При чугунных колодках (1) и композиционных (2)

Рис. 4. Схема центрального барабанного тормоза: D_б, D_к– диаметры барабана и ведущего колеса

Расчет тормозной силы.Тормозная сила электроподвижного состава В будет равна сумме тормозных сил, развиваемых тормозными устройствами:

, (9)

здесь k - число тормозных барабанов на подвижном составе. С учетом выражения (5):

(10)

Для двухосного троллейбуса, где на каждом движущемся колесе имеется тормозной барабан, k = 2, а для четырехосного трамвая k = 4.

Если в выражении (10) коэффициент трения φ_к принять постоянным, т. е. можно вынести за знак суммы, то получим

. (11)

Выражение под знаком суммы называют приведенным к ободу колеса нажатием тормозных колодок,т.е.

(12)

Тогда тормозная сила

(13)

или в удельных единицах

(14)

Для удобства построения тормозных характеристик вводится понятие тормозного коэффициента подвижного состава θ, который характеризует мощность тормозных средств и равен отношению суммы приведенных нажатий колодок на вес подвижного состава

(15)

Тогда выражение (14) примет вид

(16)

Значения расчетных коэффициентов трения φ_к для различных типов тормозов следующие:

Чугунные колодки - 0,27; дисковые и барабанные тормоза с позиционными колодками - 0,35; рельсовые электромагнитные тормоза - 0,18.

Пользуясь выражением (16), можно построить тормозную характеристику подвижного состава b(v).

Ограничение тормозной силы. Как видно из выражения (12), с увеличением нажатия на колодки тормозная сила увеличивается. Но она не может расти беспредельно. Наибольшее значение тормозной силы ограничено силой сцепления колеса с рельсом, которая определяется по следующему выражению

B_max = 1000m_тgψ, (17)

где m_тg - тормозной вес поезда; ψ- коэффициент сцепления колеса с рельсом.

При превышении этой величины нарушается сцепление колеса с рельсом или полотном дороги и возникает юз. Для избегания юза необходимо, чтобы общая тормозная сила любой колесной пары не превосходила наибольшей по сцеплению тормозной силы

В ≤ B_max = 1000m_тgψ (18)

С учетом выражения (14) получим:

(19)

или

, (20)

откуда следует

(21)

Отношение наибольшего суммарного нажатия колодок к силе нажатия на рельсы или полотно дороги m_Т g называется коэффициентом нажатия тормозных колодок δ

(22)

Из неравенства (21) следует,

(23)

т. е. сила нажатия ограничена условиями сцепления колеса и рельса или колеса и дороги.

При условии, что все оси подвижного состава тормозные (т = т_т), наибольший тормозной коэффициент будет равен коэффициенту нажатия Θ_mах = δ. Такое значение тормозного коэффициента следует выбирать при торможении с наибольшим нажатием колодок, т. е. при экстренном торможении.

При рабочем торможении тормозной коэффициент подвижного состава составляет 0,6 - 0,7 от наибольшего значения. Значения коэффициентов нажатия для различных видов подвижного состава городского электрического транспорта (ГЭТ) следующие:

Трамвайные, вагоны (моторные) - 0,85 - 1,2; вагоны метрополитена - 0,5 - 0,6; вагоны с дисковыми и барабанными тормозами - 0,6 - 0,7; троллейбус - 1,5 – 2; трамвайные вагоны с рельсовым электромагнитным тормозом – 2,0.

Механическая устойчивость.Рассмотрим тормозную характеристику подвижного состава B(v) для тормоза с чугунными и композиционными колодками (рис. 5). При торможении на спуске силой, вызывающей ускорение, является направленная по движению подвижного состава сила от уклона mgi. Ускорению подвижного состава будет противодействовать сумма сил торможения и основного сопротивления движению B + W_o. Следовательно, тормозная характеристика будет устойчива в том случае, если сумма сил В + W₀ возрастает с увеличением скорости. Условие механической устойчивости при торможении на спуске запишется в виде

(24)

Как следует из рис. 5, при движении по спуску установившаяся скорость v_у будет иметь место в точке а, в которой В + W₀ = mgi. Согласно основному уравнению движения справа от точки а ускорение будет положительно, а слева - отрицательно.

Для тормоза с чугунными колодками (рис. 5, а) при случайном увеличении скорости на значение Δv замедляющая сила B + W₀ будет меньше силы от уклона В+Wo<mgi, и произойдет дальнейшее увеличение скорости. При уменьшении скорости на значение Δv

В+Wo >mgi (25)

и скорость будет уменьшаться.

Рис. 5. К определению механической устойчивости колодочно-бандажного тормоза с чугунными (а) и композиционными (б) колодками при торможении на спуске

Таким образом, тормоз с чугунными колодками обладает механической неустойчивостью при торможении на спуске, так как тормозная сила при увеличении скорости падает резче, чем растет основное сопротивление движению.

В случае применения композиционных колодок (рис. 5, б) в зоне рабочих скоростей получаем устойчивое механическое торможение.

По типу привода механические тормоза разделяются на ручные, пневматические, гидравлические. На мощных типах подвижного состава применяются только пневматический и гидравлический приводы. Пневматический привод применяется на трамвайных вагонах РВЗ-6М2, ЛМ-68 и троллейбусе ЗИУ-682. На городском электрическом транспорте для упрощения схемы подвижного состава пневматический привод заменяют соленоидным. Соленоидный привод применяется на трамвайных вагонах КТМ-5МЗ и Т-3 (ЧССР).

Дисковый тормоз.Основное их отличие заключается в том, что тормозная сила создается в результате трения колодки о вращающиеся фрикционные диски, которые связаны с колесными парами или с валами тяговых двигателей. Если вращающиеся элементы тормоза имеют плоскую поверхность, то такие тормоза называются дисковыми.

Дисковые тормоза обладают следующими преимуществами:

- коэффициент трения дисковых тормозов относительно высок (0,25 - 0,35), так как колодки для такого тормоза изготовливают из смеси асбестового волокна с металлическими стружками и древесными опилками, пропитанными бакелитом;

- механически устойчивы, так как в рабочей зоне коэффициент трения практически не зависит от скорости.

При механическом торможении вся кинетическая энергия превращается в тепло и выделяется в диске. Диск нагревается и, если процесс торможения длительный, плавится. Поэтому дисковые тормоза применяются при торможении с малых скоростей и как аварийные. Механическое торможение сочетают с реостатным либо с рекуперативным торможением.

Общим недостатком рассмотренных видов механических тормозов является то, что наибольшее нажатие колодок ограничено условиями сцепления колес с рельсами или дорогой. Тем самым ограничиваются максимально возможные тормозные силы изамедления. Наибольшие замедления при торможении вэтих системах не превосходят 1,5 - 2 м/с². Между тем при экстренном торможении такие замедления недостаточны, поэтому при наличии только механического тормоза небезопасно развивать высокие скорости движения. Особенно это относится к тому виду городского электрическоготранспорта, у которого нет индивидуального полотна, изолированного от пешеходов идругих видов транспорта.

Рельсовый тормоз.Рельсовые тормоза позволяют развивать тормозные силы, не ограниченные сцеплением колес с рельсами. Сущность рельсового тормоза заключается в том, что подвешенные на пружинах к тележке или раме вагона стальные электромагнитные рельсовые башмаки, свободно перемещающиеся в вертикальном направлении в специальных направляющих, притягиваются к рельсам при возбуждении их током. Сила трения, возникающая между башмаками и рельсами, является тормозной силой рельсового тормоза и определяется так:

(26)

где К_Р - сила притяжения башмака к рельсу, φ_р - коэффициент трения башмака о рельс.

Сила притяжения К_Р прямо пропорциональна квадрату магнитного потока Ф, который зависит от тока I, протекающего по катушке рельсового тормоза, и обратно пропорциональна значению воздушного зазора δ между рельсом и башмаком.

Так как магнитный поток замыкается через рельсы, то воздушный зазор резко снижает магнитный поток и силу притяжения К_Р. В результате загрязнения рельса инеровностей башмак прилегает к рельсу не всей поверхностью. Поэтому при расчете рельсового торможения следует учитывать некоторый эквивалентный зазор. Чем больше загрязнен рельс, тем большим должен быть приведенный зазор. В целях быстрого введения в действие тормозов зазор должен быть невелик и при отсутствии торможения (порядка 10 - 12 мм), что предъявляет весьма жесткие требования к состоянию пути.

Так как коэффициент трения стали о сталь резко падает с увеличением скорости, то и тормозная сила рельсового тормоза резко уменьшается с увеличением скорости.

В связи с такими неопределенными характеристиками рельсового тормоза он нашел применение в основном как аварийный тормоз и для удержания подвижного состава на остановке.

<25 262728 29 30 31 >

Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 2461;