Конспект упрвление. 1. 1 Силы, действующие на поезд. Основное уравнение движения поезда. 3

• Название: 1. 1 Силы, действующие на поезд. Основное уравнение движения поезда. 3
• Дата: 28.01.2022
• Размер: 6.9 Mb.
• Имя файла: Конспект упрвление.doc
• Тип: Документы; #344990
• страница: 2 из 27

1.1 Силы, действующие на поезд. Основное уравнение движения поезда.

На поезд действуют внутренние и внешние силы. Внутренние силы уравновешиваются между собой и на характер движения поезда влияния не оказывают. На характер поступательного движения поезда оказывают влияние только внешние силы: сила тяги Fт, сила торможения Вт и сила сопротивления движения поезда W. Сила тяги Fт действует по направлению движения поезда. Сила торможения Вт и сила сопротивления движения поезда W препятствует движению. Сила тяги Fт и сила торможения являются управляемыми силами (машинист может менять их величину по своему усмотрению: переходить на другое соединение тяговых двигателей, увеличивая силу тяги или изменять величину разрядки тормозной магистрали, увеличивая тормозную силу). Сила сопротивления движению поезда является неуправляемой силой, так как машинист практически не может влиять на эту составляющую.

Все внешние силы, действующие на поезд, можно свести в основное уравнение движения поезда:
Fу = Fт – Вт – W,
где Fу – ускоряющая сила.
Все силы на поезд действовать не могут (как правило, не бывает такой ситуации, когда машинист едет в режиме тяги и одновременно тормозит). В зависимости от режима ведения состава на поезд могут действовать следующие внешние силы:

1) Режим тяги: Fу = Fт – W

2) Режим торможения: Fу = – Вт – W

3) Режим выбега: Fу = – W
Необходимо заметить, что величина W имеет несколько составляющих, о которых речь пойдет позже. Но если поезд следует по уклону, то величина W может быть и со знаком плюс, помогая движению поезда.

Если ускоряющая сила Fу больше нуля, то поезд разгоняется, если Fу меньше нуля, то поезд замедляет движение, если Fу равно нулю, то поезд движется с постоянной скоростью или стоит на месте.

1.2 Образование силы тяги

На электроподвижном составе при прохождения тока по обмоткам тяговых двигателей за счет взаимодействия тока по обмоткам тяговых двигателей за счет взаимодействия тока в проводниках обмотки якоря с магнитным потоком, создаваемым катушками главных полюсов, возникает вращающий момент. Он через зубчатую передачу передается на колесную пару. Однако одного вращающего момента недостаточно для создания силы тяги. Возникающие при этом силы являются внутренними относительно поезда и не могут вызвать поступательного движения. Так, если колесную пару приподнять над рельсами, то ее вращение не приведет к движению поезда. Для получения поступательного движения необходимо за счет действия внутренних сил вызвать внешние силы. Это достигается использованием сцепления колес с рельсами. На рисунке показано колесо, к которому приложен вращающий момент М_к, действующий по часовой стрелке. Оно прижато к колесу с силой Р₀.

Вращающий момент М_к можно заменить парой сил F₁ и F₂.

Рис 1 Внутренние и внешние силы, действующие на колесную пару


Сила F приложена к центру колеса О, а сила F₁ – к ободу в точке А касания его с рельсом. Под действием сил F₁ и Р₀ возникнут равные им и противоположено направленные реакции со стороны рельса, выражаемые силами F₂ и R. Силы F₁ и F₂ приложены в одной точке, равны и противоположено направлены, поэтому уравновешивают друг друга. Оставшаяся неуравновешенная сила F, приложенная в центре колесной пары и будет создавать поступательное движение колеса, а значит, и всего поезда.

1.3 Коэффициент сцепления колеса с рельсом

Коэффициент сцепления колеса с рельсом – отношение максимальной силы тяги, которую может реализовать колесная пара к нагрузке на ось

,
Ψ – коэффициент сцепления; F_т макс – максимальная сила тяги; Р₀ – нагрузка на ось
Из этой формулы очевидно, что при следовании в режиме тяги машинист не должен превышать отношения:

F_т макс ≤ Р_0*Ψ
На величину коэффициента сцепления влияют следующие факторы:
1) Скорость движения. С ростом скорости коэффициент сцепления уменьшается

2) Погодные условия. Дождь, снег, иней уменьшают коэффициент сцепления. Необходимо отметить, что в самом начале дождя коэффициент сцепления резко уменьшается из-за наличия на поверхности рельса масляной пленки. Затем, когда рельсы очистятся дождем от загрязнения коэффициент сцепления несколько увеличивается.

3) Чистота поверхности колеса и рельса. Масляные пятна, угольная пыль и пр. резко уменьшают коэффициент сцепления. Затруднительно следовать за пассажирскими и электропоездами, так как взвихренная на большой скорости пыль оседает на головках рельсов, уменьшая коэффициент сцепления.

4) Состояние электровоза и рельсового пути. Повышенный прокат бандажей, разность диаметров бандажей колесной пары

Машинисту в практике важно знать не только коэффициент сцепления отдельной колесной пары, но и суммарный коэффициент сцепления локомотива. Он зависит от следующих параметров:

5) Развеска локомотива (равномерность распределения веса локомотива на колесные пары). Регулируется пружинами рессорного подвешивания. При неотрегулированной развеске локомотива коэффициент сцепления снижается.

6) Состояние противоразгрузочных устройств. При неотрегулированных или неисправных нагрузочных устройствах коэффициент сцепления колес с рельсом снижается

7) Разность диаметров бандажей колесных пар. При суммарной разности диаметров бандажей колесных пар более16 мм не допускается эксплуатация электровоза

8) Разность характеристик тяговых двигателей
Коэффициент сцепления у электровозов переменного тока выше, чем у электровозов постоянного тока, так как у электровоза переменного тока все тяговые двигатели соединены параллельно.

Коэффициент сцепления рассчитывается по формулам, выведенным после многочисленных опытов в различных условиях.

Для повышения коэффициента сцепления применяют подачу сухого кварцевого песка под колесные пары. Конструкционно для повышения коэффициента сцепления можно увеличить нагрузку на ось, как это сделано на электровозе ВЛ10^у ( с 23 т до 25т против ВЛ10). Но большая нагрузка на ось может привести к повышенному износу пути.
1.4 Боксование. Последствия и меры предупреждения
Боксование – резкое увеличение частоты вращения колесных пар, когда коэффициент сцепления становится равен нулю. На электровозах постоянного и переменного тока применяют двигатели с последовательным возбуждением. При определенных достоинствах эти двигатели имеют существенный недостаток: при отсутствии нагрузки эти двигатели идут вразнос. Частота вращения начинает бесконечно увеличиваться и может достигнуть большой величины. Узлы локомотива не рассчитаны на это, поэтому при большой частоте вращения двигателей возможны следующие последствия:

1) Размотка бандажа якоря тягового двигателя;
При разносном боксовании, когда машинист подачей песка резко останавливает якорь тягового двигателя возможны следующие неисправности:

2) Спрессовка малой шестерни зубчатой передачи

3) Излом зубьев зубчатой передачи

4) Сдвиг бандажа колесной пары

5) Излом подвески тягового двигателя

6) Обрыв автосцепного устройства
На боксующем тяговом двигателе резко увеличивается падение напряжения, поэтому также возможно:

7) Перекрытие изоляции тягового двигателя

8) Круговой огонь по коллектору
При взятии поезда с места, когда колесные пары стали боксовать, возможна также

9)Пропиловка рельсов
С подачей песка пропиловка еще более усиливается.

При боксовании ток, протекающий по тяговым двигателям, уменьшается, а значит и уменьшается сила тяги локомотива. Кроме того боксующая колесная пара в тяге не участвует и ее нагрузка распределяется на остальные колесные пары.

Машинисту надо помнить, что боксование надо гасить в самом начале, когда частота вращения еще не достигла критической. Для предотвращения боксования рекомендуется подача сухого кварцевого песка небольшими порциями. Также можно уменьшать силу тяги переходом на реостатные позиции и затем вновь стараясь выбрать ходовую.