重型軌道車的手制動(dòng)系統(tǒng)及驗(yàn)證計(jì)算

摘 要：制動(dòng)系統(tǒng)是保證鐵道車輛安全運(yùn)行的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，而手制動(dòng)系統(tǒng)是其中非常特殊的一環(huán)，在駐車制動(dòng)的時(shí)候發(fā)揮重要的作用。本文以自重為56T的重型軌道車為例，介紹其手制動(dòng)系統(tǒng)并計(jì)算制動(dòng)力，驗(yàn)證其是否能夠滿足國標(biāo)《GB/T 10082-2010重型軌道車技術(shù)條件》中所作的規(guī)定。

關(guān)鍵詞：重型軌道車；手制動(dòng)；駐車制動(dòng)

1.手制動(dòng)系統(tǒng)概述

手制動(dòng)系統(tǒng)由手制動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置兩部分組成。手制動(dòng)機(jī)是一種以人力為原動(dòng)力，以手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和手力的大小來操縱控制的制動(dòng)機(jī)。它構(gòu)造簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉，是鐵路上歷史最悠久、生命力最頑強(qiáng)的制動(dòng)機(jī)。鐵路發(fā)展初期，機(jī)車車輛都只有這種制動(dòng)機(jī)，每車或幾個(gè)車配備一名制動(dòng)員，按司機(jī)的笛聲號(hào)令協(xié)同操縱，如圖1所示。隨著技術(shù)的進(jìn)步，手制動(dòng)機(jī)退居次要地位，成為輔助的備用的制動(dòng)機(jī)，在調(diào)車作業(yè)、車站停放或者主要制動(dòng)機(jī)失靈時(shí)，仍然是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的救急的制動(dòng)手段[1]。

圖1 早期的制動(dòng)員和手制動(dòng)機(jī)

2.計(jì)算說明

本文以自重為56T的重型軌道車為計(jì)算實(shí)例，計(jì)算其手制動(dòng)的制動(dòng)力，驗(yàn)證其是否能夠滿足在國標(biāo)《GB/T 10082-2010重型軌道車技術(shù)條件》中所作的規(guī)定：使用駐車制動(dòng)時(shí)，應(yīng)能保證在20‰的坡道上不產(chǎn)生溜逸[2]。

3.制動(dòng)倍率的計(jì)算

制動(dòng)員以手力作用在手輪上，該力經(jīng)過手制動(dòng)機(jī)和基礎(chǔ)制動(dòng)裝置放大后作用在閘瓦上，形成閘瓦壓力，，再通過輪軌間的粘著最終形成制動(dòng)力。因此手制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)倍率是各部分裝置放大倍率的乘積。

3.1手輪至蝸桿的制動(dòng)倍率a1

式中 r1——手輪中心至轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離，查圖為160

r2——蝸桿分度圓半徑，查圖為22

3.2蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)制動(dòng)倍率a2

式中 u——齒數(shù)比

z2——蝸輪齒數(shù)，查圖為18

z1——蝸桿頭數(shù)，查圖為1

式中 T1——蝸桿上的扭矩

T2——蝸輪上的扭矩

F1——蝸桿上的扭力

F2——蝸輪上的扭力

r3——蝸輪分度圓半徑，查圖為36

η1——蝸輪蝸桿傳動(dòng)嚙合效率，查手冊(cè)取0.99

3.3蝸輪至立柱的制動(dòng)倍率a3

式中 r4——立柱中接鏈環(huán)部分軸的半徑，查圖為22.5

3.4立柱至基礎(chǔ)制動(dòng)的制動(dòng)倍率a4

由于采用定滑輪，只改變力的方向

所以 a4=1

3.基礎(chǔ)制動(dòng)的制動(dòng)倍率a5

通過查圖，分析從鋼絲繩傳遞過來的力通過一系列的杠桿最終作用在兩個(gè)閘瓦上的過程以及杠桿原理，可得

a5=11.50

6.手制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)倍率a

4.傳動(dòng)效率的計(jì)算

由于受制動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各連接處的機(jī)械摩擦，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置中制動(dòng)缸活塞與缸壁的摩擦，制動(dòng)缸緩解彈簧的反撥力等的影響，使閘瓦實(shí)際總壓力小于單純按制動(dòng)倍率算得的理想值，兩者的比值即為傳動(dòng)效率。

手制動(dòng)機(jī)采用蝸輪蝸桿、鏈條立柱、鋼絲繩等作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其效率較低，約為20%～35%。該部分的傳動(dòng)效率為

η1=0.3

基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率與其型式、結(jié)構(gòu)、閘瓦懸吊以及車輛保養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)。根據(jù)《TB/T1407—1998牽引計(jì)算規(guī)程》規(guī)定，計(jì)算傳動(dòng)效率：機(jī)車及客車閘瓦制動(dòng)均取85%；客車盤形制動(dòng)及其踏面制動(dòng)單元均取90%；貨車閘瓦制動(dòng)取90%。該部分的傳動(dòng)效率為

η2=0.85

綜上所述，本制動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)效率為

5.制動(dòng)力的計(jì)算

5.1閘瓦壓力K

式中 F——作用在手輪上的人力，《TB/T 1952-1987》中規(guī)定取294.3N

5.2閘瓦摩擦系數(shù)

設(shè)定該56T軌道車采用高摩合成閘瓦，根據(jù)《TB/T 2403-2010 鐵道貨車用合成閘瓦》[3]，其閘瓦摩擦系數(shù)為

5.3制動(dòng)力

6.結(jié)論

國標(biāo)《GB/T 10082-2010重型軌道車技術(shù)條件》中規(guī)定：使用駐車制動(dòng)時(shí)，應(yīng)能保證在20‰的坡道上不產(chǎn)生溜逸。

軌道車自重56T，其坡道分重力為

式中 W——重型軌道車的坡道分重力，單位N

m——重型軌道車的質(zhì)量，單位kg

i ——坡道千分?jǐn)?shù)

從上面的計(jì)算結(jié)果可以看出

B>W

因此，其計(jì)算結(jié)果符合國標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]饒忠.列車制動(dòng)[M].北京：中國鐵道出版社，2012：12.

[2]GB/T 10082-2010，重型軌道車技術(shù)條件[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010

[3]TB/T 2403-2010，鐵道貨車用合成閘瓦[S].北京：中國鐵道出版社，2010

作者簡(jiǎn)介：

謝絕（1988-），男，四川南充人，軌道交通學(xué)院教師.工學(xué)學(xué)士.endprint