Определение величины выхода штока поршня тормозного цилиндра при торможении вагона

В процессе торможения вагона поршень тормозного цилиндра • под воздействием поступающего сжатого воздуха совершает свободный L_CB и дополнительный L_доп ход. Свободный ход поршня определяется расстоянием, которое проходит поршень за время от начала своего движения до прилегания тормозных колодок к колесам. Он начинает перемещаться, преодолевая усилие отпускной (оттормаживающей) пружины тормозного цилиндра, при давлении в нем около 0,015— 0,02 МПа, а когда оно достигнет 0,03— 0,04 МПа, все тормозные колодки будут прижаты к колесам.

Величина свободного хода поршня тормозного цилиндра при торможении определяется необходимостью иметь установленный зазор D_с между колодками и колесами при отпущенном состоянии тормоза вагона. Наличие таких зазоров дает возможность исключить или свести к минимуму дополнительное сопротивление движению поезда от соприкосновения тормозных колодок с колесами что дает возможность экономить топливо и электроэнергию, расходуемых локомотивами.

После того как тормозные колодки коснутся колес, при дальнейшем нарастании давления в тормозном цилиндре поршень продолжает двигаться дальше до конца торможения. Этот дополнительный ход поршня возникает вследствие появления в элементах рычажной передачи упругих деформаций D_у и возможного смещения колесных пар при одностороннем нажатии тормозных колодок на колеса. Кроме того, если в механической части тормоза есть авторегулятор тормозной рычажной передачи, то поршень тормозного цилиндра также сделает дополнительный ход за счет сжатия возвратной пружины авторегулятора на допустимую величину Dр.

Рис. 3.3.1 Диаграмма зависимости хода поршня от давления в ТЦ вагона

Расчет свободного хода штока поршня тормозного цилиндра при торможении вагона

Определим влияние величины зазора ∆_С между колодкой и колесом на выход штока L_CB поршня ТЦ. Рассмотрим только головную кинематическую цепь ТРП. Тыловая кинематическая цепь передачи тормоза, расположенная на вагоне со стороны задней крышки ТЦ по всей структуре идентична головной и имеет обозначения соединений подвижных звеньев 1–9.

Свободный ход поршня ТЦ найдем из условий перемещения шарниров 1–9 и 1′–9′, собирающих элементы рычажного механизма в единые кинематические цепи. Для этого воспользуемся подобием треугольников, образованных в структуре механизма изначальным и конечным местоположением рычагов передачи (рис. 3.3.2).

Рис. 3.3.2 Свободный ход поршня ТЦ при торможении вагона за счет перемещения тормозных колодок до прилегания их к колесам.

Исходя из геометрических расчетов, полную величину свободного хода поршня ТЦ можно выразить:

– зазор между колодкой и колесом;

Приращение выхода штока от износа тормозных колодок определяется:

– износ тормозных колодок (по данным ВНИИЖТа):

, следовательно

- для композиционных тормозных колодок.

Расчет дополнительного хода штока ТЦ при торможении вагона.

После прилегания всех колодок к колесам с увеличением давления воздуха в ТЦ тормозные колодки прижимаются с большим усилием, а поршень цилиндра, как указывалось выше, сделает дополнительный ход L_доп, величина которого зависит от давления воздуха в ТЦ, деформации всех элементов ТРП и ее передаточного числа.

Под действием тормозных усилий рычаги передачи под­вергаются деформациям изгиба, а тяги и другие продольные элементы – растяжению или сжатию. Криволинейной формы затяжки или распорки рычагов испытывают эксцентричное растяжение. Деформируются также триангели и траверсы в направлении воздействующих на них усилий.

Схема для определения влияния упругих деформаций ТРП на величину хода штока поршня ТЦ в четырехосном грузовом вагоне показана на рис. 3.3.3. Искомое приращение хода штока поршня ТЦ найдем в указанной схеме из условий перемещений шарниров 2-11, соединяющих между собой в кинематические цепи элементы рычажного механизма.

Рис. 3.3.3 Приращение хода поршня тормозного цилиндра от упругой деформации ТРП тормоза.

Деформации: Δ₁ – триангеля, Δ₂ – вертикального рычага тележки, Δ₃ – сжатия затяжки вертикальных рычагов, Δ₄ – растяжения тяги вагона, Δ₅ – изгиба горизонтального рычага тормозного цилиндра, Δ₆ – растяжения затяжки горизонтальных рычагов, I–VIII – элементы механизма тормоза вагона, 1–12 – шарнирные соединения элементов.

Для этого воспользуемся подобием треугольников, образованных в структуре механизма изначальным и конечным местоположением рычагов передачи, обусловленным деформациями элементов ТРП.

Определим величину полного перемещения штока поршня, обусловленную возникающими деформациями и перемещениями элементов ТРП вагона.

По технологическим требованиям на проектирование ТРП вагона выход штока ТЦ от упругих деформаций не должен превышать 25% выхода штока при ПСТ или при 1-ой ступени торможения.

Приращение хода поршня ТЦ от сжатия возвратной пружины регулятора

Рис. 3.3.4 Приращение хода поршня тормозного цилиндра в зависимости от величины сжатия пружины АРП

Шток поршня ТЦ совершает дополнительный ход в процессе торможения вагона за счет сжатия возвратной пружины регулятора ТРП. На рис. 3.3.4 приведена расчетная схема узла ТЦ вагона для определения приращения хода его поршня от сжатия возвратной пружины 2 в регуляторе 1 при торможении.

При воздействии привода 3 на корпус автоматического регулятора 1 под действием растягивающих усилий, развиваемых штоком поршня ТЦ в процессе торможения, происходит сжатие тяговым стержнем 4 возвратной пружины 2 автоматического регулятора на величину Δ_Р=2,5 см (рис. 3.3.4), что обуславливает поворот головного горизонтального рычага 5 и приращения хода штока поршня ТЦ. Зависимость перемещения штока поршня ТЦ и величины сжатия D_Р возвратной пружины 2 установим на основе подобия треугольников f₁f₀ и t₁t₀, откуда следует:

,

Тогда полная величина выхода штока поршня ТЦ при торможении:

Расчетный выход штока поршня ТЦ на проектируемом вагоне составил:

Нормативный выход штока поршня ТЦ на грузовом вагоне с композиционными тормозными колодками составляет: -для первой ступени торможения и для полного служебного торможения.

Вывод: из полученных данных делаем вывод: проектируемый вагон соответствует требованиям, предъявляемым к нему по выходу штока.