Оценка степени использования сцепления при торможении

При разработке новых тормозных приборов, или оценке существующих, важно установить степень их совершенства, определить тормозную эффективность подвижного состава и допустимые условия его эксплуатации. Широко употребляемый в тормозной практике термин «тормозная эффективность» не имеет количественного измерения, а подразумеваемая при этом длина тормозного пути неоднозначна, так как зависит от множества дополнительных факторов: скорости торможения, уклона, типа тормозных колодок, их нажатия и т. д.

Косвенные показатели тормозной эффективности — расчетный тормозной коэффициент и удельная тормозная сила ориентированы на оценку только максимальных тормозных параметров без учета темпов их изменения и дают лишь приближенную оценку степени совершенства тормозных устройств. Например, тормозной путь грузового порожнего и пассажирского поезда, оборудованных чугунными тормозными колодками, с одинаковым расчетным тормозным коэффициентом 0,6 на площадке, при пневматическом торможении со скорости 80 км/ч составляет соответственно 520 и 430 м, различаясь таким образом на 21 %. В этой связи вводится особый интегральный показатель — коэффициент использования сцепления η_ψ. Графически он может быть представлен соотношением площадей зависимостей изменения тормозных и сил сопротивления движению поезда (или отдельного колеса) к потенциальным силам сцепления колес с рельсами в соответствии с рис.3 и выражением (21):

(21)

где B_Т(t) — процесс изменения тормозных сил поезда (колеса) за период t₁-t₂

W(t) — процесс изменения сил сопротивления движению, реализуемых между колесами и рельсами за этот же период;

F_cц(t) — процесс изменения потенциальных (табличных) сил сцепления колес за время торможения.

После ряда преобразований в обобщенном виде коэффициент использования сцепления находится через три других параметра: υ_p— расчетный тормозной коэффициент, η_υ— коэффициент темпа роста тормозного нажатия и η_φ/ψ— коэффициент отношения трения к сцеплению следующим образом:

(22)

Первый из сомножителей при наполнении тормозных цилиндров в соответствии с таблицами с достаточной точностью можно аппроксимировать экспонентой по выражению:

υ_p(t)=υ_p(1-e^-αt) (23)

где е — основание натуральный логарифм

α- показатель экспоненты.

Рис.

4.3. Зависимости к обоснованию коэффициента использования сцепления

Расчетные коэффициенты трения колодок φ_кр (см. формулу 6) и сцепления колес с рельсами для грузового ψ^г_к и пассажирского ψ^п_к подвижного состава определяются следующими выражениями:

(4.24)

(4.25)

где Z, r, у — коэффициенты.

Таким образом, на основании выражений (21—25 и 6), после подстановки и взятия интеграла коэффициент использования сцепления рассчитывается по формуле:

(26)

Для некоторых, часто эксплуатируемых типов подвижного состава с различными темпами тормозного нажатия, загрузкой вагонов и материалом тормозных колодок коэффициенты η_υ и η_φ/ψ формулы (22) представлены на рис. 4, 5.

Анализ приведенных зависимостей показывает, что коэффициент η_φ/ψ при композиционных тормозных колодках в 2-3 раза выше, чем при чугунных, и растет, в отличие от последних, при повышении скорости движения.

Рисунок 4. Зависимость коэффициента темпа тормозного нажатия от длины поезда:

1 — длинный поезд до 1600 м, α= 0,07;

2— короткий поезд до 500 м, α= 0,15;

3— пассажирский поезд на пневматическом управлении, α= 0,2;

4—пассажирский поезд с ЭПТ, α= 1,0

Ктроме того, для пассажирских вагонов этот показатель ниже, чем для грузовых с ростом загрузки которых он увеличивается.

Таким образом, эффективность реализации сцепления во всем диапазоне скоростей без дополнительных регулирующих устройств можно повысить, в основном, применением более совершенных тормозных колодок из специальных материалов и ростом темпов изменения тормозного нажатия, одновременно обеспечивающих удовлетворительную динамику в поездах.

Рисунок 5. Зависимость коэффициента отношения трения к сцеплению при остановочном торможении: 1,2,3- для композиционных тормозных колодок соответственно грузового поезда с осевыми нагрузками 210, 60 кН и пассажирского поезда; 4,5,6 – то же для чугунных тормозных колодок.

Таблица.5.

Исходные данные для расчета длины тормозного пути поезда

Таблица 6

Примечания.

1. По заданной скорости и полученному значению υ_р устанавливается вид применяемых тормозов в пассажирских поездах: пневматические или электропневматические.

2. В необходимых случаях ограничиваются условия следования поезда по перегону с пониженной скоростью.

3.В табл. дано расчетное нажатие на одну ось, приведенное к чугунным тормозным колодкам. Все вагоны оборудованы роликовыми подшипниками.

4. Тип электровоза и количество секций принять самостоятельно.

Дата добавления: 2015-07-24