Определение диаметра ТЦ и выбор ТЦ

Необходимый диаметр ТЦ можно получить из выражения:

, откуда ,

где: d_ТЦ – диаметр ТЦ, мм;

Р_ШТ – усилие по штоку ТЦ, кН;

Р_ПР – усилие отпускной пружины ТЦ, кН;

Р_Р – усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи, приведенное к штоку ТЦ, кН;

Р_ТЦ – расчетное давление воздуха в ТЦ, МПа;

h_ТЦ – коэффициент потерь усилия (КПД) ТЦ, h_ТЦ = 0,98

Усилие отпускной пружины ТЦ:

,

где: Р_О – усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;

Ж_Ц – жесткость отпускной пружины ТЦ, Н/мм;

L_Ш – величина выхода штока ТЦ, мм.

Для вагонов цистерн максимально допустимый в эксплуатации L_Ш =130 мм.

При определении диаметра ТЦ целесообразно величину выхода штока принимать как максимально допускаемую, в эксплуатации при полном торможении.

Для подвижного состава промышленностью выпускаются ТЦ, в которых жесткость отпускной пружины составляет 6,29–8,7 Н/мм и усилие предварительного сжатия – 1260–1540 Н. При этом на магистральных вагонах, имеющих колодочный тормоз, устанавливаются, как правило, ТЦ с жесткостью отпускной пружины 6,29 Н/мм и усилием их предварительного сжатия 1,54 кН. Исходя из этого получим для цистерны:

Усилие возвратной пружины авторегулятора рычажной передачи (АРП), приведенное к штоку ТЦ:

,

где: Р_ОР – усилие предварительного сжатия пружины АРП, кН;

l_Р – величина сжатия возвратной пружины АРП, мм;

Ж_Р – жесткость возвратной пружины АРП, Н/мм;

n_Р – передаточное число привода АРП. Для вагонов цистерн с композиционными колодками n_Р = 0,65.

Отечественные вагоны с колодочным тормозом в настоящее время оснащаются регулятором тормозной рычажной передачи РТРП № 675М, имеющие следующие технические данные:

Р_ОР = 1,69 кН, Ж_Р = 23,1 Н/мм, l_р =25 мм.

Для цистерн значение давление в ТЦ, принимается равным:

Р_ТЦ = 0,4 МПа на груженом и Р_ТЦ = 0,28 МПа на среднем режиме ВР.

Допускаемая сила нажатия на тормозную колодку:

,

где: К_с – коэффициент, учитывающий возможность разгрузки колесной пары при торможении;

q_о – статическая нагрузка от оси колесной пары на рельс;

ψ_кр – расчетный коэффициент сцепления колеса с рельсом;

m – число тормозных колодок колесной пары;

φ_к – коэффициент трения тормозной колодки.

,

где: V – скорость, км/ч;

К – значение нажатия на колодку, кН.

При построении графической зависимости В_Т=f(K) произвольно задают значения К, по которым с учетом выбранной скорости V вычисляют соответствующие значениями φ_к и В_Т. После этого определяют по условию сцепления колеса с рельсом возможная для реализации на практике тормозную силу [ B_T ] =k_c·q_о·ψ_к и по ее значению из графика находят необходимую величину К_П на тормозную колодку. Из полученных значений выбирают минимальную величину, исключающую возможность юза колесных пар во всем диапазоне скоростей движения вагона.

Для окончательного выбора допускаемой силы нажатия колодок делают проверку тепловой напряженности фрикционного узла колесо–колодка, так как износ трущихся материалов определяется главным образом работой сил трения. Ее выполняют косвенно по допускаемым удельным давлениям на колодки. Поэтому определяют силу нажатия К_у (кН) тормозных колодок по допускаемому удельному давлению на колодку.

;

где: [ P ] – допускаемое удельное давление, МПа;

F_ТР – площадь трения колодки, см².

Для композиционных тормозных колодок [ Р ] =0,85 МПа, F_ТР = 290 см².

Для окончательной корректировки величины силы нажатия колодок сравнивают полученные значения К_П и К_у.

Если К_П > К_у, то в качестве допускаемой силы нажатия тормозных колодок принимают К = К_у. При К_п < К_у принимают К = К_{П .}

К - значение нажатия на колодку, кН.

При построении графической зависимости В_т = f(K) произвольно задают значения К по которым с учетом выбраннойскорости V, вычисляют соответствующие значениями φ_k и В_Т. Затем определяют по условию сцепления колес с рельсами возможную для реализации тормозную силу [B_T]=k_c*q*ψ_k и по ее значению из графика находят необходимую величину К_n из которых выбирают минимальную величину, исключающею возможность юза колесных пар во всем диапазоне скоростей движения вагона

1. Расчетные скорости движения крытого вагона для которых построим график B_T =f(К); V = 20, 60, 100 км/ч.

2. Коэффициент трения композиционных колодок

,

и тормозную силу[ B_Т ] = m·K·φ_к=2К·φ_к. При этом число тормозных колодок колесной пары цистерны m=2 результаты сведены в таб. 2.1.

3. Осевая нагрузка

4. Коэффициент сцепления колес с рельсами

 

Таблица 2.1.

К, кН	φк при V - км/ч	ВТ – кН при V - км/ч
	0,116	0,077	0,064	2,32	1,54	1,28
	0,091	0,061	0,051	3,64	2,44	2,04
	0,078	0,052	0,043	4,68	3,12	2,58
	0,070	0,047	0,039	5,6	3,76	3,12
	0,065	0,043	0,036	6,5	4,3	3,6
	0,061	0,040	0,034	7,32	4,8	4,08
	0,058	0,038	0,032	8,12	5,32	4,48
	0,055	0,037	0,031	8,8	5,92	4,96
	0,053	0,035	0,030	9,54	6,3	5,4
	0,052	0,035	0,029	10,4	7,0	5,8
	0,051	0,034	0,028	11,22	7,48	6,16
	0,049	0,032	0,027	11,76	7,68	6,48
	0,047	0,031	0,026	12,22	8,06	6,76
	0,047	0,031	0,026	13,16	8,68	7,28
	0,046	0,031	0,026	13,8	9,3	7,8

 

 

Графическая зависимость В_Т= f (K)

Рис. 2.3

5.Функцию скорости найдем по формуле:

Сила сцепления колес с рельсами [ В_С ]= К_c·q_о·ψ_к,

- коэффициент запаса по сцеплению К_c =0,85.

Вычисленные функции скорости коэффициента сцепления найдем приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

V - км/ч	f(V)	Ψк	ВТ
	0,783	0,112	21,5
	0,627	0,090	17,2
	0,564	0,081	15,5

 

6. Сила нажатия на тормозную колодку: К₁ =108 кН; K₂ =135 кН; К₃ =150 кН.

7. Сила нажатия на тормозную колодку:

К_у = 0,1·[ P ]· F_ТР; K_y = 0,1·0,85·290 = 24,65 кН

Принимаем K_у = K_min = 24,65кН.

8. Допускаемая сила нажатия на колодку;

Так как К_у < К_П, то K = K_у = 24,65 кН.