Вывод формулы передаточного числа рычажной тормозной передачи

Передаточное число рычажной тормозной передачи (ПЧРТП) — безразмерная величина, определяемая как отношение теоретической суммы сил нажатия тормозных колодок, приводимых в действие от одного тормозного цилиндра (ТЦ) к усилию на его штоке. ПЧРТП показывает, во сколько раз с помощью рычагов тормозной передачи усиливается сила, развиваемая тормозным цилиндром. При выводе ПЧРТП используется расчётная схема рычажной передачи, находящаяся в состоянии равновесия, в котором после торможения все рычаги занимают перпендикулярные положения относительно тяг.

ПЧРТП определяется на основании уравнений статики, то есть равенства моментов сил относительно того или иного шарнира, при рассмотрении процесса передачи усилия от штока тормозного цилиндра через рычажную передачу на тормозную колодку.

Рычаги, применяемые для передачи усилия в рычажных передачах, бывают 1-го и 2-го рода. Их вид и передаточные числа приведены на рис. 3.1. При этом передаточное число п находится как отношение ведущего плеча к ведомому. Ведущим является плечо от оси вращения рычага (мертвой точки) до места приложения силы F. Ведомым называется плечо от оси вращения рычага до места передачи усилия F. Если рычаги включены последовательно друг за другом, то их передаточные числа перемножаются.

Рис. 3.1. Рычаги, применяемые в тормозных рычажных передачах, и их передаточные числа п: а – 1-го рода; б – 2-го рода; F – приложенная сила; F' – передаваемое усилие; а, b, с. d, e,f – плечи рычагов.

Расчет значения п необходимо вести последовательно от штока тормозного цилиндра к каждой тормозной колодке (или паре колодок при симметричной рычажной передаче), а затем полученные передаточные числа сложить и получить общее число для рычажной передачи от данного ТЦ. При этом целесообразно вначале для расчета п к первой колодке считать, что остальные условно неподвижны. Аналогично, после прижатия первой, тормозной колодки к колесу для расчета п ко второй колодке условно считать, что кроме нее, штока ТЦ и связывающих их рычагов остальные неподвижны. Таким образом, общее передаточное число, например, для рычажной передачи, приведенной на рис. 3.2, находится по следующему выражению:

Рис. 3.2. К расчету передаточного отношения: 1,2, 3 – номера тормозных колодок тормозной рычажной передачи.

(3.13)

где α – угол наклона тормозных колодок (для вагонов обычно 10°, а для локомотивов – 30°).

При явной симметрии рычажной передачи к отдельным тормозным колодкам (или парам колодок) расчеты можно не проводить, получив конечный результат умножением найденного к первой колодке nl на число колодок (или их пар).

3.2.1 Порядок расчёта рычажной передачи четырёхосного грузового вагона

На рычаг «аб» (см. рис. 3.) действуют два момента сил: P_шт∙а и P₁∙б. Поскольку рычаг находится в равновесии:

P_шт∙а = P₁∙б, (3.14)

откуда:

(3.15)

На верхний шарнир рычага «вг» действует сила P₁.

Оформление шага

1. Используя соответствующий подпункт, описывающий порядок расчёта передаточного числа рычажной тормозной передачи, привести расчёт и конечное значение передаточного числа.