Сила тяги и сила сцепления, тормозная сила электровоза.

На электровозах сила тяги создается с помощью ТЭД, которые преобразуют электрическую энергию в механическую вырабатывая вращающий момент Мдв. Этот Мдв, увеличиваясь в 4,19 раз (ВЛ-80^с), через тяговую передачу передается на колесную пару в виде вращающего момента Мвр;

Мвр = 4,19 • Мдв, где 4,19 - передаточное число тяговой передачи - μ.(88/21; у ВЛ-11-23 зуба 3/82.)

Момент Мвр можно представить в виде пары сил Fт и Fк с плечом, равным радиусу колеса. Сила Fт приложена к оси колесной пары, а сила Fк – в месте сцепления колеса с рельсом. Сила Fсц возникает в месте касания колеса и рельса и является реакцией рельса на силу Fк. Силы Fк и Fсц взаимно уравновешиваются. Неуравновешенной остается лишь сила Fт, которая и вызывает поступательное движение колесной пары, эту силу называют силой тяги. Силой тяги на ободе колеса F_Т называют - внешнюю силу, при­ложенную к движущему колесу локомотива в направлении его дви­жения и вызывающую перемещение локомотива и состава.

. Для вычисления силы тяги в киллограм-силах, создаваемой одним ТЭД, используют формулу:Fт= 2Мдв μ / D

это означает, что сила тяги Fт прямо пропорциональна вращающему моменту двигателя Мдв, передаточному числу зубчатой передачи μ, и обратно пропорциональна диаметру бандажа колесной пары.

Тогда общая сила тяги электровоза можно представить соотношением:

Fкп = 2Мдв μ n_д / D,

где n_д – количество тяговых двигателей в электровозе.

Если бы колесная пара локомотива не опиралась на рельсы, то она под влиянием вращающего момента Мвр вращалась бы относительно своей оси и не совершала поступательного дви­жения. Когда колесная пара локомотива опирается своими банда­жами на рельсы, то под влиянием силы P, приходящейся на ось от части веса локомотива, создается сила сцепления колес с рельсами Fсц. Под влиянием этой силы возникает горизонтальная сила, сообщающая поступательное движение. Сцепление колеса с рельсом тем сильнее, чем больше сила Р, с которой колесная пара давит на рельс. Коэффициент сце­пления колесной пары с рельсами зависит от:

чистоты поверх­ности рельсов и бандажей колесных пар;

твердости металла бандажа и его проката;

различия жесткости комплектов пру­жин и рессор рессорного подвешивания;

скорости движения.

Сила нажатия колодок К на колесную пару при механическом торможении образуется за счет давления сжатого воздуха в ТЦ.

Если каждая колодка прижимается к вращающемуся колесу с силой К, то в месте контакта возникает сила трения Кφк, противодействующая вращению колеса. Эта сила передается в точку контакта, колеса и рельса в точку С. Обе эти силы являются внутренними относительно поезда и не могут повлиять на характер его движения. Если колесо будет прижато к рельсу с силой q_о, то в результате сцепления колеса с рельсом сила Кφк, приложенная от колеса к рельсу и стремящаяся сдвинуть рельс по направлению движения, вызовет реакцию рельса В, равную силе Кφк (В = Кφк) и противоположно направленную. Эта сила является внешней по отношению к поезду и называется тормозной силой.

При следовании поезда на него действует множество сил, которые условно можно разбить на две группы: управляемые и неуправляемые.

1. К управляемым силам относятся:

1. Сила тяги электровоза — внешняя сила, приложенная к колесным парам в направлении его движения и вызывающая перемещение электровоза и состава.

2. Сила торможения — сила, приложенная к колесным парам в противоположном направлении движения и использу­емая для уменьшения скорости движения или остановки поез­да.

II. К неуправляемым силам относятся:

1. Вес поезда.

2. Основное сопротивление движению поезда. Оно предста­вляет собой сумму всех сил, препятствующих движению на пря­мых горизонтальных участках пути, и состоит из:

a) Сопротивления движению от трения в буксовых подшип­никах колесных пар, а на электровозах включает и трение в зубчатой передаче, якорных и моторно-осевых подшипниках.

b) Сопротивления движению в результате трения качения (при вдавливании колеса в рельс) и трения скольжения колеса об рельс в пути следования, ударах на стыках.

c) Сопротивления от воздушной среды при движении поез­да (давление воздуха на лобовую часть электровоза и разряже­ние воздуха за задней стенкой каждого вагона).

3. Дополнительное сопротивление движению поезда состоит из:

a) Сопротивления от уклонов. При следовании по подъему уклон увеличивает сопротивление движению, по спу­ску — уменьшает.

b) Сопротивления от кривых. При движении по кривым под действием центробежной силы и сил инерции гребни бандажей колесных пар прижимаются к боковой поверхности головки наружного рельса и вызывают дополнительное сопротивле­ние.

c) Сопротивления от ветра. Встречный или боковой ветер вызывает дополнительное сопротивление движению, возраста­ ющее с увеличением скорости движения.

d) Сопротивления от низкой температуры, когда повышает­ся вязкость смазки.

e) Сопротивления при трогании поезда с места.

Существует три режима ведения поезда:

1. Режим тяги – в этом режиме действуют силы тяги F, и сила

cопротивления движению W, причем:

Если F>W, то поезд двигается равноускоренно.

Если F<W – то поезд двигается равнозамедленно.

Если F=W, то поезд движется с постоянной скоростью.

2. Режим торможения – в этом режиме действуют силы: сопротивления движению W и тормозная сила В.

3. Режим выбега – в этом режиме действует только сила сопротивления движению W.