12…14 кГс;

F_уп — площадь уравнительного поршня ВР, см² (диаметр поршня D_уп равен 5 см).