Расчет тормозной системы четырехосного крытого вагона

1 РАСЧЕТ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕТЫРЕХОСНОГО КРЫТОГО ВАГОНА

1.1  Расчет колодочного тормоза

1.1.1 Определение допускаемой величины тормозных нажатий

Определим допускаемую силу нажатия на колодки из условия равенства действующей на ось тормозной силы и силы сцепления колесной пары при сухих и чистых рельсах

(1.1)

где количество тормозных колодок, действующих на ось;

 допускаемая сила нажатия колодки на колесо, кН;

 коэффициент трения тормозной колодки;

статическая осевая нагрузка, кН;

коэффициент сцепления колеса с рельсом при торможении;

расчетный коэффициент использования запаса по сцеплению.

Значение действительного коэффициента трения для стандартных чугунных колодок определяют по формуле

                                   (1.2)

где действительная сила нажатия колодки на колесо, кН;

скорость движения вагона, км/ч.

Подставим зависимость (1.2) в уравнение (1.1) и, проведя преобразования, получим квадратное уравнение, из которого можно определить допускаемую силу нажатия в колодочном тормозе

(1.3)

При расчете допускаемой силы нажатия по уравнению (1.3) используем расчетную скорость движения вагона при недопущении юза. Примем данную величину равной 100 км/ч, т. к. имеем грузовой вагон, оборудованный стандартными чугунными колодками.

Далее определим статическую осевую нагрузку по формуле

,                                                      (1.4)

где масса тары вагона, т;

Q – масса перевозимого груза ( грузоподъемность ), т;

ускорение свободного падения, ;

количество колесных пар вагона.

Имеем следующий расчет

Действительный коэффициент сцепления колеса с рельсом

,                          (1.5)

где функция скорости, зависящая от типа подвижного состава.

Для грузовых вагонов с тележками 18-100 эта функция определяется по формуле

(1.6)

Коэффициент сцепления

Расчетный коэффициент использования запаса по сцеплению  при отсутствии в тормозной системе противоюзных устройств для колодочного тормоза примем равным 0,85.

Решим квадратное уравнение (1.3)

или

Проверка полученной силы нажатия по условию тепловой нагруженности трущихся пар по формуле

                                               (1.7)

где номинальная площадь трения тормозной колодки, м²;

допускаемое давление на тормозную колодку, МПа.

Номинальная площадь трения стандартных чугунных тормозных колодок  составляет 0,0305 м². Допускаемое давление на тормозную колодку для данных колодок и скорости движения до 120 км/ч

Следовательно, по формуле (1.7)

Так как условие не соблюдается, то допускаемая сила нажатия

1.1.2 Расчет передаточного числа тормозной рычажной передачи

В общем виде передаточное число тормозной рычажной передачи определяется по формуле

                             (1.8)

где число тормозных пар колодок, действующих от одного тормозного цилиндра;

 произведение длин ведущих плеч рычагов;

произведение длин ведомых плеч рычагов;

количество рычагов от тормозного цилиндра до рассматриваемой пары колодок;

угол действия силы нажатия тормозной колодки на колесо, примем значение .

Для данной схемы вагона имеем:  пары колодок; размеры плеч рычагов:  а = 390 мм,  б = 415 мм,  в = 300 мм,  г = 160 мм,  д = 486 мм, е =     = 260 мм, л = 230 мм, м = 620 мм.           [1, с. 35]

Из условий равновесия рычагов тормозной передачи можно записать

                                                  (1.9)

                                                 (1.10)

                                               (1.11)              

                                               (1.12)

                                                (1.13)

                                                (1.14)

где усилие, развиваемое на штоке тормозного цилиндра, Н

а, б, в, г, д, е, л, м – плечи рычагов.

Так как тормозная колодка имеет угол наклона  между собственной осью и горизонтальной осью колеса, то сила нажатия колодки на первую тележку

                                         (1.15)

Уравнение (1.15) с учетом выражений (1.9) - (1.14) принимает вид

Так как тормозная колодка имеет угол наклона  между собственной осью и горизонтальной осью колеса, то сила нажатия колодки на вторую тележку

                                          (1.16)

Уравнение (1.16) с учетом выражений (1.9) - (1.14) принимает вид

Суммарное нажатие тормозных колодок в одной рычажной передаче

        (1.17)

С другой стороны, суммарное тормозное нажатие колодок можно определить по формуле

                                        (1.18)

где коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи,   учитывающий потери на трение.

Приравняв суммы сил нажатия, выраженные из формул (1.17) и (1.18), получим

         (1.19)

Так как при определении передаточного числа пренебрегают потерями на трение в шарнирных соединениях (, то из равенства (1.19)

           (1.20)

После подстановки значений в формулу (1.20) находим

1.1.3 Определение диаметра тормозного цилиндра

Необходимый диаметр тормозного цилиндра находят из зависимости, определяющей усилие на штоке

                         (1.21)

откуда

                                 (1.22)

где усилие, развиваемое на штоке тормозного цилиндра, Н;

расчетное давление воздуха в тормозном цилиндре