147339 (Разработка и проектирование тормозной рычажной передачи 4-х осевого крытого вагона на тележках модели 18-100), страница 3

Кроме того, принятое передаточное число РП определяет соотношение между возможным перемещением колодки пси торможении (зазоры между колесом и колодкой в отпущенном состоянии тормоза) и величиной хода поршня ТЦ.

Так как зазор между колодками и колесом должен быть в пределах 5-8 мм, а по конструктивным соображениям рабочий ход поршня также может изменяться в ограниченном диапазоне 40-180 мм, то и передаточное число, РП ограничивается данными условиями. С учетом изложенного в железнодорожной практике обычно передаточные числа РП тормоза принимает n = 6 - 12.

Для уточенного выбора n целесообразно применение другого метода, предложенного Иноземцевым В.Г., учитывающим условия непрерывного торможения вагонов на крутом затяжном спуске, когда длительно не производится полный отпуск автотормозов и поэтому АРП не стягивает РП.

В таком режиме торможения общий расчетный объемный износ чугунных тормозных колодок, действующих на одно колесо, с учетом технологическах факторов может достигать 250 см³.

С учетом выхода штока ТЦ l_упр, от упругих деформаций РП и хода поршня от износа тормозных колодок общий выход штока не должен превышать максимально возможной величины L_max.

Из этого условия:

,

где: m_k – число колодок действующее на колесо;

Δ_c – нормальный средний зазор между колодкой и колесом, Δ_с=0,5-0,8 см

Для крытых вагонов, оборудованных чугунными тормозными колодками и имеющих один ТЦ, рекомендуют принимать: L_max= 18см; l_упр=6см.

В качестве исходных данных используем результаты расчетов полученных ранее

допустимое нажатие на чугунные колодки К = 39,65 кН. Передаточное число РП n = 9,09.

Далее определим d_ТЦ, по вышеперечисленной методике.

1.

2.Усилие отпускной пружины ТЦ:

3.Усилие возвратной пружины АРП № 574 Б, приведенное к штоку ТЦ:

4.Диаметр ТЦ:

Принимаем стандартный ближайший размер d_ТЦ = 356 мм

5. Выбор типа TЦ:

Для пневматической части автотормоза рефрижераторного вагона принимаем ТЦ усл. № 188 Б.

2.6 Выбор объема запасного резервуара

При проектировании тормозного оборудования объем ЗР выбирают в соответствии с принятым диаметром ТЦ, из расчета обеспечения при ПСТ и ЭТ давления в ТЦ не менее 0,38 MПa, при максимальном выходе штока поршня 200 мм. Таковы требования МПС. Исходя из закона Бойля-Мариота, рассматривая состояние пневматической части автотормоза вагона в отпущенном и тормозном состоянии. При этом во внимание принимаются рабочие объекты автотормоза и величины давления воздуха в них.

Рис. 2.3 Схема взаимодействия элементов пневматической части тормоза вагона при отпуске

Рис. 2.4 Схема взаимодействия элементов пневматической части тормоза вагона при торможении

В отпущенном состоянии тормоза объем ЗР-V_зр наполнен сжатым воздухом из М до зарядного давления Рз, а объём ТЦ V_ТО сообщен с Ат, таким образом давление в объеме V_ТО устанавливается Ра.(Рис. 2.3)

В заторможенном состоянии ТЦ сообщается с ЗР, а канал Ат перекрыт золотником 2, связанным с поршнем чувствительного элемента 1. Поэтому происходит перемещение поршня на величину выхода штока 3, что вызывает увеличение объема ТЦ до V_ТЦ .

В соответствие с законом Бойля-Мариота:

,

где: Р_З- зарядное давление воздуха, МПа в аб. ед.;

Р_А - давление воздуха в ЗР после ПСТ или ЭТ, МПа в аб. ед.;

Р_ТЦ - давление воздуха в ТЦ, МПа в аб. ед.;

m₁- число ТЦ, подключенных к ЗР;

V_ЗР - объем ЗР, м3;

V_ЦО - объем ТЦ при отпуске и зарядке тормоза, л/3; V_ЦО = 0,0022 м³;

V_ТЦ – объем ТЦ при торможение, м³;

Отсюда объем ЗР будет равен:

Принимаем ближайший стандартный ЗР V_ЗР = 0,078 м³ (78 л)

Тип резервуара Р7-78.

3 Расчет и проектирование механической части тормозной системы вагона

3.1 Выбор принципиальной схемы механической части тормозной системы вагона

Выбор схемы тормозной рычажной передачи (ТРП) определяется типом подвижного состава и конструкцией ходовых частей. При этом ТРП конструируют с учетом реализации требуемого нажатия тормозных колодок и допускаемого удельного давления колодок на колесо

Все основные типы грузовых, рефрижераторных и пассажирских вагонов оборудованы симметричной ТРП, состоящей из двух кинематических цепей, головной и тыловой, размещенных снизу на раме кузова и тележках вагона. Эти кинематические цени передачи тормоза подключены к ТЦ, расположены на раме кузова и средней части вагона. Объединяющим их элементом является затяжка горизонтальных рычагов ТЦ.

3.2 Качественные характеристики механической части тормозной системы вагона

Несмотря на специфические особенности, каждая механическая часть тормозной системы обладает определенными качественными признаками, к которым относятся:

Рис. 3.1 Схема рычажной передачи тормоза крытого вагона:

1-тормозной цилиндр; 2-шток ТЦ; 3,4-головной и тыловой горизонтальные рычаги; 5-затяжка горизонтальных рычагов; 6,7-тяга; 8,9-вертикальные рычаги; 10-затяжка вертикальных рычагов; 11-серьга;

Передаточное число выбирают в пределах 6-12 с учетом возможности обеспечения нормативных зазоров 5-10 мм между колодкой и колесом в отпущенном состоянии тормоза и обычно допускаемых величинах выхода штока поршня ТЦ 0,075-0,1 5 м.

Отношение суммы фактических сил нажатия ΣК_Д тормозных колонок к расчетному нажатию без учета потерь ΣК_Т, называется КПД рычажной передачи.

Величина выхода штока ТЦ является функцией многих параметров:

L_ШТ=f (Δ₃, Δ_ТК, Δ_P, Δ_Y, n),

где: Δ_ТК - суммарное число тормозных колодок;

Δ_У - упругие деформации элементов ТРП;

п - передаточное число ТРП;

Δ_З - зазор между колесом и колодкой

Для крытых вагонов с композиционными колодками L_ШТ = 0,1м,

с чугунными L_ШТ =0,125м.

3.3 Определение передаточного числа рычажной передачи по заданной величине нажатии тормозных колодок

Имея выбранный диаметр ТЦ d можно при проектировании ТРП определить ориентировочную величину ее передаточного числа n. Это необходимо выполнить для последующего расчета размеров элементов ТРП.

,

где ΣК_n - суммарное проектное нажатие тормозных колодок, подключенных к ТЦ;

η_РП - КПД ТРП, в типовых расчетах тормоза рекомендуется принимать η_РП, для передачи с одним TЦ крытого вагона равным 0.95.

Усилие на штоке ТЦ определяют по зависимости:

где: Р_ШТ - усилие по штоку ТЦ, Н;

Р_ТЦ - расчетное давление воздуха в ТЦ,

для крытых вагонов с композиционными колодками Р_ТЦ=0,3МПа;

с чугунными Р_ТЦ = 0,4МПа.

η_ТЦ - КПД ТЦ; η_ТЦ =0,92

Р_пр - усилие отпускной пружины ТЦ, Н;

Р_р - усилие возвратной пружины;

d_ТЦ - диаметр TЦ. мм:

Усилие отпускной пружины ТЦ:

Р_пр=Р_о+Ж_Ц*L_Ш ,где:

Р_о - усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;

Р₀ = 159 кгс;

Ж_Ц - жесткость отпускной пружины ТЦ, Ж_Ц = 6,57 кгс/см;

L_Ш- величина выхода штока TЦ, мм.

Для чугунных колодок L_Ш= 12,5см, для композиционных L_Ш =10см.

Р_{пр(комп)} =1590+6,57*100=2247 Н.

Р_пр(чуг) = 1590 + 6,57*125 = 2411,3 Н

Усилие возвратной пружины авторегулятора РП, приведённое к штоку ТЦ:

где: Р_ОР - усилие предварительного сжатия возвратной пружины

Р_ОР - 1690 Н;

1_р- величина сжатия возвратной пружины 1_р= 15 мм;

n_р - передаточное число, для чугунных колодок и для композиционных n_р=0,65.

Ж_Ц - жесткость возвратной пружины ТЦ, Ж_Ц = 23,1 кгс/см

для композиционных колодок на среднем режиме ВР (Кд=15кН):

для чугунных колодок на груженном режиме ВР(Кд=38кН):

3.4 Вывод формулы геометрического передаточного числа рычажной передачи тормоза

Согласно схеме ТРП, представленной на рис. 3.1, сила Р_ШТ поршня, действующая по направлению штока 2, передается через горизонтальный рычаг 3 на тягу 6, с выигрышем силы пропорционально отношению плеч этого рычага а: 6.

Р₁*б = Р_ШТ*а; Р₁= Р_ШТ *(а/б):

Полученная на тяге сила Р₁ на крытом вагоне, при помощи вертикального рычага 8 передается на ближний к ТЦ триангель с новым изменением силы пропорционально отношению (в+г)/г этого рычага.

где P₁ – усилие, с которым тяга 6 воздействует на вертикальный рычаг 8 тележки;

а и б – плечи горизонтальных рычагов ТЦ;

P₂ – усилие от вертикального рычага тележки на триангель;

в и г – плечи вертикальных рычагов тележки.

Направление силы P₂ образует угол с направлением нормального давления колодки.

Силы нажатия на тормозной колодки триангеля находим из выражения:

2*К_т =Р₂

*cos

К_т = 0,5* Р₂ *cos =0,5 *P_шт*(а/б)*[(в+г)/г]*cos ,

где =10 - угол наклона колодки.

ТРП подвижного состава конструируются с одинаковой силой нажатия колодок на все к.п.

В данной схеме это достигается подбором плеч рычагов 3,4 и 8,9 и шарнирным соединением их затяжками 5 и 10. Поэтому, чтобы найти суммарную силу нажатия на колодки вагона достаточно полученное выражение умножить на число колодок, тогда:

Имея в виду формулу

Можем записать:

сокращая получим:

3.5 Определение плеч рычагов и длин тяг рычажной передачи

Размеры плеч рычагов определяют из условий их размещения в ТРП на вагоне и реализации требуемого передаточного числа п... Длина тяг выбирается с учетом места расположения на раме вагона ТЦ и подключаемых к нему ТРП тележек.

3.5.1 Выбор длин плеч вертикальных рычагов тележки

Рис.3.2 Вертикальный рычаг тележки.