1. Определение осевой нагрузки (брутто) и осевой нагрузки (нетто) для каждой группы вагонов.

Осевая нагрузка нетто определяется по формуле, тс/ось:

1-я группа:

2-я группа:

3-я группа:

4-я группа:

5-я группа:

Осевая нагрузка брутто определяется по формуле, тс/ось:

-количество осей одного вагона данной группы.

1-я группа:

2-я группа:

3-я группа:

4-я группа:

5-я группа:

2. Определение количества вагонов и количества осей вагонов для различных групп в составе.

Определение количества вагонов:

С целью уменьшения погрешности из-за ранее выполненных округлений до целого вагона при подсчете количества вагонов в каждой из групп количество вагонов последней группы определяется по выражению:

Окончательный вес состава определяем из выражения:

3. Определение длины состава и поезда.

Длина состава определяется по выражению, м:

- длина вагона соответствующей группы, м;

- количество вагонов соответствующей группы.

Длина поезда определяется по выражению, м:

- длина локомотива, м.

2. Определение режимов работы силового торможения воздухораспределителей (режимов силового торможения) для всех групп вагонов, в зависимости от типа тормозных колодок и осевой нагрузки (нетто).

Режим работы	Давление в тормозном цилиндре Pт.ц., кгс/см^2	Загрузка при колодках
		чугунных	композиционных
Порожний (П)	1,4 – 1,8	≤ 3 тс/ось	≤ 6 тс/ось
Средний (С)	2,8 – 3,3	От 3 до 6 тс/ось (включительно)	Свыше 6 тс/ось
Груженный (Г)	3,9 – 4,5	Свыше 6 тс/ось	Свыше 10 тс/ось (зимой, на спусках >18 ‰)

1 – я группа:чугунные колодки, загрузка следовательно, средний режим работы, давление в тормозном цилиндре

2 – я группа:чугунные колодки, загрузка следовательно, средний режим работы, давление в тормозном цилиндре

3 – я группа:чугунные колодки, загрузка следовательно, груженый режим работы, давление в тормозном цилиндре

4 – я группа:композиционные колодки, загрузка следовательно, порожний режим работы, давление в тормозном цилиндре

5 – я группа:композиционные колодки, загрузка следовательно, средний режим работы, давление в тормозном цилиндре

3. Определение давления в тормозных цилиндрах при различных режимах силового торможения (груженом, среднем, порожнем).

Давление в тормозном цилиндре определяется по выражению (воздухораспределитель усл. № 483):

- ход уравнительного поршня, см;

- жесткость большой пружины, кгс/см;

- жесткость малой пружины, кгс/см;

- усилие предварительного сжатия большой пружины, кгс;

- площадь уравнительного поршня, см²,

- диаметр уравнительного поршня, см.

При груженомрежиме силового торможения давление в тормозном цилиндре определяется по формуле, кгс/см²:

При среднемрежиме силового торможения давление в тормозном цилиндре определяется по формуле, кгс/см²:

При порожнемрежиме силового торможения давление в тормозном цилиндре определяется по формуле, кгс/см²:

4. Определение усилий на штоках тормозных цилиндров при различных режимах силового торможения (груженом, среднем, порожнем).

Усилие на штоке тормозного цилиндра определяется из выражения, кгс:

- диаметр тормозного цилиндра, см;

- давление в тормозном цилиндре при соответствующем режиме

силового торможения (груженом, среднем, порожнем), кгс/см²;

- коэффициент полезного действия тормозного цилиндра;

- усилие внутренней оттормаживающей пружины тормозного цилиндра, кгс:

- усилие предварительного сжатия внутренней оттормаживающей пружины тормозного цилиндра, кгс;

- жесткость внутренней оттормаживающей пружины, кгс/см;

- выход штока тормозного цилиндра, см.

Усилие на штоках тормозных цилиндров при груженомрежиме:

Усилие на штоках тормозных цилиндров при среднемрежиме:

Усилие на штоках тормозных цилиндров при порожнемрежиме:

5. Определение передаточного числа рычажной передачи для различных типов тормозных колодок (чугунных, композиционных), типа и модели вагона.

Суммарное нажатие всех тормозных колодок вагона определяется по формуле, кгс:

- усилие на штоке тормозного цилиндра, кгс;

- передаточное число рычажной передачи;

- коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи.

КПД тормозной рычажной передачи зависит от конструкции передачи и принимается равным:

- для 4-осных грузовых вагонов с односторонним торможением 0,95.

КПД ручного и стояночного тормоза составляет 0,5-0,7 от КПД автоматического тормоза в зависимости от конструкции червяка, винта и зубчатой передачи. Сила, приложенная к рукоятке ручного (стояночного) тормоза принимается равной 30 кг.

Сумма моментов относительно точки составит:

Сумма моментов относительно точки составит:

Величину давления колодки найдем из следующего выражения:

Следовательно, можно вычислить суммарное нажатие всех тормозных колодок:

- число всех тормозных колодок.

Передаточное число рычажной передачи без учета потерь на трение в шарнирных соединениях:

Передаточное число рычажной передачи для чугунныхколодок: необходимые данные для вычисления:.

Размеры плеч рычагов, мм.
а	б	в	г
200	300	400	160

Передаточное число рычажной передачи для композиционныхколодок: необходимые данные для вычисления:.

Размеры плеч рычагов, мм.
а	б	в	г
145	355	400	160

Для чугунных колодок:

1. средний режим:

2. груженый режим:

Для композиционных колодок:

1. порожний режим:

2. средний режим:

6. Расчет действительного нажатия на колодкудля всех групп вагонов (в зависимости от типа колодок, передаточного числа тормозной рычажной передачи и режима силового торможения).

Действительная сила нажатия на тормозную колодку с учетом потерь на трение в шарнирных соединениях:

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

- диаметр тормозного цилиндра, см;

- расчетное давление в тормозном цилиндре, кгс/см²;

- коэффициент полезного действия тормозного цилиндра;

- усилие внутренней отпускной пружины тормозного цилиндра, кгс;

- усилие наружной отпускной пружины, приведенное к штоку тормозного цилиндра, кгс;

- усилие пружины автоматического регулятора рычажной передачи, приведенное к штоку тормозного цилиндра, кгс;

- передаточное число рычажной передачи от одного тормозного цилиндра;

- коэффициент полезного действия рычажной передачи.

В нашем случае отсутствуют: наружная отпускная пружина и автоматический регулятор выхода штока тормозного цилиндра и соответственно его пружина.

В результате, после упрощения, получим, кгс:

Для чугунных колодок:

1. средний режим:

2. груженый режим:

Для композиционных колодок:

1. порожний режим:

2. средний режим:

7. Пересчет действительного нажатия тормозных колодок в расчетное (условное).

Полная действительная тормозная сила от одной колодки определяется по формуле, тс:

для поезда в целом:

- суммарное действительное нажатие колодок однойn-й группы, тс;

- действительный коэффициент трения колодок данного типа и определенного нажатия.

Тормозная сила поезда определяется методом приведения условным способом, при котором действительные величины заменяются условными, так называемыми расчетными. При этом должно выполняться условие:

Действительный коэффициент трения стандартных чугунныхколодок:

Вместо переменной величины берем постоянную. Подставляя

, получим расчетное значение коэффициента трения стандартныхчугунныхколодок:

Таблица 5.

V, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	0,194	0,159	0,138	0,124	0,114	0,106	0,100	0,095	0,092	0,088
	0,166	0,136	0,118	0,106	0,097	0,091	0,086	0,081	0,078	0,075
	0,20	0,16	0,14	0,13	0,12	0,11	0,10	0,10	0,09	0,09

Действительный коэффициент трения композиционныхтормозных колодок:

Подставляя , получим расчетный коэффициент трения композиционныхтормозныхколодок:

Таблица 6.

V, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	0,369	0,351	0,336	0,324	0,314	0,305	0,297	0,291	0,285	0,280
	0,333	0,316	0,303	0,292	0,283	0,275	0,268	0,262	0,257	0,253
	0,34	0,32	0,31	0,30	0,29	0,28	0,27	0,27	0,26	0,26

Расчетная сила нажатия стандартной чугуннойтормозной колодки определяется по формуле:

Расчетная сила нажатия композиционнойтормозной колодки определяется по формуле:

Результаты расчета удобно представить в виде таблицы 7:

Таблица 7.

№ группы	Режим работы	Тип колодок
1-я группа	средний	чугунные	2,89	2,83
2-я группа	средний	чугунные	2,89	2,83
3-я группа	гружены	чугунные	4,39	3,68
4-я группа	порожний	композиционные	0,85	0,92
5-я группа	средний	композиционные	1,77	1,74

8. Определение суммарного расчетного нажатия тормозных колодок и расчетного нажатия поездадля колодок различного типа.

Тормозная сила чугунныхколодок:

Тормозная сила композиционныхколодок:

Удельная тормозная сила поезда:

Расчетный коэффициент нажатия поезда для чугунныхтормозных колодок, тс/т:

Расчетный коэффициент нажатия поезда для композиционныхтормозных колодок, тс/т:

Все вычисления сведем в таблицу 8:

Таблица 8. Тормозные силы

V, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
, кгс/т	58,6	46,88	41,02	38,09	35,16	32,23	29,3	29,3	26,37	26,37
, кгс/т	47,94	45,12	43,71	42,3	40,89	39,48	38,07	38,07	36,66	36,66
, кгс/т	106,54	92	84,73	80,39	76,05	71,71	67,37	67,37	63,03	63,03

9. Расчет удельной тормозной силы, действующей на грузовой поезд при экстренном торможении.

Тормозная сила чугунныхколодок:

Тормозная сила композиционныхколодок:

Удельная тормозная сила поезда:

Расчетный коэффициент трения чугунныхтормозных колодок определяется по формуле:

Расчетный коэффициент трения композиционныхтормозных колодок:

Расчет представим в таблице 9 следующего вида:

Таблица 9. Коэффициенты трения

V, км/ч	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	0,20	0,16	0,14	0,13	0,12	0,11	0,10	0,10	0,09	0,09
	0,34	0,32	0,31	0,30	0,29	0,28	0,27	0,27	0,26	0,26
, кгс/т	58,6	46,88	41,02	38,09	35,16	32,23	29,3	29,3	26,37	26,37
, кгс/т	47,94	45,12	43,71	42,3	40,89	39,48	38,07	38,07	36,66	36,66
, кгс/т	106,54	92	84,73	80,39	76,05	71,71	67,37	67,37	63,03	63,03