Главная | Обратная связь

Тормозные рычажные передачи

1.4.1. 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 других на каждую сторону тележки действует тормоз­ной цилиндр. На электровозах ВЛ22М, ВЛ23 и других 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. 16) 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. 16 не показаны). Для предохранения от падения на путь частей рычажной передачи приме­няют предохранительные устройства (подвески, кронштейны, цепи и др.).

 

 

Рис. 16. Схема действия рычажной передачи

 

Для лучшего уяснения прин­ципа и последовательности дейст­вия рычажной передачи на рис. 16 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 АВ враща­ется в точке Б, перемещает тягу ВВ и поворачивает вертикальный рычаг ВД в точке Г. Нижний ко­нец Д рычага прижимает триангель 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 ББ₁ и через тягу В₁В₁ – рычаг В₁ Д₁, прижимая пару коло­док III к колесам;

– дальнейшее вращение рычага В₁Д₁ будет происходить вокруг не-подвижной точки Д₁, вследствие че­го затяжка Г₁Г₁ переместится вправо и рычаг Ж₁Е₁ 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.

 

1.4.2. Углы наклона подвешивания тормозной колодки

Угол a между горизонтальной осью колеса и осью тормозной колодки (рис. 17) называется углом наклона. Угол b между осью подвески и ли­нией, соединяющей нижний конец подвески с центром оси колесной па­ры, называется углом подвеши­вания тормозных колодок.

Угол a 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 ).

В зависимости от угла (рис. 17, б) дополнительная сила нажа­тия

 

,

где .

б

а

 

Рис. 17. Ведущие и ведомые плечи рычагов и углы подвешивания тормозных колодок: а – левостороннее; б – правостороннее нажатие колодки на колесо

 

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 b = 90°. 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. В настоящее время на локомотивах применяются следующие рычажные передачи (рис. 18, 19) (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Принципиальные схемы рычажных тормозных
передач электровозов и тепловозов

Номер рисунка	Серия локомотива	Нажатие тормоз­ных колодок на колесо	Число и расположение тормозных цилиндров на тележке и способ передачи усилий на колесные пары
Э л е к т р о в о з ы
18, а	ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22М, ВЛ23, ВЛ61	Одностороннее	Два по бокам на три колесные пары через балки
18, б	ЧС1,ЧС2,ЧСЗ, ЧС4	Двустороннее	Один на одну колесную пару
18, в	ВЛ10, ВЛ80, ВЛ80К, ВЛ82	Двустороннее	Два по бокам на две колесные пары через балки

 

Окончание табл. 1.4

Номер рисунка	Серия локомотива	Нажатие тормоз­ных колодок на колесо	Число и расположение тормозных цилиндров на тележке и способ передачи усилий на колесные пары
18, г	ВЛ60, ВЛ60П	Двустороннее	Два по бокам, каждый на три колесные пары с одной стороны (на шесть тормозных колодок)
18, д	Ф	Одностороннее	Два по бокам на три колесные пары через балки
18, д	ВЛ8	Одностороннее	Два по бокам, каждый на две колесные пары с одной стороны
Т е п л о в о з ы
19, а	ТЭ1,ТЭ2, ТГ102, ТГМЗ	Одностороннее	Два по бокам, каждый на две колесные пары с одной стороны
19, б	ТЭЗ, ТЭ7, ТЭ10, ТЭП10, ТЭМ1, ТЭМ2, 2ТЭ10ЛМ62	Одностороннее	Два по бокам, каждый на три колесные пары с одной стороны
19, в	ТЭП60,ЧМЭЗ	Двустороннее	Четыре по два с каждого конца на три балки
19, г	2ТЭ116,ЧМЭ2	Двустороннее	Два на одну колесную пару, каждый с одной стороны

 

Колодки. На подвижном составе железных дорог наиболее распрост­ранены следующие конструкции тор­мозных колодок (рис. 20): с креплением к башмаку чекой – на всех грузовых и пассажирских вагонах; гребневые и безгребневые – на локомотивах; секционные – на элек­тровозах ЧС и тепловозах новой постройки; композиционные с чеко­вым креплением – на грузовых и пассажирских ваго­нах вместо чугунных.

Площадь трения чугунных вагон­ных тормозных колодок 305 см², секционных – 205 см², гребневых с твердыми вставками 442 см² и композиционных 170–290 см². От качества тормозных колодок зависит сокращение тормозных путей, по­вышение скоростей и безопасность движения. Тормозные колодки должны иметь высокий коэффициент тре­ния, малозависящий от скорости высокую износостойкость и стабильно работать в разных климатических условиях.

 

а

г

в

б

а

 

 

Рис. 18. Принципиальные схемы рычажных передач электровозов

 

 

	в
		г

б

а

 

Рис. 19. Принципиальные схемы рычажных передач тепловозов

 

Чугунные колодки твердостью в пределах НВ от 197 до 255 изготовляют из чугуна по ГОСТ 6921-74 и 1205-73, обеспечивающего износостойкость и повышенный коэф­фициент трения. Композиционные колодки изготовляют из асбокаучукового материала 8-1-66 и 328-303 методом напрессования его на металлический или сетчато-проволочный каркас. На тыльной стороне колодки выпрессовывают год выпус­ка и краской наносят штамп номе­ра партии и месяц изготовления.

Химический состав композицион­ных колодок 8-1-66 (%): асбест – 15; каучук – 20; барид – 47,5; сажа – 15 и вулканизирующий состав (сера и др.) -2,5.

В настоящее время выпускают тормозные колодки из массы 8-1-66 с сетчато-проволочным каркасом, которые имеют большую вибраци­онную прочность, чем с металли­ческим каркасом, меньшую массу (примерно на 1 кг) и допуска­ют износ до 10 мм вместо 14 мм.

Применяемые в настоящее время композиционные колодки, несмотря на значительные преимущества их по сравнению с чугунными, имеют ряд недостатков: при скоростях 15 км/ч и ниже и при малой ступени тор­можения тормозная сила при композиционных колодках в 2 раза мень­ше, чем при чугунных; в зимних условиях вследствие малой теплопро­водности они подвергаются обледе­нению, что снижает коэффициент трения и эффективность тормозов может снижаться до 30 %; темпера­тура нагрева колес при торможе­нии по сравнению с чугунными ко­лодками повышается примерно в 1,5 раза. Колодки из массы 328–303 более стабильны при работе в зим­них условиях, имеют большую тепло­стойкость, износостойкость и мень­шее наволакивание металла.

 

д

г

в

б

а

Рис. 20 Тормозные колодки: а – для вагонов и тендеров (ГОСТ 1205-73);
б – для локомотивов гребневая (профильная с твердыми вставками);
в – для локомотивов безгребневая (профильная с твердыми вставками);
г – секционные (с башмаками); д – для вагонов композиционная