Вывод формулы и определение передаточного числа рычажной тормозной передачи

Определение допустимого нажатия тормозной колодки

Для создания эффективной тормозной системы сила нажатия тормозной колодки на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной силы сцепления колеса с рельсом и вместе с тем исключать возможность появления юза при торможении. Это положение в колодочном тормозе выполняется при граничных условиях, соответствующих сухим и чистым рельсам, и аналитически выражаются уравнением, приведённым в [1].

(1)

где K– допустимая сила нажатия колодки на колесо, кН;

- действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо;

0,85 – коэффициент, учитывающий разгрузку задней колёсной пары;

- коэффициент сцепления колеса с рельсом при торможении;

- статическая нагрузка на колесо, отнесённая к одной тормозной колодке, кН.

(2)

где - учётный вес вагона, тс;

- число колёсных пар (тормозной осей) вагона;

- количество тормозных колодок или их секций, приходящихся на одно колесо;

- ускорение свободного падения.

Значения , принимаются по заданной для расчёта рычажной передачи в соответствии с вариантом задания, а соответствующие значения - по табл. 2.

Подставляя в формулу (1) значения коэффициент трения, получим:

для стандартных чугунных колодок

(3)

где - расчётная скорость движения вагона при недопущении юза, .

После преобразований уравнение примет вид:

для стандартных чугунных колодок

(4)

Расчётные значения коэффициента сцепления в зависимости от скорости недопущения юза и нагрузки колёсной пары на рельсы для граничных условий при сухих и чистых рельсах приведены в табл. 3.

Нагрузка от колёсной пары на рельсы определяется из выражения

(5)

Значение из табл. 3.

Решаем квадратное уравнение

Отсюда

Полученную из выражения (4) допустимую силу нажатия тормозной колодки проверяют исходя из требований теплового режима трущихся пар, по выражению:

(6)

где - номинальная площадь трения тормозной колодки (табл. 4);

- допустимое удельное давление на тормозную колодку (табл. 5).

Так как то допустимое нажатие определяем по формуле

(7)

Вывод формулы и определение передаточного числа рычажной тормозной передачи

Передаточное число рычажной тормозной передачи (ПЧРТП) - безразмерная величина, определяется как отношение теоретической (без уч1та потерь на трение в шарнирах) суммы сил нажатия тормозных колодок, приводимых в действие от одного тормозного цилиндра, к усилию на его штоке. ПЧРТП показывает, во сколько раз с помощью рычагов тормозной передачи усиливается сила, развиваемая штоком поршня тормозного цилиндра.

При выводе формулы ПЧРТП используется расчётная схема рычажной передачи, находящаяся в состоянии равновесия, в которой после торможения все рычаги занимают перпендикулярное положение относительно тяг. Поэтому необходимо соответственно вычертить в масштабе заданную схему рычажной передачи, на которой показать действующие силы и размеры плеч рычагов. Кроме того, схему следует дополнить технической характеристикой (допустимая, действительная, расчётная силы нажатия тормозной колодки, передаточное число рычажной тормозной передачи, диаметр тормозного цилиндра, давление воздуха в тормозном цилиндре, расчётный коэффициент нажатия тормозных колодок). Размеры плеч рычагов тормозных передач приведены в прил.2.

ПЧРТП определяется из соотношения длин плеч ведущих и ведомых рычагов. Рычаги, применяемые для передачи усилия в рычажных передачах, бывают первого и второго рода. Ведущим является плечо от оси вращения рычага (мёртвой точки) до места приложения силы. Ведомым называется плечо от оси вращения рычага до места передачи усилия. При этом рассматривают передачу усилия со штока тормозного цилиндра через элементы рычажной передачи на тормозные колодки, используя уравнение статики, т.е. равенства момента сил относительно того или иного шарнира рычажной передачи.

Необходимо знать, что ПЧРТП определяется для грузовых вагонов к паре колодок, так как сила, развиваемая штоком тормозного цилиндра, передаётся на триангель, а у пассажирских вагонов и вагонов электропоездов – к каждой колодке.

Расчёт будем производить для рычажной передачи четырёхосного полувагона, схема которого показана на рис.1.

Рисунок 1. Схема рычажной передачи одной тележки четырёхосного полувагона и силы, действующие в ней

На основании равенства моментов сил относительно того или иного шарнира запишем:

(8)

(9)

Подставив выражения (7) в (8), получим усилие на триангель (тормозную балку), т.е. к паре колодок.

Направление силы образует угол с направлением радиуса, проходящего через центр колеса и середину тормозной колодки, т.е. с направлением нормального давления колодки. Величина силы нажатия на тормозную колодку

или

(10)

Приравнивая уравнение (9) к силе нажатия на тормозную колодку

приведённому в [1], запишем:

(11)

где - коэффициент силовых потерь рычажной тормозной передачи;

- передаточное число к первой тормозной колодке (паре колодок);

- угол подвеса колодки.

Поскольку при определении передаточного числа пренебрегают потерей усилия на трения в шарнирах рычажной передачи ( ), то из равенства (10)

(12)

Величину угла наклона колодки принимать для всех вагонов - .

По изложенной выше методике определяют передаточное число для каждой отдельной колодки (пары колодок). Необходимо убедиться в том, что передаточные числа для каждой тормозной колодки (пары колодок) в одной рычажной передаче одинаковы

Тогда ПЧРТП определяют как

(13)

где - число колодок (пар колодок для грузовых вагонов) рычажной передачи, действующих от одного тормозного цилиндра;