Электровозы ВЛОбщие сведения о рычажных передачах
Назначение и классификация.
Рычажной тормозной передачей называется система тяг и рычагов, посредством которых усилие человека (при ручном торможении) или усилие, развиваемое сжатым воздухом, по штоку тормозного цилиндра (при пневматическом и электропневматическом торможениях) передается на тормозные колодки, которые прижимаются к колесам. По действию на колесо различают рычажные передачи с односторонним и двусторонним нажатием колодок.
Рычажная тормозная передача с двусторонним нажатием колодок имеет следующие преимущества по сравнению с односторонним: колесная пара не подвергается выворачивающему действию в буксах в направлении силы нажатия колодок; давление на каждую колодку меньше, следовательно, меньше износ колодок; коэффициент трения между колодкой и колесом больше. Однако рычажная передача при двустороннем нажатии значительно сложнее по конструкции и тяжелее, чем при одностороннем, а температура нагрева колодок при торможении выше на 10-15%. С применением композиционных колодок недостатки одностороннего нажатия становятся менее ощутимыми вследствие меньшего нажатия на каждую колодку и более высокого коэффициента трения.
В основном все грузовые вагоны имеют одностороннее нажатие колодок, а пассажирские вагоны - двустороннее, с вертикальными рычагами, расположенными с двух сторон колес. Поэтому на грузовых вагонах применяются триангели, а на пассажирских вагонах балки (траверсы) .
Тормозные рычажные передачи локомотивов имеют большое разнообразие схем в зависимости от числа тормозных цилиндров, их расположения и нажатия тормозных колодок.
Современные электровозы имеют двустороннее нажатие тормозных колодок. На тепловозе 2ТЭ116 на каждое колесо действует свой тормозной цилиндр, на тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л, М62 и др. на каждую сторону тележки действует тормозной цилиндр На электровозах ВЛ22М, ВЛ23 и др. имеется по одному тормозному цилиндру с каждой стороны двухосной тележки.
Многоцилиндровая система тормозной рычажной передачи уменьшает потери на трение и значительно упрощает конструкцию передачи. Такие передачи применяются на локомотивах, моторвагонном подвижном составе и вагонах с дисковым тормозом. Применять на вагонах многоцилиндровые системы нецелесообразно, так как потребуются гибкие соединения к тормозным цилиндрам от рамы вагона к тележкам и увеличивается количество автоматических регуляторов выхода штока (для каждого цилиндра).
Устройство и принцип действия. Тормозные рычажные передачи состоят из следующих основных частей: горизонтальных 2 (рис. 224) и вертикальных 5 рычагов, тяг 3, затяжек (распорок) 6, тяги 4 ручного тормоза, подвесок 7, башмаков 8 и колодок 9. В поперечном направлении башмаки 8 укреплены на триангелях или балках (на рис. 224 не показаны). Для предохранения от падения на путь частей рычажной передачи применяют предохранительные устройства (подвески, кронштейны, цепи и др.)
Для лучшего уяснения принципа и последовательности действия рычажной передачи на рис. 224 рычаги правой колесной пары обозначены буквами, а левой - буквами с индексом. При поступлении воздуха в тормозной цилиндр 1 поршень со штоком перемещается вправо, при этом происходит следующее:
горизонтальный рычаг Л В вращается в точке Б, перемещает тягу ВВ и поворачивает вертикальный рычаг ВД в точке Г. Нижний конец Д рычага прижимает триан-гель с башмаками 8 и колодкой 9 к колесам и занимает положение, изображенное штриховой линией;
после прижатия пары колодок I точка Д рычага ВД становится неподвижной, и при дальнейшем движении его влево через затяжку ГГ перемещается рычаг (подвеска) ЖЕ, прижимая к колесам вторую пару колодок II;
рычаги ВД и ЖЕ, а также тяга ВВ и точка В рычага АВ неподвижны;
рычаг АВ перемещает вправо затяжку ББ\ и через тягу В\В\ •- рычаг В\Д\, прижимая пару колодок //1 к колесам;
дальнейшее вращение рычага В\Д\ будет происходить вокруг неподвижной точки Д\, вследствие чего затяжка Г\Г\ переместится вправо и рычаг Ж\Е\ прижмет четвертую пару колодок IV к колесам.
Указанный процесс перемещения тяг и рычагов происходит за. время около 0,5 с, пока в тормозном цилиндре не образуется скачковое давление (не менее 0,04 МПа), необходимое для прижатия тормозных колодок к поверхности катания колеса. При этом затормаживание обеих осей происходит одновременно, так как горизонтальный рычаг АВ будет вращаться не только в точке Б, но и в точке В. Во время отпуска тормоза поршень цилиндра и рычажная передача будут возвращаться в первоначальное положение пружиной, находящейся в тормозном цилиндре.
Привод ручного тормоза посредством тяги 4 соединен горизонтальным рычагом АВ в точке А, поэтому действие рычажной передачи будет такое же, как и при автоматическом торможении, но процесс совершается медленнее.
Рис 224. Схема действия рычажной передачи
Передаточное число и к. п. д.
Передаточным числом п (отношением) рычажной передачи называется отношение теоретической суммы сил нажатия тормозных колодок вагона или локомотива Е/Ст к усилию, приложенному тормозильщиком к рукоятке винта ручного тормоза или к силе Р давления сжатого воздуха на поршень тормозного цилиндра,
(42)
Действительная сила нажатия (кН) колодок вагонов или локомотива
(43)
где т)„ - коэффициент полезного действия (к. п д і рычажной передачи.
Для рычажной передачи, изображенной на рис. 225, а, рычаги с плечами А,Б и В,Г работают, как рычаги первого рода и передаточное число их (до колодки)
(44)
а на рис. 225, б рычаг с плечами В\Г\ - рычаг второго рода и передаточное число
(45)
где А,В (для рис 225, а),
ВТ' - ведущие плечи рычагов; Б, Г, Г' - ведомые плечи рычагов
Как правило, нажатие колодок на вагоне должно быть равномерным. Поэтому достаточно определить передаточное число от тормозного цилиндра до первой колодки (пары колодок), а затем умножить на число пар колодок т, если они расположены на триангеле или балке. Например, четырехосный полувагон для чугунных колодок имеет размеры плеч: А-200 мм; Б - 300 мм; В1 - 400 мм; Г - 160 мм.
Тогда
Конструкция рычажной передачи восьмиосного вагона аналогична передаче четырехосного.
Усилие Р(кН) по штоку тормозного цилиндра
(46)
где р - давление сжатого воздуха в тормозном цилиндре, МПа, Я - площадь поршня тормозного цилиндра, м2,
т)ц - к. п д. тормозного цилиндра, равный 0,98,
/?пР - усилие отпускной пружины при максимальном допускаемом ходе поршня тормозного цилиндра, кН.
Для определения силы нажатия тормозных колодок принимаются следующие давления воздуха в тормозных цилиндрах грузовых вагонов: на порожнем режиме - 0,16 МПа, на среднем - 0,3 МПа и на груженом - 0,4 МПа, для пассажирских вагонов - 0,38 МПа.
При определении усилия отпускной пружины максимально допустимый ход поршня тормозного цилиндра принимают: для локомотивов - 100 мм; для электросекций, электропоездов и дизель-поездов- 125 мм; для грузовых вагонов на порожнем режиме- 150 мм и на груженом - 180 мм; для пассажирских вагонов - 160 мм.
К. п. д. рычажной передачи г\п определяется опытным путем. Для рычажных передач четырехосных вагонов с односторонним нажатием колодок г|,, = 0,95, с двусторонним г|п = 0,90, у электровозов ВЛ8 г|п = 0,93 и электровозов ВЛ23 г|п = 0,88. Высокий к. п. д. рычажной передачи получается потому, что во время движения шарнирные соединения легко устанавливаются в наиболее благоприятное положение, исключающее вредные сопротивления. На стоянке к. п. д. значительно понижается и его можно принимать равным 0,75.
Углы наклона подвешивания тормозной колодки. Угол а между горизонтальной осью колеса и осью тормозной колодки (см. рис. 225)
Рис 225 Ведущие и ведомые плечи рычагов и углы подвешивания тормозных колодок
называется углом наклона. Угол р между осью подвески и линией, соединяющей нижний конец подвески с центром оси колесной пары, называется углом подвешивания тормозных колодок.
Угол ос на вагонах обычно не превышает 10°, а на локомотивах - 30° и для более точного расчета рычажной передачи его необходимо учитывать. Для этого силу нажатия К или передаточное число надо умножить на соэа.
В зависимости от угла р1 (рис. 225, 6) дополнительная сила нажатия
ГДе Вт=Кфк
Знак зависит от направления вращения колеса. Тормозные колодки нужно располагать так, чтобы ось подвески была перпендикулярна к линии, проходящей через центр колеса и точку приложения силы к колодке, т. е. чтобы угол (3 = 901 Длину подвески принимают не менее 0,8 радиуса колеса. Центр тяжести башмака с триангелями должен быть опущен ниже центра колесной пары на 40-50 мм. В отпущенном состоянии тормоза колодки должны отходить от колеса под действием собственной массы и массы рычажной передачи. Это зависит от угла наклона подвески и рычагов.
Расположение горизонтальных рычагов у тормозного цилиндра надо выбирать так, чтобы в заторможенном состоянии они принимали положение, близкое к перпендикулярному по отношению к штоку поршня и тягам.