4.2. Расчет воздушной части тормозных систем
Определив по преобразованной формуле (3.1) рекомендуемое для условий эксплуатации нажатие тормозной колодки, находят требуемое усилие, развиваемое на штоке ТЦ, по формуле
где к, и /и, — соответственно выбранное нажатие на тормозную колодку и их число; т| — коэффициент силовых потерь рычажной передачи (КПД).
Коэффициент силовых потерь рычажной передачи определяет, какая часть развиваемого на штоке ТЦ усилия достигает тормозных колодок с учетом потерь в валиках, на деформацию ТРП и т.д. Он зависит от сложности ТРП (количества соединений, рычагов и т.д.) и для некоторых типов подвижного состава имеет следующие значения:
• четырехосные грузовые вагоны с односторонним нажатием колодок — 0,95;
• вагоны-хопперы — 0,8;
• четырехосные пассажирские вагоны с двухсторонним нажатием колодок — 0,9;
• восьмиосные вагоны — 0,8;
• локомотивы с одно/двухсторонним нажатием колодок при действии на одну ось — 0,95/0,9; на две оси — 0,95/0,85; на три оси — 0,9/0,8;
• пассажирские вагоны с дисковым тормозом при действии ТЦ на один диск — 0,98.
Таким образом, используя найденное Рш, можно определить диаметр ТЦ по формуле
где Р — давление сжатого воздуха в ТЦ, МПа; пц — КПД ТЦ (0,98);
F^, Т*^» — усилия пружин, соответственно отпускной ТЦ, авторегулятора и наружной (для локомотивов), приведенные к штоку ТЦ, кН.
Усилия отпускной пружины ТЦ и наружной пружины находят следующим образом
где ^о, Ж|, ж3, /ш — усилие предварительного натяга, кН; жесткость, соответственно внутренней или наружной пружины, кН/мм, и величина выхода штока ТЦ, мм;
ап, аш — расстояния от мертвой точки до пружины и штока ТЦ, мм.
Усилие пружины авторегулятора, приведенное к штоку ТЦ, в зависимости от типа привода в соответствии с рис. 3.13 находят по приведенным выше выражениям.
После определения диаметра ТЦ его величину необходимо округлить до ближайшего значения диаметра у серийно выпускаемых ТЦ: 203,254, 356 и 400 мм, что соответствует 8,10, 14 н 16 дюймам. Если диаметр ТЦ по расчету оказался больше 400 мм, нужно взять это стандартное значение за основу и изменить передаточное число я, используя формулы (4.1 и 4.2), так, чтобы нажатие к соответствовало выбранному. По значениям я и </ц определяют ожидаемое нажатие на тормозную колодку (для грузовых вагонов на груженом н порожнем режимах торможения ВР)
После этого, используя выражение (3.1), находят действительный коэффициент силы нажатия колодок, который не должен оказаться менее рекомендуемого в п. 3.2. В противном случае нужно выбрать ТЦ с большим диаметром или проверить правильность предыдущих расчетов.
Завершая расчеты, выполняют проверку на безъюзовое торможение и на допустимые удельные нажатия, как показано в п. 2.2, 3.2. Выбранными в предварительном расчете нажатием к и диаметром ТЦ варьируют так, чтобы все указанные проверки удовлетворяли вышеприведенным условиям, и делают соответствующий вывод.
ЗР устанавливается на каждой подвижной единице, он предназначен для создания запаса сжатого воздуха, необходимого для полной остановки данного транспортного средства. В процессе ПСТ и ЭТ от ЗР в ТЦ должно создаваться давление не ниже 0,38 МПа при максимальном выходе штока ТЦ равном 200 мм. С учетом этого минимальный объем ЗР, приходящийся на один ТЦ, рассчитывают по формуле
где ^" — площадь поршня ТЦ, м2 .
После расчета объема ЗР необходимо выбрать подходящий из типовых резервуаров объемом 0,024; 0,038; 0,055; 0,078; 0,100; 0,135; 0,156 м3, выпускаемых промышленными предприятиями. Для этого расчетную величину округляют в большую сторону до совпадения с ближайшим из приведенных выше.
У грузовых локомотивов объем ЗР составляет 0,055 м3, так как их ТЦ наполняются из ГР через КВТ или РД (ВЛ11), работающих в режиме повторителя ВР.
Качественно правильность выбора диаметра ТЦ и объема ЗР для пассажирских непрямодействующих тормозов оценивается по величине максимально допустимого хода поршня (160 мм), а неистощимых грузовых тормозов — по минимальной допустимой величине давления в ЗР после ПСТ (0,5 МПа) в соответствии с выражениями (4.7) и (4.8) [15] в абсолютных значениях давлений (на 0,1 МПа больше, чем избыточные, определяемые, например, по манометрам)
По результатам расчетов делаются выводы относительно выбранных объема ЗР и диаметра ТЦ и при необходимости даются рекомендации, касающиеся их изменения.
Непрямодействующий ВР № 292, создает в ТЦ давление воздуха, зависящее от глубины разрядки ТМ, объемов ЗР и ТЦ, а также уровня зарядного давления. С достаточной для практических расчетов точностью можно считать процесс перетекания воздуха изотермическим. Для /-и ступени торможения давление в ТЦ может
быть найдено из выражения [14] (расчеты проводятся в абсолютных величинах давлений)
где А/'зр — дополнительное снижение давления в ЗР для перемещения от-секательного золотника в положение перекрыши (принять 0,005 МПа); АРМ — ступень разрядки ТМ при торможении, МПа.
Выражение (4.9) применимо до состояния полного служебного торможения, когда давления в ЗР и ТЦ выравниваются и реализуется максимальная тормозная эффективность транспортного средства. Минимальная величина снижения магистрального давления А/'мсл для получения полного служебного торможения при известных объемах ЗР и ТЦ определяется по формуле
Избыточное максимальное давление в ТЦ при полном служебном и экстренном торможениях Ри тах определяется следующим выражением [14]
Эбъем рабочего пространства ТЦ находится по формуле
где /ш — ход поршня ТЦ, м; </ц — диаметр поршня ТЦ, м.
В грузовых ВР № 483, 270 при переходе к состоянию перекрыши после торможения давление воздуха в золотниковой камере (ЗК) за счет воспринимающего устройства в магистральной части (диаф-
рагмы или поршня) устанавливается практически равным давлению в ТМ. Абсолютное давление в ТЦ вместе со скачком начального давления, в зависимости от режима торможения и глубины разрядки ТМ, находится из выражений [15}: на порожнем режиме
где Рм — абсолютное зарядное давление в ТМ, МПа.
Таким образом, в соответствии с приведенными выше выражениями можно рассчитать основные параметры воздушной части тормозной системы транспортного средства и построить необходимые зависимости.
