Проверка обеспеченности вагона тормозными средствами

В соответствии с ПТЭ все грузовые и пассажирские поезда, отправляемые в рейс, должны быть обеспечены автоматическими тормозами из расчета единой наименьшей тормозной силы [В_Т], гарантирующей остановку поезда на заданном тормозном пути.

Однако вычисление тормозных сил поезда, составленного из большого количества разнотипных вагонов с различной загрузкой, но фактическому, действительному нажатию на колесо тормозных колодок К_Д и коэффициенту трения φ_к весьма трудоемко, т.к. для вагонов в разном режиме торможения необходимо определять свое значение φ_к по известному К_Д.

Коэффициент трения φ_к зависит от материала тормозных колодок, скорости движения, силы нажатия К_Д колодки на колесо и вычисляется для композиционных тормозных колодок по формуле:

4.1Вычислить действительное и расчетное нажатие тормозных колодок учитывая выбранную тормозную систему.

Коэффициент трения φ_к зависит от скорости движения, силы нажатия К колодки на колесо и вычисляется для композитных тормозных колодок по формуле:

Действительная сила нажатия ;

где: Р_ШТ - усилие по штоку ТЦ, Н;

Р_ТЦ - расчетное давление воздуха в ТЦ,

для крытых вагонов с композиционными колодками Р_ТЦ=0,3МПа;

η_ТЦ -КПД ТЦ; η_ТЦ =0,95

Р_пр - усилие отпускной пружины ТЦ, Н;

Р_р -усилие возвратной пружины;

d_ТЦ -диаметр TЦ. мм:

Усилие отпускной пружины ТЦ:

Р_пр=Р_о+Ж_Ц*L_Ш ,где:

Р_о - усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;

Р₀ = 1590 Н;

Ж_Ц - жесткость отпускной пружины ТЦ, Ж_Ц = 6,57 кгс/см;

L_Ш- величина выхода штока TЦ, мм.

Для композиционных L_Ш =10см.

Р_{пр(комп)} =1590+6,57*100=2247 Н.

Усилие возвратной пружины авторегулятора РП, приведённое к штоку ТЦ:

где: Р_ОР -усилие предварительного сжатия возвратной пружины

Р_ОР -1690 Н;

1_р- величина сжатия возвратной пружины 1_р= 15 мм;

n_р - передаточное число, для чугунных колодок и для композиционных n_р=0,65.

Ж_Ц - жесткость возвратной пружины ТЦ, Ж_Ц = 23,1 кгс/см

для композиционных колодок на среднем режиме ВР (Кд=15кН):

;

n – предаточное число ТРП вагона; n=5,8;

η_РП -КПД ТРП, в типовых расчетах тормоза рекомендуется принимать η_РП, для передачи с одним TЦ крытого вагона равным 0.95.

Тогда действительная сила нажатия :

;

;

Принимаем что у композиционных тормозных колодок Кд=16кН, тогда:

Расчетное нажатие К_p, определяется по действительному К_Д на основе метода приведения, исходя из того, чтобы при принятом φкр, отличающимся от φк, тормозная сила Вт, при любом методе расчета была одинаковая, равная истинному значению, т, е.:

;

для композиционных колодок:

Для определения эффективности тормоза грузовых вагонов расчетное давление воздуха в тормозном цилиндре в соответствии требованиями типового расчета тормоза следует принимать по данным табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Режим включения ВР	Расчетная величина давления в тормозном цилиндре РТЦ, МПа
Порожний	0,14
Средний	0,3
груженый	0,4

Расчетное давление воздуха в тормозном цилиндре с авторежимом в зависимости от загрузки вагона в %. Таблица 4.2.

Режим ВР	Давление воздуха РТЦ в МПа в тормозном цилиндре при загрузки вагона, кН/ось
					>=100
средний	0.13	0.16	0.2	0.235	0.27	0.3

Применительно для моего вагона получаю:

Таблица 4.3.

q0, кН/ось							227,5
PТЦ, Мпа	0,13	0.16	0,2	0,235	0,27	0,3	0,3

Произведем расчет усилия на штоке для полученных выше давлений в ТЦ.

где Р_ШТ - усилие по штоку ТЦ, Н;

Р_ТЦ - расчетное давление воздуха в ТЦ

η_ТЦ -КПД ТЦ; η_ТЦ =0,98;

Р_пр - усилие отпускной пружины ТЦ, Н;

Р_р -усилие возвратной пружины;

d_ТЦ -диаметр TЦ, мм.

Усилие отпускной пружины ТЦ:

Р_пр=Р_о+Ж_Ц×L_Ш ,

где Р_о - усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н; Р₀ = 1590 Н;

Ж_Ц - жесткость отпускной пружины ТЦ, Ж_Ц = 65,7 Н/см;

L_Ш- величина выхода штока TЦ, см. Для композиционных L_Ш =10см.

Р_{пр(комп)} =1590+65,7*10=2247 Н.

Усилие возвратной пружины авторегулятора РП, приведённое к штоку ТЦ:

где Р_ОР -усилие предварительного сжатия возвратной пружины Р_ОР -1690 Н;

1_р- величина сжатия возвратной пружины 1_р= 15 мм;

n_р - передаточное число, для композиционных колодок полувагона n_р=0,65.

Ж_р - жесткость возвратной пружины АРП, Жр = 23,1 Н/мм

Результаты вычислений занесены в таблицу 4.4.

Таблица 4.4

PТЦ, МПа	0,13	0.16	0,2	0,235	0,27	0,3	0,3
РШТ, кН	9,1	12,03	15,93	19,34	22,75	25,68	25,68

Произведем расчет усилия на штоке для расчетных значений P_ТЦ при отсутствии АРЖ, полученные данные сведем в таблице 4.5.

Таблица 4.5.

Режим включения ВР	Расчетная величина давления в тормозном цилиндре РТЦ, МПа	Давление на штоке ТЦ РШТ, кН
Порожний	0,14	10,08
Средний	0,3	25,68
груженый	0,4	35,53

Вычисление действительные нажатия композиционных тормозных колодок

Действительная сила нажатия ;

,

где n – передаточное число ТРП вагона; n=5,78;

η_рn -КПД ТРП, в типовых расчетах тормоза рекомендуется принимать η_РП, для передачи с одним TЦ платформы равным 0.95.

Расчетное нажатие К_p, определяется по действительному К_Д на основе метода приведения, исходя из того, чтобы при принятом φ_кр, отличающимся от φ_к, тормозная сила Вт, при любом методе расчета была одинаковая, равная истинному значению, т, е.:

,

где - коэффициент трения тормозных колодок, равный

- расчетный коэффициент трения колодок. Принимают, что у тормозных колодок одного типа коэффициент трения, независимо от нажатия, равен расчетному значению, полученному из при =16кН для композиционных тормозных колодок, тогда

Подставляем выражения и получаем для композиционных колодок:

Результаты расчета коэффициентов для вагонов с АРЖ приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6

РШТ, кН	9,1	12,03	15,93	19,34	22,75	25,68	25,68
КД, кН	6,25	8,26	10,93	13,27	15,62	17,63	17,63
КР, кН	6,98	9,01	11,54	13,64	15,66	17,3	17,3

Результаты расчета коэффициентов для вагонов не оборудованных АРЖ приведены в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Режим включения ВР	Давление на штоке ТЦ РШТ, кН	КД, кН	КР, кН
Порожний	10,08	7,41	8,17
Средний	25,68	17,63	17,3
груженый	35,53	24,39	22,44

Определить расчетный коэффициент нажатия тормозных колодок и дать заключение об обеспеченности вагона тормозными средствами.

Расчетным тормозным коэффициентом называют отношение расчетного тормозного нажатия тормозных колодок вагона к его весу брутто,

для композиционных колодок среднего и груженного режимов:

;

для порожнего режима:

;

Для “П” режима 0,22 £ d_p £ 0,32;

Для “С” режима 0,14 £ d_p £ 0,28;

Также расчетный коэффициент силы нажатия тормозной колодки определяется в зависимости от статической нагрузки колесной пары на рельс:

m1 – число тормозных колодок одной колесной пары;

q0 - статическая нагрузка колесной пары на рельс.

При наличии АРЖ:

Вычислим для различных режимов загрузки вагона и сведем данные в таблицу 4.8.

Таблица 4.8

q0, кН/ось							227,5
КР, кН	6,98	9,01	11,54	13,64	15,66	17,3	17,3
	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22	0,21	0,15

По полученным данным в таб. 4.8. построим зависимость коэффициента расчетного тормозного нажатия композиционных колодок от загрузки платформы (рис. 4.1)

Рис. 4.1.

Из графика 4.1 следует, что при наличии на вагоне авторежима обеспеченность его тормозными средствами до 60% загрузки от веса брутто практически остается неизменной. Вместе с тем, при любой степени загрузки цистерна в полной мере обеспечен тормозами, о чем свидетельствует полученные коэффициенты d_p=0,22 – для порожнего и d_p=0,14 – для груженного вагона.

При неисправном АРЖ:

Вычислим для различных режимов загрузки вагона и сведем данные в таблицу 4.9

Поскольку авторежим на цистерне неисправен, то приходится использовать ручное переключение грузовых режимов ВР в зависимости от степени загрузкицистерны.

Таблица 4.9

Режим ВР	КР, кН	q0, кН/ось
Порожний	8,17		0,25
	0,172
Средний	17,3		0,36
	0,27
Груженный	22,44		0,36
227,5	0,2

.

По полученным данным в таб. 4.10. построим зависимость коэффициента расчетного тормозного нажатия композиционных колодок от загрузки цистерны, при неисправном АРЖ (рис. 4.2)

Рис. 4.2.

Из графика 4.2. следует, что обеспеченность цистерны тормозными средствами по мере его загрузки существенно снижается на всех режимах.