3. Расчет колодочного тормоза
Расчет тормоза состоит из расчета силовой и механической частей, под которыми понимают тормозной цилиндр, рычажную передачу и трущиеся пары; в расчет также входит выбор воздушной части тормозной системы.
3.1 Определение допустимой силы нажатия тормозной колодки из условия безъюзового торможения
Для создания эффективной тормозной системы сила нажатия тормозной колодки на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной силы сцепления колеса с рельсом и вместе с тем исключать возможность появления юза при торможении. Это положение в колодочном тормозе выполняется при граничных условиях, соответствующих сухим и чистым рельсам, и выражается условием безъюзового торможения [1 ф. 9.11]. При этом следует принимать во внимание коэффициент запаса по сцеплению, учитывающий неравномерность распределения вертикальной нагрузки при торможении, принимаемый равным 0,85 [1 пункт 9.10].
Таким образом, необходимо найти допустимый расчетный коэффициент силы нажатия исходя из условия безъюзового торможения. Но прежде следует определить расчетный коэффициент трения колодки о колесо [1 ф. 9.12, 9.13] и расчетный коэффициент сцепления. Значения последнего для ряда осевых нагрузок и скоростей движения сведены в таблицу 9.4 норм расчета и проектирования новых и модернизированных вагонов. Для произвольных значений осевой нагрузки и скорости движения коэффициент сцепления можно рассчитать воспользовавшись типовым расчетом тормоза вагонов, согласно которому рекомендуется определять этот параметр произведением двух составляющих:
(1)
где ψ(q) — составляющая осевой нагрузки, которая определяется по формуле:
(2)
q0 — осевая нагрузка, кН;
ψ(v) — составляющая скорости, определяемая в зависимости от типа тележек по одной из формул:
для типовых грузовых тележек
(3)
для тележек пассажирского типа
(4)
v — скорость движения.
Условие безъюзового торможения в зависимости от типа колодок проверяется при различных скоростях движения. Так, согласно типовому расчету, для чугунных колодок проверка данного условия осуществляется при скорости движения 20 км/ч, а для композиционных — при скорости 100 км/ч для грузовых, 120 км/ч для рефрижераторных вагонов. Для пассажирских вагонов, оборудованных композиционными колодками, проверку следует производить при максимальной эксплуатационной скорости. Студент, выполняющий курсовой проект должен самостоятельно обосновать значение скорости движения, которое будет использовать при определении допустимого расчетного коэффициента силы нажатия, принимая во внимание, что при скорости ниже 20 км/ч юз считается неопасным.
Осевую нагрузку также следует учитывать наиболее неблагоприятную. Очевидно, что для грузовых вагонов, не оборудуемых авторежимами, расчет следует вести для каждого из возможных режимов [1 пункт 9.4].
Требуемую для обеспечения вычисленного расчетного коэффициента силы нажатия предельную расчетную силу нажатия на колодку вагона следует определять по формуле 9.1 норм расчета и проектирования новых и модернизированных вагонов, а максимально допускаемое действительное нажатие на колодку можно выразить из приведенной там же формулы 9.2 или 9.3 (в зависимости от типа колодок).
Следует заметить, что обратная приведенной зависимость является корнем квадратного уравнения вида ax2+bx+c=0. Корень квадратного уравнения с отрицательным знаком перед радикалом смысла не имеет, поэтому результатом будет только одно значение действительной силы нажатия.
Определенное таким образом, значение действительной силы нажатия на колодку является рациональным, максимально допускаемым по условию безъюзового торможения. Однако, прежде чем использовать это значение в дальнейших расчетах его необходимо проверить по допускаемым удельным давлениям на колодку и исходя из требований теплового режима.