Тормозная рычажная передача
ТРП называется система тяг и рычагов, посредством которых усилие на штоке ТЦ передается на тормозные колодки, которые прижимаются к колесам. Бывает одностороннее и двухстороннее нажатие колодок. Все грузовые вагоны имеют одностороннее нажатие, а пассажирские – двухстороннее. На локомотивах применяются многоцилиндровые системы, уменьшающие потери на трение и упрощающие конструкцию. Например, на рисунке схема ТРП тепловоза ЧМЭ-3.
Рис.35. ТРП тепловоза ЧМЭ-3
Передаточное число и к.П.Д. Передачи
Передаточным числом называется отношение теоретической суммы сил нажатия тормозных колодок к силе давления воздуха в ТЦ.
n=k/p
или частное от деления произведения ведущих плеч на произведение ведомых плеч. (Ведущее плечо – расстояние от точки приложения силы до точки поворота, а ведомое плечо – расстояние от точки поворота до точки передачи силы). Зная усилие на штоке ТЦ и длину плеч рычагов можно определить силу нажатия тормозной колодки на колесо. (теоретическая сила нажатия). Но если измерить действительную силу нажатия и поделить ее на теоретическую, то получим кпд ТРП. Он меняется в зависимости от сопротивления в шарнирах и тягах и составляет на стоянке около 65%, а в движении около 85%. ТЦ в зависимости от типа подвижного состава развивает усилие на штоке при полном давлении около 1 – 2тн, а «n» ТРП имеет около 3,5, поэтому общее нажатие на ось с учетом кпд у локомотивов составляет примерно 11 – 14 тонн, у вагонов чуть меньше (от 3,5 до 10тонн). Принцип работы ТРП следующий: Главный рычаг от штока ТЦ поворачивается вокруг шарнира и воздействует на второй рычаг с колодкой, которая прижимается к колесу. С этого момента точкой поворота второго рычага становится колодка (рычаг меняет род, 1й род – точка поворота в середине, 2й род – точка поворота крайняя), соответственно через тягу (распорку) передается усилие на третий рычаг с колодкой. (колодки прижимаются от ТЦ как правило, последовательно) и тд.
Углы наклона и подвешивания колодок
Угол «а» между горизонтальной осью и осью колодки называется углом наклона. На вагоне угол примерно 10 град, на локомотиве – 30 град. Для точного расчета силу нажатия «К» надо умножить на cos «а».
Угол «в» между осью подвески и линией, соединяющей нижний конец подвески с центром оси кол пары называется углом подвешивания. (Примерно 90о). В зависимости от угла «в-90» и направления вращения возникает дополнительная сила нажатия К=Вт*tg(в-90). Центр тяжести башмака должен быть опущен ниже оси центра кол пары на 40 – 50мм и в отпущенном состоянии колодки должны отходить от колес под действием собственной массы. Главные рычаги ТЦ в заторможенном состоянии должны быть перпендикулярны к штоку ТЦ.
Рис.36. Углы наклона и подвешивания рычагов ТРП
Рис.37. Взаимодействие сил при торможении
Конструкция ТРП
ТРП грузового вагона состоит из следующих частей: шток поршня ТЦ и кронштейн мертвой точки соединены валиками с горизонтальными рычагами, которые в средней части связаны затяжкой. На рычагах по 2 отверстия, ближе к ТЦ для К колодок, дальше от ТЦ – Ч колодок. Верхние концы вертикальных рычагов соединяются тягами, а нижние – распоркой. Триангели, на которых установлены башмаки с тормозными колодками, соединяются валиками с вертикальными рычагами. Триангели подвешены на подвесках. К тяге крепится регулятор. Башмак устанавливается на квадратный хвостовик триангеля, к нему с помощью чеки подсоединяется колодка.
Рис.38. ТРП грузового вагона
ТРП
пассажирского вагона отличается тем,
что вместо триангелей применяются
траверсы (как на локомотивах), тяги идут
по каждой стороне кол пар, поэтому
суммарный изгибающий момент меньше,
причем хвостовики (цапфы) траверс
круглые, поэтому башмаки поворотные
(из-за рессорного подвешивания). Нажатие
колодок двухстороннее.
Рис.39. Крепление колодки к триангелю
Тормозные колодки
От качества тормозных колодок зависит сокращение тормозного пути, безопасность движения, повышение скоростей движения поездов. Колодки должны иметь высокий коэффициент трения, износостойкость, стабильно работать при разных температурах. В настоящее время применяются колодки:
- На локомотивах – чугунные, гребневые (ЧС – секционные) марки М, С, (на МВПС – Ф, коэфф трения на 15% выше М)) твердостью 200 – 250 НВ площадью 440 см2.
- На вагонах – чугунные марки С и композиционные с площадью 170 – 300 см2. из асбокаучукового материала (асбест – 15%, каучук – 20%, барид – 47%, сажа – 15% и др) марок 8-1-66 и 328-303, а также ТИИР-300 с чугунной вставкой для сохранения круга катания. В основе может быть металлическая спинка или сетчато - проволочный каркас.
На чугунных колодках работают локомотивы и пассажирские вагоны (до 120км/ч), на композитных колодках – до 160 км/ч (1 редукторная кол пара на вагоне всегда на Ч). На более высоких скоростях используется ДТ с композитными или металлокерамическими накладками. Грузовые вагоны работают на композитных колодках. Они в 3 раза легче, имеют высокий коэффициент трения, не зависящий от скорости, но плохо отводят тепло, что приводит к перегреву колес и нарушению круга катания, поэтому с такими колодками есть особенности в эксплуатации. Минимальные толщины колодок: на локомотивах – 15мм (10 маневры), вагонах – Ч – 12мм, К с мет спиной – 14мм, с сетчато – пров каркасом – 10мм.