Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчетные силы нажатия композиционных тормозных колодок вагонов

Тип вагона	Расчетное нажатие тормозных колодок, кН/ось
Пассажирские вагоны с массой тары:
53 т и более
48 т и более, но менее 53 т
42 т и более, но менее 48 т
Грузовые вагоны на режиме:
груженом	42,5
среднем
порожнем	17,5
Рефрижераторные вагоны-холодильники: с передаточным числом рычажной передачи 5,3 на режиме:
груженом
среднем
порожнем
с передаточным числом рычажной передачи 10 на режиме:
среднем	47,5
порожнем

В столбце N записывают значения расчетного коэффициента трения колодки , которые рассчитывают для значений скорости, приведенных в столбце A, по следующим формулам:

для стандартных чугунных колодок

; (27)

чугунных колодок с повышенным содержанием фосфора

; (28)

чугунных колодок из высокофосфористого чугуна (3 %)

; (29)

композиционных колодок из материала 8-1-66

; (30)

композиционных колодок из материала 328-303

; (31)

В столбце O записывают значения удельной тормозной силы, вычисленные по формуле

; (32)

В столбце P записывают значение равнодействующей сил, приложенных к поезду на режиме служебного торможения, для грузовых поездов

, (33а)

и для пассажирских поездов

, (33б)

а в столбце Q – для экстренного торможения

. (34)

Рисунок 6 – Диаграмма удельных равнодействующих сил,
приложенных к поезду

Так же, как и при спрямлении профиля пути, эти расчеты удобно выполнять в среде Microsoft Excel. Пример организации таких вычислений и приведен на рисунке 5. Для расчета необходимо заполнить первые два столбца таблицы данными из тяговой характеристики локомотива и ввести исходные данные, помещенные на рисунке 5 под таблицей. Таблица заполняется результатами расчета, появляющимися по мере ввода исходных данных. Если предварительно подготовить базу данных о локомотивах, то и процесс ввода тяговой характеристики локомотива может быть автоматизирован.

По результатам вычислений, приведенным на рисунке 5, строят диаграмму удельных равнодействующих сил, приложенных к поезду (рисунок 6). Эта диаграмма верна только для исходных данных, принятых при ее расчете и построении.

При изменении характеристик состава или при построении диаграммы для движения в режиме тяги на промежуточных позициях контроллера машиниста необходимо выполнить расчеты для новых исходных данных. В то же время для использования диаграммы при движении на элементах профиля пути с уклонами, отличными от нуля, достаточно перенести начало координат влево для подъемов или вправо для спусков на число единиц, равное уклону в промилле, умноженному на десять. Диаграмма удельных равнодействующих сил позволяет анализировать характер движения поезда, для которого она построена. Зная, что скорость движения поезда всегда стремится к равновесной, достаточно по уклону профиля пути и режиму движения найти значение равновесной скорости и сравнить его с текущим значением скорости движения.

РЕШЕНИЕ ТОРМОЗНЫХ ЗАДАЧ

Для обеспечения безопасности движения поездов важнейшее значение имеет возможность ограничения скорости движения или остановки поезда, выполняемой в штатной или экстраординарной ситуации. А это значит, что при необходимости остановки или ограничения скорости движения должна быть обеспечена эффективность действия тормозов поезда.

Практика эксплуатации подвижного состава поставила задачи, связанные с торможением поездов. С одной стороны, это задача определения тормозных средств, которые могут обеспечить снижение скорости движения или полную остановку поезда на требуемом расстоянии. А с другой стороны, это задача определения расстояния, на котором заданный поезд с известными тормозными средствами может остановиться или снизить скорость движения до заданного значения. Названные задачи называют тормозными задачами. Для решения этих задач можно применить различные методы решения уравнения движения поезда.

Условимся в соответствии с [1] под термином «тормозной путь» понимать расстояние, которое проходит поезд от момента поворота ручки крана машиниста или стоп-крана в тормозное положение до полной остановки поезда. После поворота ручки крана машиниста в тормозное положение проходит некоторое время, прежде чем тормозные колодки соприкоснутся с колесами (тормозными дисками). В силу инерционности тормозной системы, включающей тормозную магистраль, воздухораспределители и рычажную передачу, нарастание тормозной силы до установившегося значения в разных вагонах происходит не одновременно. В расчетах обычно этой инерционностью пренебрегают и считают, что тормозная сила мгновенно вырастает до своего установившегося значения через некоторый отрезок времени t _п после поворота крана машиниста в тормозное положение. Этот временной отрезок называют временем подготовки тормозов к действию. Расстояние s _п, которое поезд проходит за время подготовки тормозов к действию, называют подготовительным тормозным путем. Расстояние s _д, которое поезд проходит с прижатыми тормозными колодками, называют действительным тормозным путем. Таким образом, тормозной путь s _тскладывается из подготовительного и действительного тормозных путей:

, (35)

Допустив, что поезд проходит путь подготовки тормозов к действию с постоянной скоростью, найдем его значение, м,

, (36)

где v _o – скорость поезда в момент начала торможения, км/ч;

t _п – время подготовки тормозов к действию, с.

Экспериментально установлено, что время подготовки тормозов к действию изменяется в зависимости от длины состава. Для расчетов обычно принимают значения t _п, приведенные в таблице 8.

Учитывая, что в действительности скорость движения поезда за время подготовки тормозов не остается неизменной, вводится поправка, определяемая величиной и знаком уклона, а также величиной тормозной силы. С учетом поправки время подготовки тормозов к действию определяют по формулам:

– для грузовых составов длиной 200 осей и менее при автоматических тормозах и для одиночно следующих грузовых локомотивов

; (37)

– для грузовых составов длиной более 200 осей (до 300 осей) при автоматических тормозах

; (38)

– для грузовых составов длиной более 300 осей при автоматических тормозах

; (39)

– для пассажирских поездов при пневматических тормозах и для одиночно следующих пассажирских локомотивов

; (40)

– для пассажирских поездов при электропневматических тормозах

, (41)

где i _c – приведенный уклон, ‰;

– расчетный тормозной коэффициент поезда, принятый для случая экстренного торможения;

– расчетный коэффициент трения тормозной колодки.

При ручных тормозах принимают t _п= 60 с.

Таблица 8

Время подготовки тормозов

Длина состава и вид тормозов	t _п, с
Грузовые составы длиной 200 осей и менее при автоматических тормозах или одиночно следующие грузовые локомотивы
Грузовые составы длиной от 200 до 300 осей при автоматических тормозах
Грузовые составы длиной более 300 осей при автоматических тормозах
Пассажирские поезда при электропневматических тормозах

При срабатывании автостопа время подготовки автоматических тормозов, рассчитанное по одной из приведенных выше формул, увеличивают на 14 с.

Процесс торможения поезда определяется длиной тормозного пути s _т, начальной v _о и конечной v _к скоростью торможения, уклоном пути i и тормозными средствами поезда, определяемыми расчетным тормозным коэффициентом . К нахождению одной из этих величин по известным остальным и сводится решение тормозных задач, которые условно можно разделить на две группы.

К первой группе относят задачи, для которых известны тормозные средства поезда, а определить необходимо одну из трех величин: тормозной путь, начальную или конечную скорость торможения.

Ко второй группе относят задачи, для которых тормозные средства поезда следует определить по известным значениям тормозного пути, начальной и конечной скорости торможения.

Рассмотрим задачу определения тормозного пути, относящуюся к первой группе тормозных задач. Для нахождения длины тормозного пути необходимо решить уравнение движения поезда для режима торможения. Сначала необходимо найти путь подготовки тормозов, используя формулы (37)–(41). Затем, интегрируя уравнение движения поезда, находят действительный тормозной путь.

При аналитическом интегрировании уравнения движения поезда весь диапазон изменения скорости от начальной до конечной разбивают на интервалы. Для каждого из интервалов изменения скорости находят путь, который проходит поезд. Суммарное значение действительного тормозного пути, м,

, (42)

где – значения начальной и конечной скорости движения поезда на рассматриваемом i- м интервале, км/ч;

– среднее на i- м интервале изменения скорости значение удельной равнодействующей сил, приложенных к поезду, Н/т,

, (43)

Графическое определение длины тормозного пути. В прямоугольных координатах (рисунок 7), выбрав масштабы из таблицы 13, строим диаграмму замедляющих сил для режима торможения и рядом откладываем по оси абсцисс расстояние, равное пути подготовки тормозов s _п, вычисленное в соответствии с выражением (36).

На уровне скорости начала торможения v _н проводим горизонтальную линию, соответствующую постоянной скорости в пределах пути подготовки тормозов. Затем, разбив весь диапазон изменения скорости от v _ндо нуля на интервалы не более 10 км/ч, строим способом Липеца кривую скорости от координаты окончания пути подготовки тормозов и до точки, в которой значение скорости становится равным нулю. Расстояние s _т и является искомой длиной тормозного пути.

Рассмотрим на примерах решение различных задач, относящихся к первой группе тормозных задач.

Пример 6. Определить длину тормозного пути грузового поезда с составом массой Q = 4980 т, состоящего из четырехосных вагонов на роликовых подшипниках, движущегося по звеньевому пути на спуске i = –5 ‰, начинающего экстренное торможение при скорости 70 км/ч. Средняя осевая нагрузка вагонов q _o = 15 т/ось. Тормозные колодки чугунные. Все оси тормозные. Массой и тормозными средствами локомотива пренебречь.

Решение.Полный тормозной путь складывается из пути подготовки тормозов и действительного тормозного пути.

Рисунок 7 – Графическое определение длины тормозного пути

Чтобы вычислить путь подготовки тормозов по формуле (36), необходимо найти время подготовки тормозов t_п в соответствии с одним из выражений (37)–(41). Чтобы выбрать расчетное выражение, найдем число осей в составе:

оси.

Значение расчетного тормозного коэффициента при расчетном нажатии чугунных колодок на груженом режиме

Значение расчетного коэффициента трения чугунных тормозных колодок о колесо при скорости v = 70 км/ч

Поскольку время подготовки тормозов по формуле (39)

а путь подготовки тормозов

м.

Действительный тормозной путь вычислим по формуле (42) последовательно для каждого из интервалов изменения скорости, равных 10 км/ч.

Определим среднее значение удельной замедляющей силы при снижении скорости движения от 70 до 60 км/ч. Для этого найдем основное удельное сопротивление и удельную тормозную силу для средней на рассматриваемом интервале скорости движения v = 65 км/ч:

Н/т;