Определение допускаемого нажатия тормозной колодки

Для создания эффективной тормозной системы (ТС) сила нажатия тормозной колодки (ТК) на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной силы сцепления колеса с рельсом и вместе с тем исключить возможность появления юза. Это положение выполняется при граничных условиях, соответствующих сухим и чистым рельсам, аналитически выражается уравнением, приведённым в учебнике /1/.

k·φ_k≤0,85·ψ_k·P_k, (3.1)

где k — допускаемая сила нажатия колодки на колесо, тс;

φ_k — действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо;

0,85 — коэффициент разгрузки задней колёсной пары;

ψ_k — коэффициент сцепления колеса с рельсом при торможении;

P_k — статическая нагрузка на колесо, отнесённая к одной колодке, тс, равная:

, (3.2)

где P — расчётная масса подвижной единицы, т;

m — количество тормозных колодок, приходящихся на одно колесо;

z — число колёсных пар вагона.

Значение m принимается по схеме заданной рычажной тормозной передачи (РП) в соответствии с вариантом задания. Схемы рычажных передач приведены в /4/. Соответствующие значения P для грузовых и пассажирских вагонов вычисляются по формуле:

P=T+Q , (3.3)

где T – тара вагона, т (для 4-осного, 8-осного и пассажирского вагонов принимается соответственно: 24, 48 и 53 т.);

Q – грузоподъёмность вагона, т (для 4-осного, 8-осного и пассажирского вагонов принимается соответственно: 60, 120 и 5 т.).

Значения P и z принимаются для электроподвижного и дизельного подвижного состава по табл. 2.17 /3/.

После подстановки в (3.1) расчётных формул для φ_к имеем:

a) для стандартных чугунных ТК

(3.4)

b) для композиционных колодок

(3.5)

c) для колодок из чугуна с повышенным содержанием фосфора

(3.6)

где υ – расчётная скорость движения экипажа в связи с ограничением по недопущению юза, км/ч (табл. 4).

После преобразований уравнения (3.4), (3.5) и (3.6) соответственно примут вид:

0,16·k²·(υ + 100) + k·[υ + 100 – 5,68·(υ + 20)·ψ_k·P_k] – 7,1·(υ +20)·ψ_k·P_k=0 (3.7)

0,05·k²·(υ + 150) + k·[υ + 150 – 0,77·(υ + 75)·ψ_k·P_k] – 3,86·(υ +75)·ψ_k·P_k=0 (3.8)

0,16·k²·(υ + 100) + k·[υ + 100 – 4,42·(υ + 20)·ψ_k·P_k] – 8,5·(υ +20)·ψ_k·P_k=0 (3.9)

Расчётные значения ψ_k, в зависимости от расчётной скорости недопущения юза и нагрузки колёсной пары на рельсы, для граничных условий при сухих и чистых рельсах даны в табл. 4.

Нагрузка от колёсной пары на рельсы определяется из условия:

(3.10)

где q₀ — нагрузка от КП, тс/ось.

Решая соответственно заданному типу тормозных колодок уравнения (3.7) – (3.9) относительно k, проверяют полученное цифровое значение допустимой силы нажатия ТК исходя из требований теплового баланса на основе выражения:

, (3.11)

где F_k — номинальная площадь трения ТК, см² (см. табл. 5);

[P_уд] — допустимое удельное давление на ТК, кГс/см², при максимально допустимых по заданию скоростях движения до 120 км/ч — для чугунных и композиционных колодок [P_уд] соответственно составляет 12,0 и 8,5 кГс/см²; при максимально допустимых скоростях движения, лежащих в диапазоне 120…160 км/ч — для чугунных и композиционных колодок соответственно составляет 9,0 и 6,0 кГс/см².

Таблица 5 Характеристика типов тормозных колодок
Тип подвижной единицы	Тип колодки	Площадь колодки, Fk, см2
Вагоны	чугунная
композиционная
Локомотивы всех серий	чугунная
Электровозы серии ЧС	чугунная секционная безгребневая
Моторвагонный состав	чугунная (фосфористая)

В случае если , рассчитанное допустимое значение нажатия ТК принимают для дальнейших расчётов, а если , допустимое нажатие определяется выражением:

k_доп=[ΔP_уд]·F_k (3.12)

Оформление шага

1. По формуле (3.2) с учётом формулы (3.3) определить статическую нагрузку от колеса на рельс, отнесённую к одной колодке

2. Используя соответствующую из преобразованных формул (3.7), (3.8) или (3.9) и подставляя в них значения υ и ψ_к, полученные из табл. 4, а также величину нагрузки от колеса на рельс согласно (3.10), определить значение силы нажатия тормозных колодок k

3. Выполнить проверку согласно выражению (3.11)