Расчет воздушной части тормозных систем

Определив по преобразованной формуле (3.1) рекомендуемое для условий эксплуатации нажатие тормозной колодки, находят требуемое усилие, развиваемое на штоке ТЦ, по формуле где к, и 1и, — соответственно выбранное нажатие на тормозную колодку и их число; т| — коэффициент силовых потерь рычажной передачи (КПД).

Коэффициент силовых потерь рычажной передачи определяет, какая часть развиваемого на штоке ТЦ усилия достигает тормозных колодок с учетом потерь в валиках, на деформацию ТРП и т.д. Он зависит от сложности ТРП (количества соединений, рычагов и т.д.) и для некоторых типов подвижного состава имеет следующие значения:

четырехосные грузовые вагоны с односторонним нажатием колодок — 0,95;

вагоны-хопперы — 0,8;

четырехосные пассажирские вагоны с двухсторонним нажатием колодок — 0,9;

восьмиосные вагоны — 0,8;

локомотивы с одно/двухсторонним нажатием колодок при действии на одну ось — 0,95/0,9; на две оси — 0,95/0,85; на три оси — 0,9/0,8;

пассажирские вагоны с дисковым тормозом при действии ТЦ на один диск — 0,98.

Таким образом, используя найденное Рш, можно определить диаметр ТЦ по формуле где Р — давление сжатого воздуха в ТЦ, МПа; пц — КПД ТЦ (0,98);

F^, Т*^» — усилия пружин, соответственно отпускной ТЦ, авторегулятора и наружной (для локомотивов), приведенные к штоку ТЦ, кН.

Усилия отпускной пружины ТЦ и наружной пружины находят следующим образом где ^о, Ж|, ж3, 1ш — усилие предварительного натяга, кН; жесткость, соответственно внутренней или наружной пружины, кН/мм, и величина выхода штока ТЦ, мм;

ап, аш — расстояния от мертвой точки до пружины и штока ТЦ, мм.

Усилие пружины авторегулятора, приведенное к штоку ТЦ, в зависимости от типа привода в соответствии с рис. 3.13 находят по приведенным выше выражениям.

После определения диаметра ТЦ его величину необходимо округлить до ближайшего значения диаметра у серийно выпускаемых ТЦ: 203,254, 356 и 400 мм, что соответствует 8,10, 14 н 16 дюймам. Если диаметр ТЦ по расчету оказался больше 400 мм, нужно взять это стандартное значение за основу и изменить передаточное число я, используя формулы (4.1 и 4.2), так, чтобы нажатие к соответствовало выбранному. По значениям я и </ц определяют ожидаемое нажатие на тормозную колодку (для грузовых вагонов на груженом н порожнем режимах торможения ВР)

После этого, используя выражение (3.1), находят действительный коэффициент силы нажатия колодок, который не должен оказаться менее рекомендуемого в п. 3.2. В противном случае нужно выбрать ТЦ с большим диаметром или проверить правильность предыдущих расчетов.

Завершая расчеты, выполняют проверку на безъюзовое торможение и на допустимые удельные нажатия, как показано в п. 2.2, 3.2. Выбранными в предварительном расчете нажатием к и диаметром ТЦ варьируют так, чтобы все указанные проверки удовлетворяли вышеприведенным условиям, и делают соответствующий вывод.

ЗР устанавливается на каждой подвижной единице, он предназначен для создания запаса сжатого воздуха, необходимого для полной остановки данного транспортного средства. В процессе ПСТ и ЭТ от ЗР в ТЦ должно создаваться давление не ниже 0,38 МПа при максимальном выходе штока ТЦ равном 200 мм. С учетом этого минимальный объем ЗР, приходящийся на один ТЦ, рассчитывают по формуле где ^" — площадь поршня ТЦ, м2.

После расчета объема ЗР необходимо выбрать подходящий из типовых резервуаров объемом 0,024; 0,038; 0,055; 0,078; 0,100; 0,135; 0,156 м3, выпускаемых промышленными предприятиями. Для этого расчетную величину округляют в большую сторону до совпадения с ближайшим из приведенных выше.

У грузовых локомотивов объем ЗР составляет 0,055 м3, так как их ТЦ наполняются из ГР через КВТ или РД (ВЛ11), работающих в режиме повторителя ВР.

Качественно правильность выбора диаметра ТЦ и объема ЗР для пассажирских непрямодействующих тормозов оценивается по величине максимально допустимого хода поршня (160 мм), а неистощимых грузовых тормозов — по минимальной допустимой величине давления в ЗР после ПСТ (0,5 МПа) в соответствии с выражениями (4.7) и (4.8) [15] в абсолютных значениях давлений (на 0,1 МПа больше, чем избыточные, определяемые, например, по манометрам)

По результатам расчетов делаются выводы относительно выбранных объема ЗР и диаметра ТЦ и при необходимости даются рекомендации, касающиеся их изменения.

Непрямодействующий ВР № 292, создает в ТЦ давление воздуха, зависящее от глубины разрядки ТМ, объемов ЗР и ТЦ, а также уровня зарядного давления. С достаточной для практических расчетов точностью можно считать процесс перетекания воздуха изотермическим. Для 1-и ступени торможения давление в ТЦ может быть найдено из выражения [14] (расчеты проводятся в абсолютных величинах давлений)

где А/’зр — дополнительное снижение давления в ЗР для перемещения от-секательного золотника в положение перекрыши (принять 0,005 МПа); АРМ — ступень разрядки ТМ при торможении, МПа.

Выражение (4.9) применимо до состояния полного служебного торможения, когда давления в ЗР и ТЦ выравниваются и реализуется максимальная тормозная эффективность транспортного средства. Минимальная величина снижения магистрального давления А/’мсл для получения полного служебного торможения при известных объемах ЗР и ТЦ определяется по формуле Избыточное максимальное давление в ТЦ при полном служебном и экстренном торможениях Ри тах определяется следующим выражением [14]

Эбъем рабочего пространства ТЦ находится по формуле где 1ш — ход поршня ТЦ, м; </ц — диаметр поршня ТЦ, м.

В грузовых ВР № 483, 270 при переходе к состоянию перекрыши после торможения давление воздуха в золотниковой камере (ЗК) за счет воспринимающего устройства в магистральной части (диафрагмы или поршня) устанавливается практически равным давлению в ТМ. Абсолютное давление в ТЦ вместе со скачком начального давления, в зависимости от режима торможения и глубины разрядки ТМ, находится из выражений [15}: на порожнем режиме где Рм — абсолютное зарядное давление в ТМ, МПа.

Таким образом, в соответствии с приведенными выше выражениями можно рассчитать основные параметры воздушной части тормозной системы транспортного средства и построить необходимые зависимости.