8.2 Расчет калиброванных отверстий

В автотормозной технике для определения уровней или темпов изменения

давлений в рабочих объемах и камерах возникает потребность в расчетах ка-

либрованных отверстий. Для этого можно использовать известную в термоди-

намике формулу расхода воздуха /7/:

é

2

g +1 ù

dG

2 gg

В

P êæP ö 7 æP ö g

Н

Н

ú

= m f

×

,

(8.10)

dt

g -

ê

-

çç

÷÷

çç

÷÷

ú

1 vВ êèВ

P ø

è В

P ø

ë

úû

m

где

- коэффициент расхода воздуха (для отверстий диаметром

0,0005 - 0,0012 м принимается 0,90… 0,95);

f - площадь сечения калиброванного отверстия, м2;

g - ускорение силы тяжести (9,81 м/с2);

g - отношение теплоемкости воздуха при постоянном давлении

g

к теплоемкости при постоянном объеме (

= 1,41);

РВ- абсолютное давление среды, откуда происходит истечение,

МПа;

PН - абсолютное давление среды, куда происходит истечение, Мпа;

νВ - удельный объем воздуха, м3/Н.

Массовый расход воздуха определяется по приведенной формуле при

Pв ³ 53

,

0

Рн

При меньших значениях этого отношения величина весового расхода ос-

тается постоянной и равной тому, который имеет место при

Pв = 53

,

0

Рн

Из уравнения расхода воздуха Г.М.Боровским получены формулы для

расчета времени истечения при зарядке резервуара из источника постоянного

давления или разрядке в среду с постоянным давлением:

V

t =

[ Ф (Р

) - Ф (Р )] ,

(8.11)

f

m T

а н2

а

1

н

V

t =

[ Ф (Р ) -Ф (Р

)]

f

m

,

(8.12)

T

в

1

н

в н2

71

V

t =

[ Ф (Р ) -Ф (Р

)]

f

m

,

(8.13)

T

с

1

в

с в2

V

t =

[ Ф (Р ) -Ф (Р

)]

f

m

.

(8.14)

T

д

1

в

д в2

Формулы (8.11) и (8.12) используют в расчетах при зарядке, а (8.13) и

(8.14) при разрядке резервуаров; (8.11) и (8.13) в области сверхкритического ис-

течения при РН £ 0,53 Рв, а (8.12) и (8.14) для докритического истечения при РН

>0,53 Рв. Функции Фа, Фв, Фс, и Фд имеют следующий вид:

Рн

Ф (Р

=

а

н )

086

,

0

Р ,

(8.15)

в

0, 29

æ P ö

H

Ф = (Р ) = 1548

,

0

1-

в

н

çç

÷÷ ,

(8.16)

P

è

ø

B

Ф (Р ) = ,

0 086 ln Р

с в

в ,

(8.17)

ì

5

3

1 ü

ï é

2 ù

é

2

2

ù

é

2

2

ù 2

7

7

7

ï

ï ê

æ P ö

Н

ú

ê

æ P ö

Н

ú

ê

æ P ö

Н

ú

1 -

1 -

1 -

ï

ï ê

çç

÷÷ ú

ê

çç

÷÷ ú

ê

çç

÷÷ ú

7

è В

P ø

14

è В

P ø

è В

P ø

ï

Ф (Р ) =

í

0225

,

0

ê

ú +

ê

ú + 7ê

ú

. (8.18)

2

2

2

ý

д

в

ï5 ê

ú

3 ê

ú

ê

ú

7

7

7

ï

æ P ö

æ P ö

æ P ö

ï ê

Н

ú

ê

Н

ú

ê

Н

ú ï

ï ê çç

÷÷

P

ú

ê çç

÷÷

P

ú

ê çç

÷÷

P

ú

ë è В ø

û

ë è В ø

û

ë è В ø

û ï

î

þ

При расчете сечений отверстий в зоне докритического или сверхкритическо-

го истечения можно сразу определить их площадь по приведенным выражениям

при заданном времени t. Когда процесс истечения переходит из одной зоны в

другую, приходится определять искомую площадь калиброванного отверстия

подбором. Необходимо трижды задаться размерами отверстия, подсчитать для

72

них значение и построить зависимости t = Ф(f), по которым графической ин-

терполяцией отыскать fпо заданномуt.

Приведенные выражения позволяют решать и обратные задачи: по из-

вестной площади сечения отверстияwвремя истечения, или при заданных пло-

щади и времениwобъем резервуара, в который или из которого происходит ис-

течение среды.

Заключение

Приведенные в пособии методики охватывают основные расчеты характери-

стик пневматических процессов и параметров устройств автоматических тормозов,

необходимые как для более глубокого их изучения, так и для разработки новых, или

модернизации существующих тормозных приборов.

Разделы, представленные в нем, как правило, не связаны между собой, что

позволяет компоновать их индивидуально, в зависимости от требуемого уровня

сложности выполняемой работы для использования в учебном процессе. При этом

ответы на вопросы в соответствии с разделом 1 целесообразно давать перед расче-

тами, для углубленного понимания принципов действия тормозных устройств.

По результатам расчетов необходимо построить соответствующие зависимо-

сти и, после их анализа, сделать обоснованные выводы. К графической части рабо-

ты можно отнести схему тормозной рычажной передачи, тормозного оборудования

транспортного средства, или любых других рассчитываемых тормозных устройств

и их элементов.

73

Библиографический список

1. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормо-

за. - М.: Транспорт, 1981.- 464 с.

2. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава.

- М.: Транспорт, 1979.- 424 с.

3. Асадченко В.Р. Автоматические тормоза подвижного состава железно-

дорожного транспорта. - М., 2002. – 128 с.

4. Крылов В.И., Крылов В.В. Автоматические тормоза подвижного соста-

ва. - М.: Транспорт, 1983. - З60 с.

5. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. Во-

просы и ответы. - М.: Транспорт, 1987. - 270 с.

6. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава:

Справочник / В.И. Крылов, В.В. Крылов, В.Н. Ефремов, П.Т. Демушкин. - М.:

Транспорт, 1989. - 487 с.

7. Казаринов В.М., Иноземцев В.Г., Ясенцев В.Ф. Теоретические основы

проектирования и эксплуатации автотормозов. - М.: Транспорт, 1968. - 400 с.

8. Гребенюк П.Т., Долганов А. Н., Скворцова А. И. Тяговые расчеты:

Справочник. - М.: Транспорт, 1987. - 272 с.

9. Правила тяговых расчетов для поездной работы.-М.: Транспорт, - 1985.

– 287 с.

10. Асадченко В.Р. Оценка использования сцепления колес с рельсами и

эффективные режимы работы тормозных устройств //Вестник ВНИИЖТа, -

1988, №8. С. 42-44.

11. Асадченко В.Р. Исследование характеристики сцепления колес с

рельсами при торможении // Вестник ВНИИЖТа – 1987 - № 5. - С. 32-34.

12. Асадченко В.Р. Реализация свойств сцепления колес с рельсами при

избыточном скольжении в режиме торможения // Сб. науч.тр. / ВНИИЖТ - 1989.

- «Эксплуатация автотормозного оборудования грузового и пассажир-

ского подвижного состава» С. 47-52.

13. А.С. 1646934 СССР. Измерительная система для определения коэффи-

циента сцепления колес с рельсом / Асадченко В.Р., Белошевич А.А., Казаринов

А.В. // Б.И. - 1990, - № 48.

74