Розрахунок гальмівних характеристик локомотива

Гальмівні розрахунки включають рішення задач по механічній і пневматичній частині фрикційного гальма.

3.1. Основні положення з розрахунку механічної частини. Гальмівне обладнання локомотива складається з гальмівних циліндрів (двох, чотирьох чи шести на кожен візок), важільної передачі, гальмівних колодок.

Сила натискання гальмівних колодок при пневматичному гальмуванні забезпечується передачею необхідних зусиль від гальмівного циліндра через важільну систему, а при ручному - від маховика.

При проектуванні гальмівного обладнання рекомендується користуватися наступною методикою вибору величин сили натискання на гальмівні колодки.

3.1.1. Сумарну максимально припустиму за умовами зчеплення коліс з рейками силу натискання SК (кн.) на гальмівні колодки екіпажа при заданих: фактичному навантаженню колісної пари на рейку; числу колісних пар (див. осьову характеристику локомотива) можна визначити з виразу

, (3.1

де 0.85...…0.90 коефіцієнт, що враховує можливе розвантаження колісної пари при гальмуванні;

– коефіцієнт сили натискання на гальмівні колодки;

Орієнтовно приймають (за даними ВНИТИ) наступні значення зазначеного коефіцієнта:

при чавунних гальмівних колодках:

= 0.65...08 – для вантажних тепловозів;

= 0.7...08 – для пасажирських тепловозів;

= 1.2...1.5 – для пасажирських тепловозів зі швидкісним регулятором (швидкість руху вище 60 км/год);

при композиційних гальмівних колодках:

= 0.3...0,35 – для пасажирських тепловозів;

= 0.27...0,3 – для вантажних тепловозів.

m – число осей локомотива;

q_o – навантаження на вісь, [кН].

Керуючись даними завдання, студенту необхідно вибрати конкретне значення величини коефіцієнта(з точністю до сотих), а потім зробити розрахунок і порівняти отримане значення з нормативним. Допускається відхилення не більш 10%.

3.1.2. Одночасно з цим по обліковій вазі локомотива і сумарному натисканню гальмівних колодок з урахуванням існуючих конструкцій необхідно вибрати відповідний прототип локомотива. При цьому доцільно орієнтуватися на характеристики тепловозів вітчизняного виробництва, приведених у [1, табл. 2...5,7, с. 9...23] і даним [3, табл. 155 с. 331...341], а також [4, табл. 14, с. 222].

Потім переходять до попереднього вибору схеми важільної передачі візка. Для автоматичних гальм електровозів і тепловозів зазвичай вибирають одну з принципових схем, зображених відповідно на мал.240 і 241, а також приведених у табл. 155, с. 328…331,чи приймають конкретну схему обраного прототипу локомотива, мал.242…263[3].

На основі обраної схеми важільної передачі прототипу роблять підрахунок кількості гальмівних циліндрів на один візок і числа гальмівних колодок , що відносяться до одного ГЦ. При цьому необхідно мати на увазі, що число гальмівних колодок локомотива визначається прийнятим способом підвішування. Двостороннє підвішування гальмівних колодок, як правило, повинно застосовуватися на усіх швидкісних локомотивах. У ряді випадків на практиці доводиться використовувати одностороннє підвішуванням, щоб уникнути ускладнення конструкцій ходових частин, а також збільшення їхньої ваги і габариту. Описати конструкцію важільної передачі з указівкою всіх її елементів.

3.1.3. Після докладного вивчення важільної передачі локомотива обчислити її передаточне число:

, (3.2)

 

де величина, знайдена в п. 3.1.1.

кількість ГЦ на візках локомотива (див. обрану схему);

площа поршня ГЦ, (діаметр ГЦ див. на схемі);

розрахунковий тиск стиснутого повітря в ГЦ. Зазвичай приймається в діапазоні 3.8...4.0 кгс/см² (0.38...0.40 Мпа). У випадку двоступінчастого натискання гальмівних колодок на високошвидкісних локомотивах з швидкісним регулятором у діапазоні швидкостей 0...60км/год приймається =3.8 кгс/см² (0.38 МПа), а в діапазоні 60…160км/год =6.5 кгс/см² (0.65 МПа), наприклад, для тепловоза ТЭП-75;

коефіцієнт силових утрат важільної передачі (ККД).

Для локомотивів з одностороннім натисканням ККД приймається: 0.95- при дії зусилля від ГЦ на дві вісі і 0.9 – на три вісі. Для локомотивів із двостороннім натисканням ККД складає 0.9 – при дії на одну вісь, 0.85- на дві осі і 0.8 – на три осі [4, с. 8].

Схема важільної передачі, кількість і діаметр ГЦ для нових типів тепловозів рекомендовано вибирати так, щоб передаточне число важільної передачі було мінімально можливим і не перевищувало 10. Це забезпечує мінімальну кількість регулювань важільної передачі при зносі гальмівних колодок і мінімальні розміри регульованих ланок.

Застосовуючи на візках багатовісних локомотивів багатоциліндрові гальмівні установки в разі потреби можна варіювати взаємозалежними величинами у визначених межах, враховуючи габаритні умови і зручності в експлуатації.

3.1.4. Визначивши передаточне число , остаточно вибираємо схему важільної передачі і розміри її елементів (важелів, тяг, підвісок), що забезпечують необхідну величину (див. [3].с 334-336).

Відомо, що будь-яка важільна передача при відпуску гальм обертається в плоский кінематичний ланцюг, що являє собою зрівняльний механізм, призначення якого є рівномірний розподіл гальмівного натиснення колодок на колеса. Тому, як правило, важільні передачі рухомого складу виконуються з однаковою силою натискання гальмівних колодок на всі колісні пари. Необхідно знайти конкретне співвідношення ведучих і відомих пліч усіх важелів. Сумарне передаточное число від одного ГЦ до його колодок дорівнює:

, (3.3)

 

що можна використовувати при розбивці передаточного числа “” по кількості важелів "” . При наявності в схемі загального важеля для декількох колодок одне з його пліч можна приймати за невідоме, а плечі інших важелів - відповідно до схеми прототипу.

3.1.5. При проектуванні важільної передачі потрібно звертати увагу на раціональне складання її схеми, розташування між ходовими частинами, вибір форми і розмірів важелів і тяг, надійність їхнього кріплення [7],с. 64.

Розрахунки, побудови важільної передачі виконують відповідно до середніх експлуатаційних умов. Тому в записці останні необхідно перелічити, привести при цьому схеми.

3.1.6. Детально розібравшись в розрахунках і засвоївши вимоги, пропоновані до проектування важільної передачі візка локомотива, накреслити на форматі А4 скоректовану схему в масштабі з дотриманням умовних позначок ЕСКД. На схемі пунктирними лініями вказати поворот важелів при натисканні однієї з гальмівних колодок, нанести розміри пліч важелів і діаметра ГЦ, привести специфікацію.

3.1.7. Зробити розрахунок виходу штока поршня ГЦ як суму вільного ходу штока до притиснення гальмівних колодок до коліс і виходу штока за рахунок пружних деформацій важільної передачі:

(3.4)

де вільний хід поршня, обумовлений передаточним числом важільної передачі (див. п. 3.1.3) і зазором між колодками і колесом. При відпущеному гальмі приймають 5...6 мм.

По технічних вимогах до нового автогальмівного обладнання збільшення ходу поршня ГЦ внаслідок пружної деформації важільної передачі не повинно перевищувати 25% величини максимального ходу поршня, що допускається при повному гальмуванні. Для розрахунку можна скористатися даними [5, табл. 1.1, с.6].

3.1.8. Визначимо величину питомого тиску на гальмівну колодку:

 

, (3.5)

 

де - уже відома величина, знайдена по формулі (3.1);

повне число гальмівних колодок локомотива;

поверхня тертя конкретної (відповідно до завдання) гальмівної колодки (гребеневої, безгребеневої, секційної).

Площі тертя гальмівних колодок та допустимі питомі тиски на них приведені у табл. 8 додатку 1[1].

3.1.9. За результатами виконаних розрахунків і обґрунтовано обраній схемі важільної передачі візка локомотива дати свої висновки і пропозиції по розділі, чітко і конкретно формулюючи їхній зміст.