Результаты расчетов потребной тормозной силы и допускаемой по условию безъюзового торможения позволяют перейти к определению силы нажатия тормозных колодок.
Суммарное нажатие колодок, приходящееся на ось колесной пары, определяется по формуле
(20)
где – нажатие колодки на колесо, кН;
– число колодок, действующих на ось, n =4;
[ b т] – допускаемая удельная тормозная сила, Н/т;
q – осевая нагрузка, =15 т.
φ к– действительный коэффициент трения материала колодок.
У пассажирских вагонов нагрузка на ось изменяется незначительно, поэтому целесообразно установить закон изменения допускаемой силы нажатия на колодку от скорости.
Действительный коэффициент трения материала колодок в общем виде определяется по формуле
(21)
где – функции, характеризующие зависимость коэффициента трения от силы нажатия и от скорости;
(22)
Подставим выражения для в формулу (21)
(23)
где α, β, γ, δ, γ, g –эмпирические коэффициенты, зависящие от материала колодок
Подставим выражение для φк в формулу (20)
(24)
Преобразуем полученное уравнение, обозначив
Тогда
(25)
Выразив К из уравнения (25), получим квадратное уравнение типа
(26)
Где:
Откуда
(27)
Рассчитаем К для скорости v = 120 км/ч= 33,3 м/с
;
;
;
;
.
Для остальных скоростей приведем расчет в табличной форме (таблица 2).
Таблица 2 – Зависимость силы нажатия колодки на колесоК от скорости v
Элементы расчёта | [bт], Н/т | ϕ(v) | m(v) | В | С | V(В2-4АС) | К, кН |
v, км/ч | |||||||
120 | 854 | 0,235 | 36,29 | 109,70 | -3628,8 | 323,93 | 16,74 |
110 | 875 | 0,238 | 36,70 | 106,42 | -3669,7 | 324,45 | 17,03 |
100 | 898 | 0,242 | 37,08 | 103,38 | -3707,7 | 324,97 | 17,31 |
90 | 922 | 0,247 | 37,41 | 100,73 | -3740,9 | 325,44 | 17,56 |
80 | 949 | 0,252 | 37,66 | 98,70 | -3766,2 | 325,82 | 17,74 |
70 | 978 | 0,259 | 37,79 | 97,68 | -3779,0 | 326,01 | 17,84 |
60 | 1010 | 0,268 | 37,72 | 98,23 | -3772,1 | 325,91 | 17,79 |
50 | 1046 | 0,280 | 37,34 | 101,28 | -3734,0 | 325,34 | 17,50 |
40 | 1085 | 0,298 | 36,45 | 108,37 | -3645,4 | 324,14 | 16,86 |
30 | 1128 | 0,325 | 34,72 | 122,23 | -3472,1 | 322,22 | 15,62 |
20 | 1177 | 0,374 | 31,49 | 148,07 | -3149,1 | 320,22 | 13,45 |
10 | 1233 | 0,486 | 25,38 | 196,93 | -2538,4 | 322,12 | 9,78 |
0 | 1296 | 1,000 | 12,96 | 296,32 | -1296,0 | 347,83 | 4,02 |
По полученным данным строим зависимость К=f(v) (рисунок 3).
Рисунок 3 – График зависимости допускаемой силы нажатия колодки на колесо от скорости
Сила нажатия тормозных колодок на колесо ограничивается по условиям тепловой нагруженности фрикционного узла колесо-колодка, так как износ трущихся материалов определяется главным образом работой трения. Поэтому в предварительных расчетах величину силы нажатия следует уточнить и в необходимых случаях откорректировать по допускаемым удельным давлениям на колодку
(28)
где - допускаемое удельное давление, =1,3 МПа;
- геометрическая площадь трения колодок, =0,0305 м2;
Тогда