Проверка соответствия «норм» выбранного тормозного оборудованиия условиям безопасной эксплуатации вагона

Автотормозное оборудование вагонов должно соответствовать установленным нормам безопасности движения и управляемости тормозов в эксплуатации, устойчиво работать при температурах от +55 до -55⁰С и сохранять работоспособность при кратковременных (до 5% общего времени работы равномерно по проектному сроку службы) повышениях температуры до +80⁰С и понижениях до -60⁰С.

В тормозных системах вагонов должны использоваться следующие виды фрикционных тормозов: в грузовых вагонах – колодочные.

Фрикционные тормоза, кроме автоматического привода, должны иметь ручной привод для затормаживания стоящего вагона.

При использовании колодочного тормоза рекомендуется, по возможности, применять двустороннее нажатие колодок на колёса. В тележках грузовых вагонов при конструкционной скорости до 33м/с (120км/ч) допускается применение одностороннего нажатия колодок.

При проектировании колодочных фрикционных тормозов следует исходить из величины расчётного коэффициента силы нажатия тормозных колодок , определяемого по формуле:  

,                                                  (7.1)

где расчётная сила нажатия тормозной колодки, кН;

число тормозных колодок на вагоне, ;

тара вагона, кН; кН;

сила тяжести груза, кН; кН;

минимально допускаемая по условиям безопасности движения величина коэффициента нажатия.                                         

Таблица 7.1 - Минимально допускаемые значения коэффициентов нажатия тормозных колодок грузовых и изотермических вагонов

 

Переключение режимов по загрузке	Режим по загрузке	Величина  при тормозных колодках
		Чугунных стандартных	Композиционных типа 8-1-66
Ручное	Груженый Средний Порожний	0,36 – 0,64	– 0,14 0,24
Автоматическое	Полная загрузка вагона Порожний вагон	0,36   0,64	0,14   0,24

Расчетная сила нажатия на тормозную колодку определяется по формулам:

– для стандартных чугунных колодок:

кН;                                                 (7.2)

– для композиционных тормозных колодок:

кН;                                                   (7.3)

где действительная сила нажатия на одну колодку, кН.

Действительная сила нажатия на одну колодку определяется по формуле:

,                               (7.4)

где число тормозных колодок, на которые действует усилие от одного тормозного цилиндра, ;

диаметр тормозного цилиндра, мм; мм;

КПД тормозного цилиндра, рекомендуется принимать

КПД рычажной передачи, рекомендуется принимать:

– для передачи с одним тормозным цилиндром 4-х осного грузового вагона ;

передаточное число рычажной передачи, ;

расчётное давление воздуха в тормозном цилиндре, ,(в числителе – для определения эффективности тормоза, в знаменателе – для проверки возможности юза, оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар).

Найдем величину действительной силы нажатия на одну колодку для чугунных колодок при груженом режиме:

– для определения эффективности тормоза:

    ,

– для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

   

Величина действительной силы нажатия колодок  проверяется по допускаемому удельному давлению  колодки на колесо:

,                                            (7.5)

где площадь трения колодки, принимается для стандартных чугунных колодок равной см², для композиционных – см²;

допускаемое удельное давление колодки на колесо, для чугунных колодок – МПа, для композиционных – МПа.

Проверим действительную силу нажатия , полученную для определения эффективности тормоза:

– чугунные тормозные колодки:

;                                                   <

Проверим действительную силу нажатия , полученный для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

;                                                 >

– композиционные тормозные колодки:

;                                    >

.                                           >

Из проверки видно, что действительная сила нажатия , полученная для определения эффективности тормоза соответствует требованиям «Норм» только для чугунных тормозных колодок, а действительная сила нажатия , полученная для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар не соответствует требованиям «Норм» ни для чугунных, ни для композиционных колодок (не проходит по допускаемому удельному давлению).

Найдём расчётную силу нажатия на тормозную колодку и проверим на соответствие допускаемому значению расчётный коэффициент силы нажатия тормозных колодок :

– для стандартных чугунных колодок:

;

;                    < .

;                       > .

– для композиционных тормозных колодок:

;

;

.                      > .

После соответствующих вычислений видим, что значение расчётного коэффициента силы нажатия тормозных колодок  меньше минимально допускаемого значения коэффициента нажатия  (для стандартных чугунных колодок при груженом режиме) и больше для чугунных и композиционных колодок при порожнем режиме. Из этого можно сделать вывод о том, что вагон не удовлетворяет требованиям «Норм» по минимально допускаемым значениям коэффициента нажатия для стандартных чугунных колодок при груженом режиме, а удовлетворяет только при порожнем режиме обоих типов колодок.

Необходимое количество тормозных колодок при проектировании тормозной системы рекомендуется определять, исходя из мощности, приходящейся на одну колодку при экстренном торможении:

,                                                   (7.6)

где осевая нагрузка вагона, кН; кН;

начальная скорость торможения, м/с; м/с;

расчётный тормозной путь вагона, м; м;

число колодок, воздействующих на колесную пару, ;

предельно допускаемая мощность, приходящаяся на одну колодку при экстренном торможении.

Величину  рекомендуется принимать 70 кВт для композиционных и 40 кВт для чугунных тормозных колодок.

кВт.

– для чугунных тормозных колодок: > ;

– для композиционных тормозных колодок: < .

Из расчёта видно, что вагон не удовлетворяет требованиям «Норм» исходя из мощности, приходящейся на одну колодку при экстренном торможении для чугунных тормозных колодок, а удовлетворяет для композиционных.

Величина расчетного коэффициента нажатия тормозных колодок должна проверяться на возможность возникновения юза на всех режимах торможения при максимальных расчетных давлениях и минимально допускаемой для соответствующего режима торможения нагрузке на ось. При неравномерном распределении вертикальной нагрузки на тележки проверка юза производится для наименее нагруженной тележки.

Условия отсутствия юза:

,                                            (7.7)

где расчётный допускаемый коэффициент сцепления колес с рельсами при торможении:

– при м/с, ;

– при м/с, ;

– при м/с, .

  расчётный коэффициент трения тормозных колодок, определяемый по формуле:

– для чугунных колодок:

,                                 (7.8)

где скорость движения, м/с; м/с.

.

– для композиционных колодок:

;                                 (7.9)

.

Рекомендуется для грузовых вагонов выполнять условие:

.                                                  (7.10)

Проверим выполнение данного условия:

– для чугунных колодок:

– при м/с, :

;                                      > .

– для композиционных колодок:

– при м/с, :

;                                    < .

Из расчёта видно, что при использовании передаточного числа рычажной передачи n=9, условие отсутствия юза не выполняется для чугунных колодок, а выполняется для композиционных колодок, следовательно, стоит пересмотреть конструкцию тормоза нашего полувагона во избежание возникновения аварийных ситуаций в пути следования.

Можно сделать вывод, что механическая часть тормозного оборудования вагона не соответствует требованиям «Норм». Необходима ее модернизация с целью изменения передаточного числа и т.п.

Изменим передаточное число рычажной передачи, и посмотрим, будет ли механическая часть тормозного оборудования вагона соответствовать требованиям «Норм».

Возьмем передаточное число, равное ;

Найдем величину действительной силы нажатия на одну колодку для чугунных колодок при груженом режиме:

– для определения эффективности тормоза:

    ,

– для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

   

Проверим действительную силу нажатия , полученную для определения эффективности тормоза:

– чугунные тормозные колодки:

;                                                   >

Проверим действительную силу нажатия , полученный для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

;                                                   >

– композиционные тормозные колодки:

;                                >

.                                         >

Из проверки видно, что действительная сила нажатия , полученная для определения эффективности тормоза не соответствует требованиям «Норм» для чугунных и композиционных тормозных колодок, а действительная сила нажатия , полученная для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар также не соответствует требованиям «Норм» ни для чугунных, ни для композиционных колодок (не проходит по допускаемому удельному давлению).

Найдём расчётную силу нажатия на тормозную колодку и проверим на соответствие допускаемому значению расчётный коэффициент силы нажатия тормозных колодок :

– для стандартных чугунных колодок:

;

;                  < .

;                      > .

– для композиционных тормозных колодок:

;

                        ;                  >

.                      > .

После соответствующих вычислений видим, что значение расчётного коэффициента силы нажатия тормозных колодок  меньше минимально допускаемого значения коэффициента нажатия  (для стандартных чугунных колодок при груженом режиме) и больше для чугунных и композиционных колодок при порожнем режиме. Из этого можно сделать вывод о том, что вагон не удовлетворяет требованиям «Норм» по минимально допускаемым значениям коэффициента нажатия для стандартных чугунных колодок при груженом режиме, а удовлетворяет только при порожнем режиме обоих типов колодок.

Рекомендуется для грузовых вагонов выполнять условие:

                                       .                                           

Проверим выполнение данного условия:

– для чугунных колодок:

– при м/с, :

;                                    > .

– для композиционных колодок:

– при м/с, :

;                                    > .

Из расчёта видно, что при использовании передаточного числа рычажной передачи n=10, условие отсутствия юза не выполняется для чугунных и для композиционных колодок, следовательно, стоит пересмотреть конструкцию тормоза нашего полувагона во избежание возникновения аварийных ситуаций в пути следования.

Возьмем передаточное число, равное ;

Найдем величину действительной силы нажатия на одну колодку для чугунных колодок при груженом режиме:

– для определения эффективности тормоза:

    ,

– для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

   

Проверим действительную силу нажатия , полученную для определения эффективности тормоза:

– чугунные тормозные колодки:

;                                         <

Проверим действительную силу нажатия , полученный для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар:

;                                         <

– композиционные тормозные колодки:

;                                    <

.                                           <

Из проверки видно, что действительная сила нажатия , полученная для определения эффективности тормоза соответствует требованиям «Норм» для чугунных и для композиционных тормозных колодок, а действительная сила нажатия , полученная для проверки возможности юза и оценки тепловой и механической нагруженности фрикционных пар также соответствует требованиям «Норм» для чугунных и для композиционных колодок (проходит по допускаемому удельному давлению).

Найдём расчётную силу нажатия на тормозную колодку и проверим на соответствие допускаемому значению расчётный коэффициент силы нажатия тормозных колодок :

– для стандартных чугунных колодок:

;

;                             < .

;                      > .

– для композиционных тормозных колодок:

;

                        ;                  >

.                      > .

После соответствующих вычислений видим, что значение расчётного коэффициента силы нажатия тормозных колодок  меньше минимально допускаемого значения коэффициента нажатия  (для стандартных чугунных колодок при груженом режиме) и больше для чугунных и композиционных колодок при порожнем режиме. Из этого можно сделать вывод о том, что вагон не удовлетворяет требованиям «Норм» по минимально допускаемым значениям коэффициента нажатия для стандартных чугунных колодок при груженом режиме, а удовлетворяет только при порожнем режиме обоих типов колодок.

Рекомендуется для грузовых вагонов выполнять условие:

                                         .                                           

Проверим выполнение данного условия:

– для чугунных колодок:

– при м/с, :

;                                   < .

– для композиционных колодок:

– при м/с, :

;                                    < .

Из расчёта видно, что при использовании передаточного числа рычажной передачи n=4, условие отсутствия юза выполняется для чугунных и для композиционных колодок.

В целом можно сделать вывод, что механическая часть тормозного оборудования вагона соответствует требованиям «Норм».