Минимально допустимая длина вагона.

Габаритная рамка вагона

Е_н=85,4мм Е_в=53,5мм

Рис. 2.1.

2.2. Выбор оптимальных параметров вагона.

К конструкции проектируемой цистерны применяются жесткие требования. Поэтому важной задачей, решаемой на стадии проектирования грузовых вагонов, является выбор основных оптимальных параметров, определяющих экономическую эффективность конструкции.

Выбор основных геометрических параметров: длина вагона по осям сцепления 2L_об, базы 2l, ширины 2В, высоты кузова Н, и других позволяет установить наилучшее для вагона величины грузоподъемность Р, тары Т, объема кузова V, средней статической и динамической нагрузок, коэффициента использования грузоподъемности , погонной нагрузки .

При выборе типов и параметров вагонов особенно важными факторами являются объем и состав грузооборота, а также обеспечение сохраняемости грузов, безопасности движения поездов.

Критерием эффективности вагона обычно является приведенные затраты народного хозяйства С_пр. В условиях рыночных отношений ведущую роль занимает конкурентоспособность выпускаемой конструкции вагона.

Поэтому экономически наиболее выгодным будет вагон, постройка и эксплуатация которого обеспечивает минимум приведенных народнохозяйственных затрат при наиболее высоком уровне конкурентоспособности.

При выборе параметров грузовых вагонов, важно выбирать какой-либо из его размеров, от которого зависели бы все остальные. При оптимизации параметров в качестве аргумента целесообразно выбирать длину вагона по осям сцепления 2L_об.

При проектировании учитываются ограничения, накладываемые на вагон. Для данной цистерны для перевозки светлых нефтепродуктов: допустимая осевая нагрузка Р = 22 тс/ось, допускаемая погонная нагрузка вагона q_п = 10,5 тс/м, габарит вагона 1-Т, число осей вагона m₀=8.

Минимально допустимая длина вагона.

(2.1)

где Р_о – осевая нагрузка, т/ось;

m_o – количество осей;

q_o – погонная нагрузка, (q_п =9,0 или 10,5 т/м).

т/ось,

где Т – тара вагона, Т=51т;

Р – грузоподъемность вагона, Р=125т.

м.

Основные размеры вагона.

Рис 2.2.

Наружная длина кузова вагона:

2L = 2L_об-2а_а. (2.2)

где 2а_а – расстояние от оси сцепления автосцепок до наружной поверхности торцевой стены вагона, 2а_а = 0,565 м.

2L = 16.76 - 0,565×2 = 15.63 м.

м,

где 2L_в – внутренняя длина кузова вагона;

аТ – толщина торцевой стенки котла цистерны, =0,01м.

Технико-экономические параметры вагона будут наилучшими, если при проектировании вагона использование габарита подвижного состава по ширине и высоте будет наиболее эффективным. Тогда основные параметры вагона могут быть выражены в виде функции одного аргумента внутренней длины кузова вагона 2L_в.

где Т – тара проектируемого вагона, т;

n_о – постоянная масса частей вагона, не зависящая от изменений длины кузова (масса тележек, автосцепного устройства, тормозного оборудования, днищ и колпаков цистерны), т;

n₁- вес одного метра изменяемой длины кузова вагона, n₁=1,3 т.

где n_Т – масса тележки модели 18-100, т;

n_а - масса автосцепного оборудования автосцепка

СА – 3М, n_а =1,5т;

n_торм - масса тормозного оборудования, n_торм =0,5т;

n _д - масса двух днищ и люков цистерны, n _д =3,0 т.

где Р – грузоподъемность проектируемой цистерны, т.

Р = 22×8-24,5-1,3×15,63 = 131,2т

где V – объем котла проектируемой цистерны, м³;

d₁ – внутренний диаметр котла, d₁= 3,2м;

V₂ – увеличение объема котла за счет днищ, V₂=0,06V, м³.

Рассмотрим технико-экономические показатели.

Статическая нагрузка

P_ci = P× (1.20)

Где V_у=V/P – удельный объем кузова вагона;

V_уг - удельный объем груза.

Эта формула справедлива при V_у ≤ V_уг, так как из условий прочности вагона необходимо обеспечить Р_ci ≤ P. При V_у > V_уг применяется Р_ci = P.

Статическая нагрузка определяет количество груза, которое загружается в вагон.

Значения величин, необходимых для определения берется из табл.2.1.

Таблица 2.1.

Структура перевозимых в вагоне грузов

Перевозимые грузы	Объем перевозок, a_i, усл.ед.	Удельный объем груза V_уг, м³/Т	Средняя дальность перевозок L, км	Коэффициент использования грузоподъемности
Гексан		1,515		0,84
Бензин		1,379		0,95
Керосин		1,27		0,98

Р – грузоподъемность вагона, Р = 131,2 т.

Р_с1 = 131,2× = 87,81 т.

Р_с2 = 131,2× = 96,47 т.

Р_с3 = 131,2× = 104,75 т.

Средняя статическая нагрузка для вагона в котором перевозятся различные грузы определяется по формуле:

(1.24)

где а_i – абсолютная количество или доля i-го груза в общем объеме грузов перевозимых в вагоне;

Рассмотрение перевозки грузов учитывается средней динамической нагрузкой вагона, величина которой вычисляется по формуле:

(1.25)

где l_i – среднее расстояние перевозки i-го груза.

В наибольшей степени характеризует конструкцию проектируемого вагона средней погрузочный коэффициент тары, определяемого по выражению:

(1.26)

где Т – тара вагона.

Одним из главных показателей эффективности вагона является величина средней погонной нагрузки, нетто, вычисляется по формуле:

(1.27)

где 2L_об – минимальная допустимая длина вагона, 2L_об = 16,76 м.

(1.28)

Приведенные затраты народного хозяйства определяются по формуле:

(1.29)

где постоянные коэффициенты:

А₁ = А_1с + 0,15А_1к (1.30)

А₂ = А_2с + 0,15А_2к (1.31)

В₁ = В_1с + 0,15В_1к (1.32)

В₂ = В_2с + 0,15В_2к (1.33)

F₀ = F_с + 0,15F_к (1.34)

D = D_c (1.35)

Где А_ic, B_ic, D_c, A_i_к, В_i_к, F_к – постоянные коэффициенты, не зависящие от технико-экономических показателей вагона.

А₁ = (3628+0,15×9079)1,1 = 5488,835.

А₂ = (121+0,15× 157)1,1 = 159,005.

В₁ =(5102+0,15× 5301)1,1 = 6486,865.

В₂ = (143+0,15× 149)1,1 = 181,885.

F₀ = (112+0,15×52) 1,1 = 131,78.

D = D_c = 64·1,1=70,4

Увеличивая длину вагона по осям сцепления 2l_об на 1м, вычисляем технико-экономические показателя для каждого варианта. Результаты расчетов приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

№ в.	2L_об, м	21, м	V_у м³/т	Т, т	Р, т		, т/м	С_пр
	17,76	16,63	1,09		129,9	0,39	6,02
	18,76	17,63	1,16	47,4	128,6	0,36	6,03
	19,76	18,63	1,24	48,7	127,3	0,38	6,06
	20,76	19,63	1,32			0,39	6,02
	21,76	20,63	1,4	51,3	124,7	0,41	5,8

По результатам расчетов приведенных в табл. 1.1. строим график зависимости основных технико-экономических показателей от длины вагона, 2L_об. По полученной графической зависимости затраты народного хозяйства, С_пр и длины вагона выбираем оптимальную длину вагона при которой С_пр минимальна.

Р_с,Р

230 0,41

1,4

130 50

0,4

125 6 49

1,3

120 48 0,39

1,2

115 5,9 47

0,38

210

110 46 1,1

. 0,37

105 5,8 45

100 44. 0,36

16,762 17,762 18,762 19,762 20,762 21,762

3. Выбор принципиальной схемы автотормоза восьмиосной цистерны модели 15-1500

3.1. Оценка эффективности типового тормоза

При описании конструкции восьмиосной цистерны для светлых нефтепродуктов, модели 15-1500 в первой части уже говорилось о том, что пневматическая часть, включающая авторежимы в условиях длительных торможений, при использовании последнего не дает желаемого результата. Были случаи заклинивания колесных пар обезгруженной четырехосной тележки. При этом достаточно сложная регулировка и низкий уровень технического обслуживания привели к тому, что в цистернах авторежимы не всегда используются.

Существует целый ряд и других существенных недостатков типовой схемы автотормоза, к которым следует отнести:

1) низкий коэффициент полезного действия тормозной рычажной передачи;

2) большое количество рычагов и тяг, увеличивающих общую массу тары вагона;

3) наличие клиновидного износа тормозных колодок, обуславливающего их повышенный расход;

4) дополнительное сопротивление в движении, обусловленное особенностью механизма;

5) сложность в обслуживании и регулировке;

6) завышенные передаточные числа рычажной передачи, что особенно важно при расчете обеспеченности подвижного состава тормозными средствами. Определим необходимость поиска альтернативных систем автотормоза.

3.2. Оценка принципиальных схем усовершенствования рычажной передачи восьмиосной цистерны

В результате научных исследований, проведенных МИИТом, ВНИИЖТом, ВНИИВом была предложена схема автотормоза, основанная на принципе индивидуального привода на каждую четырехосную тележку, то есть система с двумя тормозными цилиндрами. При этом может быть достигнуто:

1) Уменьшение массы продольных элементов механизма, рычажной передачи тормоза;

2) Упрощение конструкции рычажной передачи и повышение коэффициента полезного действия тормозной рычажной передачи до 0,92;

3) Исключение касания колодок о колеса во время тяги, и тем самым уменьшение энергетических затрат на движение поезда, а также существенное снижение расхода тормозных колодок;

4) Повышение эффективности торможения и эксплуатации восьмиосных вагонов с тормозными колодками из различных фрикционных материалов;

5) Снижение трудоемкости содержания и регулировки рычажной передачи.

Вместе с этим, появляется возможность реализации меньших передаточных чисел.

Ознакомление с научно-исследовательскими работами в области совершенствования автотормозного оборудования показало, что на сегодняшний день имеется несколько принципиальных схем автотормозов, в основе которых лежит принцип индивидуального привода. Рассмотрим их с точки зрения возможного применения на заданный вагон.

Накопленный опыт по проектированию восьмиосных цистерн для перспективных условий эксплуатации позволил сформулировать следующие технические требования для тормозной системы восьмиосных вагонов:

1) тормозная система должна удовлетворять действующим нормативам МПС;

2) механическая часть тормозной системы может иметь несколько отдельных рычажных передач, кинетически не связанных между собой, а КПД отдельной рычажной передачи должен быть не менее 0,9;

3) рычажная передача тормоза должна размещаться на различных типах магистральных вагонов, то есть быть унифицированной;

4) структура рычажной передачи механизма тормоза должна соответствовать требуемой подвижности звеньев и исключать избыточные связи и излишнюю многозвенность;

5) отвод тормозных колодок от колеса в отпущенном состоянии тормоза должен быть полным, а при наличии специального механизма отвода колодок, последний не должен ухудшать кинематику и изменять силовые характеристики рычажной передачи;

6) между элементами рычажной передачи и осями колесных пар должен быть обеспечен гарантированный зазор, исключающий их взаимодействие.

На основе этих требований была разработана схема тормоза с индивидуальным приводом, содержащая в консольной части узел в виде горизонтального тормозного вала 9 с равноплечными рычагами 10 и 11, короткой трехзвенной тягой 6, соединяющей нижний рычаг 11 этого вала с рычажной передачей тормоза за наружной двухосной тележкой (рис.3.1.). Однако опыт эксплуатации цистерны с такой тормозной системой выявил конструктивные недостатки усовершенствованной тормозной рычажной передачи. В частности оказалось, что при прохождении вагоном сортировочной горки, а также износов деталей или прогибе рессорных комплектов, в консольной части возможны касания торцом вертикального рычага горизонтального вала оси крайней колесной пары.

По полученным нормативам [3] зазор у крайней колесной пары должен составлять 190мм, однако, достижение указанного гарантированного зазора в восьмиосной цистерне с горизонтально расположенным валом в усовершенствованной передаче автотормоза без изменения типовой конструкции консольной части вагона не представляется возможным. Кроме того, такую схему индивидуального привода автотормоза на каждую четырехосную тележку невозможно использовать на восьмиосном полувагоне, что не отвечает требованиям унификации. Тем более, такой вариант не может быть использован в конструкции вагона.

СХЕМА

Другой вариант схемы с индивидуальным приводом разрабатывался на базе автотормоза с горизонтальным тормозным валом, только вместо него установлен был вертикально расположенный тормозной вал 9 с закреплением его на хребтовой балке вагона (рис.3.2). В процессе разработки были установлены и рассмотрены две схемы:

1) с расположением вала сбоку на хребтовой балке в сечении по месту размещения горизонтального вала;

2) с расположением вала сбоку на хребтовой балке, но рядом с буферным брусом.

Такое размещение узла усовершенствованной тормозной рычажной передачи в консольной части вагона теоретически позволило увеличить зазор между осью крайней колесной пары и трехзвенной тягой до гарантированного, удлинить эту тягу, а следовательно уменьшить воздействие тормозных колодок на колеса при движении вагона в кривых малого радиуса.

Принципиальная схема тормозной рычажной передачи с вертикальным валом показана на рис 3.2. в отличии от конструкции с горизонтальным валом, индивидуальный привод тормоза четырехосной тележки имеет вертикальный вал, снабженный жестко установленными по торцам в горизонтальной плоскости разноплечными рычагами 10 и 11. Для вала, размещенного на хребтовой балке цистерны по местоположению бывшего горизонтального вала, длина верхнего (ведущего) рычага 10 выбрана равной 210мм, а нижнего (ведомого) рычага 11-370мм [3]. У вала, установленного вблизи буферного бруса, длина этих рычагов составляет 195мм и 350мм, соответственно. Общая длина тылового наклона рычага уменьшилась до 550мм, а длина его нижнего плеча стала 215мм при постановке на вагон композиционных колодок и 100мм при чугунных. Указанные величины длин плеч рычагов были определены с учетом их расположения в существующей конструкции консольной части цистерны и сохранения ранее принятого для индивидуального привода тормоза передаточных чисел: 5,84 – для композиционных и 10,05 - для чугунных колодок.

В результате эксплуатации восьмиосных цистерн с тормозной рычажной передачей, переоборудованной по вновь предложенной принципиальной схеме, было установлено, что компоновка узла усовершенствованной рычажной передачи с использованием вертикального вала позволяет обеспечить гарантированный зазор в консольной части вагона между осью крайней колесной пары и четырехзвенной тягой. В первом варианте установки вала указанный зазор достигал 210мм, а во втором – 200мм.

Следует также отметить, что по сравнению со схемой рычажной передачи, имеющей горизонтально расположенный тормозной вал, удалось достичь снижения уровня усилий, возникающих при повороте тележки относительно котла при прохождении вагоном кривых участков малого радиуса, а следовательно и уменьшения сопротивления движению вагона в кривых малого радиуса.

Однако, обнаруженные недостатки делают данную схему неприемлемой для тормозной системы на вагоне с повышенной осевой нагрузкой. К ним можно отнести следующие:

1) в кривых малого радиуса происходит наклон вертикального рычага в вертикальной плоскости и поперечном направлении цистерны, что указывает на возможность выворачивания не только этого вертикального рычага, но и соединенного с ним триангеля;

2) при движении вагона в кривой радиусом 60м появляется возможность касания колесом тележки установки вертикального вала в районе размещения его у горизонтального;

3) появляются трудности по реализации такой передачи на восьмиосном полувагоне, особенно с разгрузочными люками в раме кузова, что не отвечает требованию унификации.

При всех указанных достоинствах индивидуального привода автотормоза не удалось найти конструктивного варианта, решающего в полной мере проблему узла рычажной передачи В консольной части вагона, где в стесненных условиях, обусловленных размещением на сравнительно ограниченном пространстве хребтовой балки опоры котла автосцепного устройства, рычажного привода автосцепки и магистрального воздухопровода, вынуждены были также искать место для расположения тормозного вала и трехзвенной тяги. Поэтому от размещения передаточного звена в консольной части вагона пришлось отказаться. Таким образом, для подключения тормозного цилиндра к рычажной передаче тележки стало необходимым использование конструкции соединительной балки.

Новая конструкция передаточного узла для тормозной рычажной передачи четырехосной тележки восьмиосного вагона представляла собой горизонтальный вал, закрепленный под соединительной балкой в непосредственной близости от центрального подпятника и жестко закрепленные на концах вала рычаги, шарнирно связанные соответственно с продольной тягой вагона и промежуточной осевой тягой тележки.

Вместе с тем, что такое решение позволяет выполнить намеченную функцию, оно имеет существенные недостатки, к которым можно отнести большую протяженность продольной тяги, необходимость ее крепления на торце соединительной балки и удаленность места расположения тормозного цилиндра от четырехосной тележки. Это позволяет считать такой вариант конструкции недоступным для внедрения.

Поэтому было решено пропустить осевую тягу наружной двухосной тележки со стороны консольной части вагона, на среднюю, для соединения ее с рычагом тормозного цилиндра через соединительную балку под центральным подпяником. Это стало возможным, поскольку выпускаемые соединительные балки имеют сквозные отверстия в подкрепляющих подпятник поперечных диафрагмах жесткости.

Принципиально новым решением стало закрепление тылового рычага тормозного цилиндра не на котле, а непосредственно на соединительной балке тележки с помощью вертикально установленной на наружной поверхности балки по продольной от ее симметрии, у подпятника, специального кронштейна.

На рис.3.3 показана схема усовершенствованной рычажной передачи автотормоза с рычагом тормозного цилиндра 1, размещенного на соединительной балке 11 тележки. Из сравнения с предыдущими схемами видно, что в новой усовершенствованной рычажной передаче сокращено число элементов – отсутствует тормозной вал с рычагами и тыловая тяга. Роль последней выполняется осевой тягой 6 наружной тележки, соединение которой с тыловым рычагом тормозного цилиндра предусмотрено внутри соединительной балки 11 четырехосной тележки примерно в той зоне, где в типовом тормозе восьмиосной цистерны находится шарнирное соединение малой обводной тяги с малым обводным рычагом 8.

Другой узел – «мертвая» точка 4 передачи, образованной шарнирным закреплением в верхней части кронштейна 10 балки тылового рычага тормозного цилиндра 1, находится внутри полости хребтовой балки 12 опоры котла цистерны 2.

Ограничительной особенностью унифицированной рычажной передачи является размещение по продольной оси симметрии вагона тяг 18 и 20, соответственно внутренней и наружной двухосных тележек, а также распорной тяги 5 рычагов тормозного цилиндра, с которой последовательно жестко соединена установка регулятора передачи 21. Причем тяга тележки 7 находится непосредственно по распорной тягой 5. Головной рычаг 3 тормозного цилиндра 1 и разноплечный балансир 8 располагаются в горизонтальной плоскости и на одном уровне, а тыловой рычаг помещен в вертикальной плоскости и закреплен своей верхней частью на кронштейне 10 соединительной балки 11. Тормозной цилиндр 1 практически установлен под котлом цистерны 2 вблизи крайней внутренней колесной пары.

Для возможности шарнирного соединения тяги тележки с балансиром 8, головки которых находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях, применен специальный переходник, представляющий собой своеобразную угловую серьгу 9.

Кронштейн для подвески тылового рычага, состоящий из двух симметричных частей, был размещен и приварен сверху с каждой стороны продольного технологического окна на соединительной балке 11 с удалением от центра подпятника на 0,46м. При этом обнаружились существенные недостатки конструкции кронштейна. Габаритные размеры его по высоте и ширине (с учетом ширины технологического окна балки) составили соответственно 0,335 и 0,29м. На основании же исследований, из условия прохождения вагоном сортировочной горки и кривой с радиусом до 60м, допускаемая высота кронштейна должна быть не менее 0,346мм, а ширина в сборе с рычагом и валиком шарнира кронштейна – менее 0,2м [3]. Практически неизменная ширина кронштейна по всей его высоте усложняет постановку валика в отверстии кронштейна при не выкаченной из-под вагона тележки и требует в этом случае обязательного выполнения окна в стенке хребтовой балки опоры котла.

Поэтом была изготовлена новая конструкции кронштейна с изменяемой по высоте шириной, максимальная величина которой значительно ниже 0,2м. Можно отметить, что кронштейн, с подвешенным тыловым рычагом, установлен с большим запасом по отношению к стенке и потолку хребтовой балки опоры котла. При прохождении вагоном сортировочной горки смещение в вертикальной плоскости кронштейна не превышает 0,037м, а образовавшийся после установки кронштейна зазор превышает возможное смещение.

Обеспечение вагона тормозными средствами характеризуется следующими подсчитываемыми величинами коэффициентов расчетного нажатия тормозных колодок [3];

Для чугунных тормозных колодок:

на груженом режиме δ_р =0,33;

на порожнем режиме δ_р =0,61.

Для композиционных тормозных колодок:

на среднем режиме δ_р =0,16;

на порожнем режиме δ_р =0,32.

Расчетная величина выхода штока тормозного цилиндра с учетом свободного зазора между колесами и колодками 5-8мм и упругими деформациями элементов рычажной передачи соответствовала установленным нормами величинам и составляла 91-120мм при чугунных и 47-64мм при композиционных колодках [4].

При проверке автотормоза на отсутствие юза колесной пары в процессе торможения, полученные расчетные коэффициенты сцепления не превышали допускаемые значения.

Полученные расчетные характеристики позволили обоснованно сделать заключение, что тормозная система с унифицированным раздельным приводом на четырехосные тележки отвечает требованиям МПС и обеспечивает необходимые нажатия тормозных колодок и достаточную эффективность на всех режимах торможения.

3.3. Анализ схем пневматической части автотормоза

Принимая за основу тормозную систему с индивидуальным приводом на каждую четырехосную тележку, была рассмотрена только механическая часть. Однако использование на вагоне этой схемы автотормоза приводит к увеличению числа тормозных цилиндров и, в принципе, к видоизменению пневматической части по сравнению с типовой системой. При этом имеется ряд предложений, связанных с выбором принципиальной схемы пневматической части при проектировании автотормоза.

Потребность в разработке новых схем возникла в результате следующего. Установленный в системе автотормоза с индивидуальным приводом объем запасного резервуара, равный 0,16 м³ позволяет обеспечить нормативные давления в тормозном цилиндре во всем диапазоне зарядных давлений и эксплуатации выхода штока только для среднего режима воздухораспределителя. Использование же груженого режима приводит к сужению некоторых величин, то есть области допустимого варьирования в эксплуатации. Так, при максимальном выходе штока 0,175м, конечные нормативные давления обеспечиваются при данном объеме запасного резервуара лишь для зарядного давления не ниже 0,53Мпа. Уменьшение зарядного давления до 0,45Мпа, минимально допустимое в хвосте длинно составного поезда, при управлении с головы состава, по условию обеспечения конечных давлений требует повышение объема запасного резервуара свыше 0,3 м³. Это в свою очередь приведет к увеличению времени его зарядки и расходу сжатого воздуха, что замедлит зарядные процессы в поезде и приведет к повышению затрат при эксплуатации системы. В месте с этим, увеличение количества тормозных цилиндров, а по существу, питаемого из запасного резервуара выходного объема, привело к увеличению времени их заполнения, которое для среднего режима воздухораспределителя и выхода штока 0,1м составляет 20сек, а для грузового режима и того же выхода штока – 40сек.

На основе рекомендаций по времени торможения можно дать заключение, что груженый режим в пневматической части с одним воздухораспределителем не приемлем по условию динамических характеристик схемы при торможении [5]. Кроме того, значительное влияние выхода штока на время наполнения тормозных цилиндров обуславливаем уменьшение эффективности автотормоза при увеличении последнего. Поэтому в существующей пневматической схеме было введено дополнительное устройство – реле давления (Р.Д).

В качестве основных вариантов пневматических схем с Р.Д. были рассмотрены следующие:

1) схема, использующая принципы раздельного наполнения двух тормозных цилиндров по двум ветвям. Первая ветвь включает в себя воздухораспределитель, а вторая – реле давления. При этом, управляющий сигнал в камеру реле давления поступает от воздухораспределителя через тормозной цилиндр первой ветви (рис.3.4.);

2) схема, использующая принцип наполнения тормозного цилиндра, минуя воздухораспределитель, через реле давления. Здесь воздухораспределитель используется для управления (рис.3.5.)

Результаты экспериментальных исследований [5] эффективности автотормоза с индивидуальным приводом показали, что для чугунных колодок и груженого режима воздухораспределителя при скорости 90км/ч полученные тормозные пути выше нормируемых значений. Вместе с этим, превышение нормативных величин тормозного пути для схемы без реле давления наблюдалось практически во всем диапазоне скоростей. А для схемы с Р.Д. и управляющим объемом незначительные превышения наблюдались только в диапазоне скоростей от 90 до 100 км/ч.

Для композиционных колодок и среднего режима воздухораспределителя схемы имеют запас по эффективности. При этом для схемы без Р.Д. запас составляет 156-176м, а для скорости 20 км/ч наблюдалось превышение нормативного пути на 38м. Лучшие показатели оказались у схемы с Р.Д. и управляющим объемом. Запас при скорости движения 98 км/ч составляет 43м. Это свидетельствует о более высокой эффективности автотормоза, оборудованного пневматической частью Р.Д. и управляющим объемом (У.О.). Выход штока для схемы с одним воздухораспределителем на композиционных колодках устанавливается 0,1м. Увеличение выхода штока у данной схемы приводит к снижению эффективности автотормоза в целом [5]. Наоборот, для схемы с Р.Д. и У.О., наблюдаемые тормозные пути стабильны во всем установленном диапазоне выхода штока (до 0,15м). В целом экспериментальные исследования свидетельствуют о более высокой и стабильной эффективности схемы с Р.Д. и У.О. для всего диапазона эксплуатационного выхода штока.

Существующие недостатки схемы без Р.Д. проявляются в случае использования груженого режима воздухораспределителя, что подтверждает вывод о запрещении использования этого режима на данной схеме. Использование этого режима приводит к наиболее равномерным, в сравнении с другими схемами, процесса торможения. Вместе с этим, определенным недостатком является реализация увеличенного в сравнении с другими схемами времени торможения в составе на этом режиме воздухораспределителя. Это влияет на снижение эффективности автотормоза и ее сохранение требует обеспечение повышенных нажатий тормозной колодки на колесо, за счет увеличенного передаточного числа тормозной рычажной передачи.

На основании всесторонних исследований характеристик пневматической части даны рекомендации, заключающиеся в том, что схема с одним воздухораспределителем может быть использована на восьмиосных цистернах с нагрузкой на ось не выше 220 кН. Ограничением является использование груженого режима. В качестве более перспективной, при повышении давления на ось, предлагается схема с реле давления.

Однако, выбор пневматической части автотормоза неразрывно связан с характеристиками механической части, поэтому лучшим вариантом является подвод тормозной рычажной передачи наружной двухосной тележки к тормозному цилиндру с внутренней стороны этой тележки.

4. Расчет котла цистерны

В приближенном методе расчета котла цистерны безрамной конструкции от действия внешних сил, согласно [4], рассматривается расчетная схема, приведенная на рисунке 4.1.

(4.1)