Схема образования тормозной силы при действии колодочного и дискового тормозов. Условие безъюзового торможения колесной пары

трения твердых тел. В результате прижатия тормозной колодки с силой К к поверхности катания колеса,вращающегося с угловой скоростью со (рис. I.I. а), возникает касательная сила трения f_t_, величина которой зависит от силы нажатия К и коэффициента трения ф_к в контакте колпдка-коле-со. При дисковом тормозе касательная сила трения возникает в контакте накладка-диск (рис. 1.1,6). В результате действия колодочного и дискового тормозов сила искусственного сопротивления движению (тормозная сила) может возникнуть только при наличии силы сцепления p_ci. колеса с

Рис. I.I. Схема образования тормозной силы при действии колодочного (а) и дискового(б) тормозов

В случае дискового тормоза (рис. I, б) приведенная   касательная сила трения приложена на плече r_g, поэтому тормозная сила, реализуемая на колесной паре,

В формулах (I.I) и (1.2) обозначено: п - количество тормозных колодок или накладок, действующих на ось; г_э - эффективный радиус трения тормозной накладки по диску; R - радиус поверхности катания колеса.

1.2. Условие безъюзового торможения

Для тормозных систем, основанных на использовании сцепления колес с рельсами, тормозная сила не должна превышать силу сцепления, так как иначе возможно заклинивание колесных пар и повреждение их в результате юза - скольжения по рельсу без качения. Кроме того, при юзе, как правило, возрастает тормозной путь и время торможения. Это связано с тем, что сила трения при скольжении заклиненной колесной пары по рельсам оказывается меньше, чем реализуемая тормозная сила:

рельсом. Сила Р  возникает вследствие действия вертикальной статической и динамической нагрузок р_к от колеса на рельс.

•

Сила F  = К<р_к создает тормозной момент m_t = F_TpB при колодочном и

М-, = Р_т„г-„ при дисковом тормозе, стремящийся повернуть колесо в нал-т   тр э равленяи, противоположном направлению угловой скорости <". Этот момент, будучи внутренним по отношению к тормозящемуся вагону или локомотиву, не может его остановить, подобно тому как невозможно привести в движение или, наоборот, остановить парусное судно, дуя в паруса вентилятором, находящимся на этом судне. Однако под действием момента М_т, при наличии сцепления колеса и рельса, в точке 0 их касания возникает сила В₀, действующая от колеса на рельс. При движении с наменянном скорости (замедление) эта сила уменьшается за счет сил инерции врящл-ющейся колесной пары F . Противоположно направленная горизонтальная реакция рельса В = В и является тормозной силой, препятствующей поступательному движению транспортного средства. При колодочном тормозе для колёсной пары

где ^ - нагрузка от оси на рельсы; ip_c - коэффициент трения скольжения колеса по рельсу (при трении сталь по стали <р_с = 0,05...0,1). Величина коэффициента трения f_c резко уменьшается с увеличением скорости и при наличии загрязнений на рельсах.

Условие безъюзового торможения колесной пары где В_т - тормозная сила, реализуемая на колесной паре; р_сц - сила сцепления колес о рельсами; ¥_к - расчетный коэффициент сцепления.

В общем случае величина реализуемой тормозной силы b_t в уравнении (1.4) должна дополняться за счет доли основного сопротивления движению AV^ транспортного средства, создающей тормозной момент на оси колесной пары (трение в подшипниках, трение качения колеса по рельсу, сопротивление от подвагонного генератора и др.). По данным МИИТа, цилиндрические роликовые подшипники типовой буксы грузового вагона при воздействии нагрузок, направленных по оси колесной пары, могут увеличивать основное сопротивление движению вагона на 15 - 20 %.

В свою очередь, величину b_t уменьшает инерционная сила вращающейся