Разработка и проектирование тормозной рычажной передачи 4-х осевого крытого вагона на тележках модели 18-100 (стр. 4 из 10)
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 ΣКД тормозных колонок к расчетному нажатию без учета потерь ΣКТ, называется КПД рычажной передачи.
Величина выхода штока ТЦ является функцией многих параметров:
LШТ=f (Δ3, ΔТК, ΔP, ΔY, n),
где: ΔТК - суммарное число тормозных колодок;
ΔУ - упругие деформации элементов ТРП;
п - передаточное число ТРП;
ΔЗ - зазор между колесом и колодкой
Для крытых вагонов с композиционными колодками LШТ = 0,1м,
с чугунными LШТ =0,125м.
3.3 Определение передаточного числа рычажной передачи по заданной величине нажатии тормозных колодок
Имея выбранный диаметр ТЦ dможно при проектировании ТРП определить ориентировочную величину ее передаточного числа n. Это необходимо выполнить для последующего расчета размеров элементов ТРП.
,где ΣКn- суммарное проектное нажатие тормозных колодок, подключенных к ТЦ;
ηРП - КПД ТРП, в типовых расчетах тормоза рекомендуется принимать ηРП, для передачи с одним TЦ крытого вагона равным 0.95.
Усилие на штоке ТЦ определяют по зависимости:
где: РШТ - усилие по штоку ТЦ, Н;
РТЦ - расчетное давление воздуха в ТЦ,
для крытых вагонов с композиционными колодками РТЦ=0,3МПа;
с чугунными РТЦ = 0,4МПа.
ηТЦ - КПД ТЦ; ηТЦ =0,92
Рпр - усилие отпускной пружины ТЦ, Н;
Рр- усилие возвратной пружины;
dТЦ - диаметр TЦ. мм:
Усилие отпускной пружины ТЦ:
Рпр=Ро+ЖЦ*LШ ,где:
Ро - усилие предварительного сжатия отпускной пружины ТЦ, Н;
Р0 = 159 кгс;
ЖЦ - жесткость отпускной пружины ТЦ, ЖЦ = 6,57 кгс/см;
LШ- величина выхода штока TЦ, мм.
Для чугунных колодок LШ= 12,5см, для композиционных LШ =10см.
Рпр(комп) =1590+6,57*100=2247 Н.
Рпр(чуг) = 1590 + 6,57*125 = 2411,3 Н
Усилие возвратной пружины авторегулятора РП, приведённое к штоку ТЦ:
где: РОР - усилие предварительного сжатия возвратной пружины
РОР - 1690 Н;
1р- величина сжатия возвратной пружины 1р= 15 мм;
nр - передаточное число, для чугунных колодок и для композиционных nр=0,65.
ЖЦ - жесткость возвратной пружины ТЦ, ЖЦ = 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 РШТ 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 = РШТ*а; Р1= РШТ *(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 a с направлением нормального давления колодки.
Силы нажатия на тормозной колодки триангеля находим из выражения:
2*Кт =Р2
*cosa
Кт = 0,5* Р2 *cosa =0,5 *Pшт*(а/б)*[(в+г)/г]*cosa ,
где a =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.
Расчетная схема установки вертикального рычага тележки вагона (рис.3.2). Из рисунка видно, что суммарная длина плеч рычага:
в + г = Н - (hв + hн)
где: hв- расстояние от центра верхней проушины до рамы кузова, исключающее взаимодействия конуса рычага с рамой вагона;
hн - расстояние, исключающее возможность в процессе эксплуатации вагона, выхода конуса рычага за габарит подвижного состава;
Н – расстояние от уровня головки рельса до нижней плоскости кузова в месте расположения вертикального рычага.
Для рычага, подвешенного к необрессоренной массе тележки (грузовой вагон), учитывают понижения рамы кузова вследствие:
Δп-износа пятника и подпятника;
¦ст – величина равномерного статического прогиба;
¦о – статическая осадка рессор и понижение рамы тележки, ¦о =10 мм [4,табл.5.2.]
Dк – износ колёсной пары по кругу катания, Dк =53 мм;
Dб – износ буксы и боковины в месте взаимного опирания, Dб =2 мм;
Dш – максимальный износ шарнирных соединений подвески рычага, Dш=9мм;
hг – допускаемая высота от головки рельса до габаритного очертания ходовых частей вагона; hг =70 мм;
Dз – страховой зазор, Dз =30 мм;
¦д – динамический пробег;
Rв и Rн – радиусы верхней и нижней проушин;
Поэтому:
где Рр- расчётная нагрузка на вагон, кН;
lт – гибкость рессорного подвешивания тележки, lт =0,125 мм/кН [табл. 5.4.].
¦ст =0,5*930*0,125=58,1 мм;
¦д =Кдв*¦ст =0,55*58,1=31,96 мм.
где Кдв- коэффициент динамической добавки вертикальных сил, Кдв=0,55¸0,65.
hв = 5+58,1+31,96+10+40+30=175 мм
hн = 70+53+2+9+40+30=204 мм.
;Из этого выражения находим искомые плечи в и г, где А=2,5; Н=930мм.
в+г=930-(175+204)=551 мм
Из решения системы уравнений получаем:
в=400,7 мм; г=160,3 мм;
На основе опыта вагоностроения и эксплуатации принимаем:
в=400 мм; г=160 мм;
3.5.2 Определение длин плеч горизонтальных рычагов ТЦ
Длина горизонтального рычага по центрам проушин определяется по конструктивным соображениям из условия размещения ТЦ на раме вагона,
а также по накопленному опыту проектирования ТРП и испытанию тормозных систем МПС рекомендует к применению на крытых вагонах рычага ТЦ стандартных размеров 660 мм; т. е. а + б = l = 660мм.
Рис. 3.2 Схема размещения горизонтальных рычагов на раме
1 – ТЦ;
2 – затяжка горизонтальных рычагов;
3 – горизонтальный рычаг;
4 – тяга;
5 – рама вагона.
Длина горизонтального рычага по центрам проушин: l=а+б;
Длины плеч а и б рычага ТЦ можно определить, используя для этого формулу геометрического передаточного числа РП При этом принимают, что передаточное число nг должно быть одинаковым с величиной nк, полученный в п.3.2. по заданному нажатию тормозных колодок, т.е. nг = nк.т.о., получаем систему из 2-х уравнений:
Для чугунных колодок:
а + б = 660
9,7= 4* а/б*(400+160)/160*cos 10°
Из решения системы получаем:
а=270 мм; б=390 мм (фактич.размер а=260;б=400);
Тогда фактическое передаточное число:
nг(ч)= 4* 270/390*(400+160)/160*cos 10°=9,5;
Для композиционных колодок:
а+б = 660
5,3 = 4* а/б*(400+160)/160*cos 10°