Расчёт колодочного тормоза

Колодочный тормоз с односторонней подвеской целесообразно применять при скоростях движения менее 120 км/ч, а с двухсторонней подвеской — при скорости до 160 км/ч. При скорости свыше 160 км/ч следует применять указанные тормозные системы совместно с дисковым или барабанным тормозом.

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 /1,2,5/.

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.

Значения P и z принимаются для электроподвижного и дизельного подвижного состава по табл. 2.17 /5/. Схемы рычажных передач приведены в /5/.

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

a) для стандартных чугунных ТК

(3.3)

b) для композиционных колодок

(3.4)

c) для колодок из чугуна с повышенным содержанием фосфора

(3.5)

где υ – расчётная скорость движения экипажа в связи с ограничением по недопущению юза, км/ч (табл. 3).

После преобразований уравнения (3.3), (3.4) и (3.5) 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 (3.6)

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 (3.7)

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 (3.8)

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. 3.

Таблица №3

Тип подвижной единицы	Расчетная скорость при недопущении юза,км/ч	Коэффициент сцепления Ψк При нагрузке колесной пары на рельсы gо , тс/ось
Вагоны электропоездов		0,162	0,158	0,155	0,150	0,146	0,142	0,138	0,134	0,130	-	-
	0,139	0,135	0,132	0,127	0,123	0,119	0,115	0,111	0,107	-	-
Локомотивы		-	-	-	-	-	-	0,138	0,133	0,129	0,126	0,123
	-	-	-	-	-	-	0,118	0,113	0,109	0,106	0,103

Примечание: Расчетную скорость при безъюзовом торможении в принимать:7км/ч- для локомотивов с чугунными тормозными колодками; 20 км/ч- для локомотивов с композиционными колодками;40 км/ч – для МВПС с композиционными тормозными колодками

Нагрузка от колёсной пары на рельсы определяется из условия:

, (3.9)

где q₀ — нагрузка от КП, тс/ось.

Решая соответственно заданному типу тормозных колодок уравнения (3.6) – (3.8) относительно k, проверяют полученное цифровое значение допустимой силы нажатия ТК исходя из требований теплового баланса на основе выражения:

, (3.10)

где F_k — номинальная площадь трения ТК, см² (см. табл. 4);

[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.

Характеристика типов тормозных колодок Таблица №4
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 (3.11)

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)