Общие сведения о тяговых расчетах

Тяговые расчеты служат для решения различного рода задач, связанных с движением поездов (установление массы состава поезда, времени следования поездов по перегонам и т.д.). Порядоки методика производства тяговых расчетов, а также все основные нормативы, принимаемые в расчетах, определяются Правилами тяговых расчетов для поездной работы (ПТР), утвержденными МПС. На основе данных, полученных тяговыми расчетами, составляют графики движения поездов, определяют пропускную способность железнодорожных линий, размещают раздельные пункты, тяговые подстанции, склады топлива, определяют нормы расхода электроэнергии и топлива локомотивами и решают др. практические задачи.

Силы, действующие на поезд

Для удобства расчетов все внешние силы. оказывающие влияние на движение поезда, объединяют в три основные группы и обозначают: F - сила тяги, W - силы сопротивления движению. В - тормозные силы. В тяговых расчетах пользуются либо полной величиной этих сил, выраженной в кгс, либо их удельной величиной, отнесенной к единице массы состава поезда (f , w, В).

Поскольку сила F направлена по касательном к окружности колеса (рис.6.1.) она получила название касательной силой тяги.

0- центр вращения колеса; М-вращающий момент двигателя; R-радиус колеса; F- сила тяги локомотива; F₁-сила трения; F₂-горизонтальная реакция рельса (касательная сила тяги).

Для локомотива в целом касательная сила тяги определяется как сумма касательных сил, приложенных ко всем движущимся колесам локомотива, и обозначается F_к. Для определения силы тяги в зависимости от скорости движений используют тяговые характеристики локомотива.

Удельная сила тяги, т.е. отнесенная к единице массы поезда, определяется по формуле f_к= Fк/(P+Q).

где Р и Q - соответственно масса локомотива и состава, т.

Силами сопротивления называются возникающие при движении поезда внешние силы, направленные в сторону, противоположную движению.К ним относят основное сопротивление движению W_о(удельное - W_о), которое действует непрерывно во время движе­ния (от трения осей в подшипниках и др.), .дополнительное Wg (удельное - Wg), которое появляется только при определенных условиях движения (на уклонах, в кривых и при трогании с места). Основное удельное сопротивление движению вагонов ( W_о" ) и локомотивов (Wo') определяют по формулам, приведенным в ПТР. Сопротивление от уклона может быть положительным (при следовании поезда на подъем) или отрицательным (на спусках), а его величина в кг на тонну веса, равна числу тысячных уклона, т.е. W_i=+-i.

Тормозныминазываются искусственно создаваемые силы, возникающие в процессе торможения подвижного состава.

Тормозные силы направлены против движения, управляемы и зависят в определенной степени от реакции машиниста. Величина тормозной силы, создаваемой тормозными колодками, зависит от коэффициента трения между колодками и поверхностью колес j_к, от силы нажатия колодок и от числа тормозных осей в составе поезда. Сила трения, возникающая между ободом колеса и колодкой, направлена в сторону, противоположную вращению колеса, и равна j_к*К, где К – сила нажатия колодки в тс. Сила трения создает относительно центра колеса момент, препятствующий его вращению и вызывающей реакцию рельса. Реакция рельса В=j_к*К – является тормозной силой.

Тормозная сила поезда определяется как сумма тормозных сил, создаваемых всеми тормозными колодками,т.е.

В_т=1000*Sj_к*К=1000*j_к*SК

Вагоны

Грузовой вагон (от английского waggon - повозка) родился на угольной шахте. Известно, что в России на Змеиногорском руднике в 1782-1784 г.г. использовали четырехколесные тележки, передвигающиеся по лежневому пути, а с 1810 г. - по построенной там чугунной дороге. Название "вагон" закрепилось окончательно за грузовым вагоном в 1838-1839 г.г. Первые отечественные вагоны были построены в 1850-1854 г.г. для Петербург - Московской железной дороги на Александровском заводе в Петербурге.

Грузовые вагоны различают по типам, грузоподъемности, количеству осей. Грузоподъемностью вагона называется наибольшая масса груза (нетто), которая может перевозиться в данном вагоне. Тарой вагона считается его общая масса в порожнем состоянии.

Общая масса тары и груза нетто, перевозимого в вагоне, составляет массу вагона брутто.

Парк грузовых вагонов состоит из крытых вагонов, платформ, полувагонов, цистерн, изотермических и специального назначения.

Крытые вагоны предназначены для перевозки грузов, нуждающихся при перевозке в укрытии от дождя, солнца и снега (хлебные грузы,известь, цемент в пакетах, различные ценные грузы и др.) Парк крытых вагонов в основном состоит из четырехосных вагонов грузоподъемностью 50-62 т.

Платформы (франц. plate - плоский и .forme -форма) вагоны без кузова, которые используются для перевозки длинномерных и тяжеловесных грузов. Платформы строят с невысокими откидными металлическими бортами, приспособлениями для установки стоек. Выпускаются также четырехосные платформы, оборудованные специальными устройствами для установки и крепления контейнеров массой брутто 10.20 и 30 т.

Цистерна - (от латинского cisterna - водоем, хранилище) представляет собой резервуар (котел) цилиндрической формы, имеющий вверхней части люки для налива груза, а также для очистки и ремонта котла. В цистернах перевозят жидкие грузы (нефть, керосин, бензин, масло, кислоты и т. д.). Грузоподъемность цистерн в зависимости от числа осей (четыре, шесть, восемь) изменяется от 50 до 120 т.

Скоропортящиеся грузы (мясо, рыбу. масло, фрукты и др.) доставляют в изотермических вагонах. Изотермический вагон - это холодильник на колесах .Чтобы сохранить качество продуктов при перевозке, внутри вагона поддерживается постоянная температура. Кстати, название изотермический (isos по-гречески означает постоянный). Самые простые вагоны для перевозки скоропортящихся продуктов - это вагоны-ледники, в которых для охлаждения продуктов используют естественный лед (часто с добавлением соли, чтобы понизить температуру), сжиженные газы (например, жидкий азот), сухой лед. К изотермическим вагонам относятся также вагоны - рефрижераторы, оборудованные механической холодильной установкой и электрическим отоплением, а также рефрижераторные секции из 5 или 12 четырехосных вагонов грузоподъемность 30-40т каждый.

Вагоны специального назначения предназначаются для грузов. требующих особых условий перевозки, например, транспортеры для перевозки громоздких и тяжеловесных машин и оборудования (транспортеры - это многоосные платформы (12, 16, 20 и более осей) грузоподъемностью 130, 180, 230 и 300 т ; вагоны для пе­ревозки скота; живой рыбы; .битума, цемента; легковых автомобилей: вагоны, предназначенные для технических и бытовых нужд железных дорог; вагоны-мастерские; вагоны восстановительных и пожарных поездов; думпкары; хопперы.

Думпкар - вагон-самосвал, так можно перевести это слово с английского. Такие вагоны очень удобны для перевозки сыпучих грузов - угля, песка, щебня и др. Хотя эти вагоны и носят название иностранного происхождения, строили их в России задолго до появления думпкаров, например, в Америке. При прокладке железных дорог балласт доставляли в полувагонах с опрокидывающимся кузовом.

Хоппер - вагон с откидным дном. Кузов такого вагона имеет особую форму: его торцы скощены. Поэтому сыпучие грузы, которые возят в хопперах, разгружаются через открытый люк в полу кузова «самотеком».

В каждом вагоне независимоот назначения и конструкции есть следующие общие элементы:

ходовые части, воспринимающие массу вагона и обеспечивающие безопасное и плавное его движение. К ним относятся: колесные пары (рис.7.1.), буксы с подшипниками (скольжения или качения (роликовые) и рессорное подвешивание. У четырехосных и многоосных вагонов все эти части объединены в тележки;

рама вагона, воспринимающая массу кузова и находящегосявнем груза и передающая на ходовые части вертикальные и горизон­тальные усилия, действующие на вагон. К раме крепятся ударно-тяговые приборы и тормозное оборудование;

кузов, предназначенный для размещения в нем пассажиров или грузов;

рис.7.2. Схема автоматического тормоза

ударно-тяговые приборы, служащие для сцепления вагонов между собой и с локомотивом и смягчения растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых, от локомотива и от одного вагона другому. К ним относятся автосцепка, винтовая сцепка и буфера:

тормоза и тормозное оборудование, обеспечивающее уменьшение скости движения или остановку поезда. Торможение происходит зa счет нажатия тормозных колодок на колеса, в результате чего между ними возникает трение, замедляющее скорость вращения колес. Применяют тормоза двух видов- автоматические, и ручные. .Автоматические тормоза, которыми оборудуются все вагоны, приводятся в действие машинистом. Схема устройства автоматических тормозов приведена на рис.7.2. Вдоль вагона проходит тормозная магистраль 1. Тормозные магистрали вагонов соединяются между собой с помощью межвагонных соединительных рукавов 3. Тормозная магистраль вагона соединяется с воздухораспределителем 7, который служит для автоматического распределения воздуха при зарядке магистрали, торможении и отпуске тормозов. Воздухораспреде­литель соединяется с запасным резервуаром 1 и тормозным цилиндром 5. В запасном резервуаре находится сжатый воздух, который при понижении давления в тормозной магистрали переходит через воздухораспределитель в тормозной цилиндр и осуществляет торможение. Тормозной цилиндр через поршень со штоком передает усилие на систему рычагов ( рычажную передачу) 9, обеспечивающих прижатие тормозных колодок 8 к колесам. Выпускной клапан 6 служит для выпуска сжатого воздуха из запасного резервуара и тормозного цилиндра в случаях, когда необходимо разрядить тормоз.

Различают полное опробование автотормозов с проверкой состояния тормозной магистрали и действия тормозов у всех вагонов и сокращенное, когда состояние тормозной магистрали проверяется на действие тормоза у хвостового вагона.

На части вагонов, кроме автоматических, устанавливаются также ручные тормоза. Они применяются как вспомогательное средство для удержания составов на месте при отцепке локомотива, а также как резервные средства торможения в случае порчи автоматических тормозов.

Парк пассажирских вагонов состоит в основномиз четырехосных цельнометаллических вагонов, оборудованных дополнительно устройствами отопления, вентиляции, электрического освещения и др.