4. Определение усилия по штоку поршня тормозных цилиндров при торможении.

Усилие по штоку, развиваемое поршнем тормозного цилиндра при торможении. Определяется по формуле:

Для восьмиосных вагонов:

кгс4

Для четырехосных полувагонов:

кгс;

Для четырехосных крытых вагонов:

кгс;

Для четырехосных с группы с другой загрузкой:

кгс;

где - диаметр тормозного цилиндра, см; - коэффициент полезного действия тормозного цилиндра, учитывающий потери на трение уплотнительного кольца поршня о стенки цилиндра (в расчетах принять

- усилие оттормаживающей пружины, кгс;

где - усилие пружины при отпущенном тормозе, кгс; - жесткость оттормаживающей пружины, кгс/см; - выход штока тормозного цилиндра, см;

- усилия оттормаживающих пружин наружной и авторегулятора (соответственно), приведенные к усилию по штоку тормозного цилиндра (при выполнении курсовой работы усилия принять равными нулю).

Характеристика тормозных цилиндров приведена в таблице 5.

Таблица № 5. Характеристика тормозных цилиндров.

Подвижной состав	Диаметр тормозного цилиндра , см	Жесткость оттормаживающей пружины , кгс/см	Усилие оттормаживающей пружины при отпущенном тормозе , кгс
4 – осные грузовые вагоны	35,6	6,54	156
8 – осные грузовые вагоны	40	6,57	159

5. Определение передаточного отношения тормозной рычажной передачи.

Передаточное число тормозной рычажной передачи показывает, во сколько раз с помощью рычагов увеличивается суммарная сила нажатия тормозных колодок по сравнению с силой, развиваемой поршнем тормозного цилиндра.

где - передаточное число тормозной рычажной передачи; - суммарное действительное нажатие тормозных колодок, действующих от одного тормозного цилиндра; - коэффициент полезного действия рычажной передачи, учитывающий потери на трение в шарнирах.

Значение коэффициента полезного действия для различных типов рычажных передач приведены в таблице 6.

Таблица № 6.

Тип вагона и тип передачи	К.п.д.
4 – осный вагон с односторонним торможением	0,95
8 – осный вагон с одним тормозным цилиндром	0,80

Каждый тип подвижного состава имеет свою конструкцию тормозной рычажной передачи и, соответственно, свое передаточное число, которое определяется исходя из соотношения длин плеч ведущих и ведомых рычагов, назначение которых – увеличивать усилие поршня тормозного цилиндра и обеспечить равенство сил нажатия тормозных колодок по колесным парам.

Определим передаточное отношение для тормозной рычажной передачи грузового четырехосного вагона, приведенной на рис.1.

Для решения этой задачи необходимо вычертить схему тормозной рычажной передачи четырехосного вагона в режиме торможения.

Используя уравнение статики (равенство моментов сил относительно какого – либо шарнира рычажной передачи), определяют усилия, действующие на каждую тормозную колодку от штока тормозного цилиндра через элементы рычажной передачи.

; ; ;

; ; ; ;

; ; ;

; ; ; ;

Из системы уравнений получаем, что усилия и действующие на триангели (тормозные балки), равны между собой. Направление сил и образует угол с направлением нормального давления тормозной колодки (рис.1а) , проходящего через центр колеса и середину тормозной колодки. Тогда величина силы нажатия на тормозную колодку, без учета потерь на трение составит:

Суммарная сила нажатия на все тормозные колодки четырехосного грузового вагона, с учетом к.п.д. рычажной передачи составит:

где – половина от числа колодок вагона (при одностороннем нажатии численно равна числу осей вагона).

Подставив значение в выражении и выполнив необходимые преобразования, получим значение передаточного числа

Данная формула справедлива для всех грузовых четырехосных вагонов данного курсового проекта. Пользуясь формулой (28) и данными табл. 7 требуется определить передаточные отношения тормозной рычажной передачи для вагонов второй, третьей и четвертой групп.

Таблица №7. Длины плеч рычагов тормозных рычажных передач четырехосных грузовых вагонов.

Тип вагона	Тип колодок	Размеры плеч рычагов, мм
		а	б	в	г
Четырехосный полувагон	Чугунные	195	305	400	160
	Композиционные	145	355	400	160
Четырехосный крытый вагон	Чугунные	250	400	400	160
	Композиционные	190	460	400	160

Во всех вариантах курсовой работы первая группа вагонов состоит из грузовых восьмиосных полувагонов. Данный тип вагонов представлен на рис.2. Определим передаточное отношение для тормозной рычажной передачи грузового восьмиосного вагона. Для решения этой задачи Рассматриваемая схема может быть описана при помощи следующей системы уравнений статики:

необходимо вычертить схему тормозной рычажной передачи восьмиосного полувагона в режиме торможения.

; ; ;

; ; ; ;

; ; ;

; ; ; ;

; ;

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ;

; ; ; .

Как видно показано на рис.2, на триангели (тормозные балки) действуют силы , , и . Как видно из системы уравнений , а равенство же всех сил действующих на триангели может быть достигнуто лишь при определенном сочетании размеров рычагов тормозной рычажной передачи и не является обязательным. Так же как и в случае с четырехосным грузовым вагоном направление сил действующих на триангели образует угол с направлением нормального давления тормозной колодки (рис.1а) , проходящего через центр колеса и середину тормозной колодки. Величина силы нажатия на тормозные колодки половины колесных пар расположенных ближе к тормозному цилиндру, без учета потерь на трение составит:

Сила нажатия на вторую половину тормозных колодок составит

Суммарная сила нажатия на все тормозные колодки восьмиосного грузового вагона, с учетом к.п.д. рычажной передачи составит:

Подставив значение из уравнения в уравнение и проведя ряд необходимых преобразований, получим:

= 14,8

Пользуясь данными табл. 8 и уравнением (33) производится вычисление передаточного отношения тормозной рычажной передачи первой группы вагонов.

Таблица №8. Длины плеч рычагов тормозной рычажной передачи восьмиосного полувагона.

Тип вагона	Тип колодок	Размеры плеч рычагов, мм
		а	б	в	Г	д	е	ж	з	и	к
Восьмиосный полувагон	Чугунные	280	220	160	160	300	160	485	260	160	300
	Композиционные	220	280	160	160	300	160	485	260	160	300

Примечание: плечи рычагов в тормозной рычажной передаче восьмиосного полувагона подобраны так, чтобы обеспечить равенство нажатий на все тормозные колодки вагона. В этом можно убедиться, рассчитав силы нажатия по выражениям.

После определения передаточного отношения тормозной рычажной передачи требуется определить действительные силы нажатия тормозные колодки вагонов разных групп. Это можно выполнить воспользовавшись соотношениями для четырех- и восьмиосных вагонов соответственно.