2. Расчёт колодочного тормоза

Расчет колодочного тормоза включает в себя определение допустимого нажатия тормозной колодки, вывод формулы передаточного числа рычажной тормозной передачи, определения диаметра тормозного цилиндра, выбор воздушной части тормозной системы, определение подачи (производительности) компрессора и объема главных резервуаров.

2.1Определение допустимого нажатия тормозной колодки

Для создания эффективной тормозной системы сила нажатия тормозной колодки на колесо должна обеспечивать реализацию максимальной силы сцепления колеса с рельсом и вместе с тем исключать возможность появления юза при торможении. Это положение в колодочном тормозе выполняется при граничных условиях, соответствующих сухим и чистым рельсам, и аналитически выражаются уравнением, приведённым в [1].

, (1)

где К – допустимая сила нажатия колодки на колесо, кН;

– действительный коэффициент трения тормозной колодки о колесо;

0,85 – коэффициент, учитывающий разгрузку задней колёсной пары;

– коэффициент сцепления колеса с рельсом при торможении;

– статическая нагрузка на колесо, отнесённая к одной тормозной колодке, кН.

, (2)

где – учетный вес электровоза, тепловоза или вагона электропоезда, тс;

– число колёсных пар (тормозных осей) электровоза, тепловоза или вагона электропоезда;

– количество тормозных колодок или их секций, приходящихся на одно колесо;

м/с²– ускорение свободного падения.

Значения принимаются по заданной для расчета рычажной передачи в соответствии с вариантом задания, а соответствующие значения, - по табл.2.

Таблица 2

Учетный вес электровозов, тепловозов и электропоездов и наличие у них фактического числа тормозных осей

Локомотивы серий	Количество осей		Учетный вес локомотива, тс
	автотор-мозных	ручного тормоза	макси-мальная	в порожнем состоянии
1	2	3	4	5
Электровозы
ВЛ23, ВЛ60 всех индексов	6	6	138	136
ВЛ8, ВЛ8^м, ВЛ10, ВЛ80, ВЛ80^к, ВЛ11, ВЛ11^м (две секции)	8	4	184	180
ВЛ80^р	8	4	192	188
ВЛ82, ВЛ80^т, ВЛ80^с	8	4	190	186
ВЛ82^м, ВЛ10^у	8	4	200	196
ВЛ85, ВЛ15	12	4	288	282
ВЛ65	6	2	138	135
ЭП1	6	2	135	132
ЧС1, ЧС3	4	4	84	83
ЧС2	6	2	120	119
ЧС2^т	6	2	128	127
ЧС4, ЧС4^т	6	2	126	125
ЧС6	8	2	164	162
ЧС7	8	2	172	168
ЧС8	8	2	175	173
ЧС200	8	2	156	154
Тепловозы
ТЭ3, ТЭ7	12	4	248	236
2ТЭ10Л	12	4	258	243
2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 2ТЭ116	12	4	276	260
3ТЭ10М, 3ТЭ10У	18	6	414	390
ТЭП10, ТЭ10	6	4	129	126
ТЭП60, ТЭП10Л	6	2	129	123
2ТЭП60	12	4	258	252
ТЭП70	6	2	136	132
ТЭП75	6	2	138	134
М62	6	2	120	116
2М62	12	4	240	232
2М62У	12	4	252	238
ЧМЭ3, ЧМЭ3Э, ЧМЭ3Т, ТЭМ2А	6	2	123	116
ТЭМ2, ТЭМ2У, ТЭМ2УМ	6	2	123	114
ТЭМ3, ТЭМ16, ТЭМ17, ТЭМ18	6	2	123	121
ТЭМ7, ТЭМ7А	8	2	180	173
ТГМ4, ТГМ4Б	4	2	80	77
ТГМ6, ТГМ6А, ТГМ6В, ТГМ6Д	4	2	90	86

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4	5
Электропоезда
Головной вагон
ЭР1	4	4	47,8	38,5
ЭР2	4	4	48,7	40,0
ЭР9	4	4	48,3	39
ЭР9П, ЭР9М	4	4	48,7	40,0
ЭР2Р	4	2	52,3	43,5
ЭР9Е	4	4	47,7	39
ЭР9Т	4	4	46,3	38,5
ЭР200 с МРТ*)	4	1	52,3	48,7
ЭР200 без МРТ*)	4	1	51,1	47,5
Моторный вагон
ЭР1	4	4	64,1	52,5
ЭР2	4	2	66,2	54,6
ЭР9	4	4	70,6	59,0
ЭР9П	4	4	71,6	60,0
ЭР9М	4	2	71,3	60
ЭР22	4	2	80,2	66,0
ЭР2Р	4	4	69,6	58
ЭР9Е	4	4	70,8	59,5
ЭР9Т	4	2	70,9	60,0
ЭР200 с ЭМРТ*)	4	2	64,3	57,5
ЭР200 без ЭМРТ*)	4	2	63,1	56,3
Прицепной вагон
ЭР1, ЭР2	4	4	49,9	38,3
ЭР9, ЭР9П	4	4	50,4	39,0
ЭР9М	4	4	48,3	37,0
ЭР2Р	4	2	52,8	41,5
ЭР9Е	4	4	48,3	37,0
ЭР9Т	4	4	50,3	39,0

*) ЭМРТ – электромагнитный рельсовый тормоз.

Подставляя в формулу (1) значения коэффициента трения из [ ], получим:

для стандартных чугунных колодок

; (3)

для фосфористых чугунных колодок

; (4)

для композиционных колодок

(5)

где – расчётная скорость движения экипажа при недопущении юза, км/ч (табл.3).

После преобразований уравнения примут вид:

для стандартных чугунных колодок

; (6)

для фосфористых чугунных колодок

; (7)

для композиционных колодок

. (8)

Расчётные значения коэффициента сцепления в зависимости от скорости недопущения юза и нагрузки колёсной пары на рельсы для граничных условий при сухих и чистых рельсах приведены в табл. 3.

Нагрузка от колёсной пары на рельсы определяется из выражения

. (9)

Таблица 3

Расчетные скорости недопущения юза и коэффициента сцепления колес с рельсами при торможении

Тип подвижного состава	Расчетная скорость при недопущении юза , км/ч	Расчетный коэффициент сцепления при нагрузке от одной колесной пары на рельс, кН
		60	100	150	200	250
Электровозы, тепловозы	20	-	-	0,132	0,126	0,119
	100	-	-	0,097	0,093	0,088
	160	-	-	0,087	0,083	0,078
Вагоны электропоездов	40	0,140	0,135	0,130	0,124	-
	120	0,110	0,107	0,102	0,097	-
	140	0,106	0,102	0,098	0,094	-
	200	-	0,092	0,087	0,080	-

Примечание. Расчетную скорость движения при безъюзовом торможении в уравнениях (6), (7), (8) принять: 20 и 40 км/ч для чугунных колодок; 100 км/ч и более для композиционных колодок. Промежуточные значенияпри соответствующих нагрузках находятся методом интерполяции.

Полученную из выражения (6), (7) или (8) допустимую силу нажатия тормозной колодки проверяют исходя из требований теплового режима трущихся пар, по выражению:

, (10)

где – номинальная площадь трения тормозной колодки, см²(табл. 4);

– допустимое удельное давление на тормозную колодку, Н/см²(табл. 4).

Таблица 4

Характеристика типовых тормозных колодок

Материал или тип колодки	Размер колодок, мм			Номинальная площадь трения, см^2	Применение на подвижном составе
	длина	ширина	толщина
Чугунная	380	80	60	305	Вагоны, вагоны электропоездов
Композиционная	400	80	39	290	Вагоны, вагоны электропоездов
Чугунная (фосфористая)	380	80	60	305	Вагоны электропоездов
Чугунная секционная безгребневая	234	88	50	205	Электровозы серии ЧС
Чугунная локомотивная с твердыми вставками гребневая	340	148	40	442	Электровозы, тепловозы всех серий, кроме ЧС

Таблица 5

Допустимое удельное давление на тормозную

колодку, Н/см²(не более)

Материал колодки	Скорость движения, км/ч
	до 120	121 - 160	161 - 250
Чугун (ГОСТ 6921-74)	130	90	60
Чугун с повышенным содержанием фосфора	100	70	-
Композиционные	90	60	40

Если , то полученное выше значение К принимают за допустимое нажатие, а если, то допустимое нажатие определяют по формуле

. (11)

Величина допускаемого удельного давления на тормозную колодку выбирается в зависимости от материала (см. табл. 5) и заданной скорости поезда в начале торможения (см. задание).