основы локомотивной тяги. Лекция 1. Лекция 1 Тема Силы, действующие на поезд. Сила тяги

• Название: Лекция 1 Тема Силы, действующие на поезд. Сила тяги
• Анкор: основы локомотивной тяги
• Дата: 27.11.2019
• Размер: 69 Kb.
• Имя файла: Лекция 1.doc
• Тип: Лекция; #97208
• страница: 1 из 4

Лекция 1

Тема: Силы, действующие на поезд. Сила тяги
Наука о тяге поездов изучает комплекс вопросов, связанных с теорией механического движения поезда, рационального использования локомотивов и экономичного расходования электрической энергии и топлива.

В связи с тем, что в нашей стране практически все перевозки на железно­дорожном транспорте осуществляются электроподвижным составом ( элект­ровозами и электропоездами ), тепловозами и дизель-поездами, основы тео­рии тяги рассмотрены применительно к этим видам тяги.

Основы теории электрической и тепловозной тяги позволяют решать широ­кий круг практических вопросов эффективной эксплуатации железных дорог, рассчитывать основные параметры вновь проектируемых линий, участков, пе­реводимых на новые виды тяги, намечать основные требования к вновь разра­батываемым локомотивам — электровозам и тепловозам, моторвагонному под­вижному составу — электро- и дизель-поездам, а также к вагонам. С их помо­щью определяют силы, действующие на поезд, оценивают их влияние на харак­тер движения, определяют оптимальную массу состава при выбранной серии локомотива. Теория тяги позволяет рассчитывать скорости движения в любой точке пути с учетом безопасности движения поездов и времена хода по каждо­му перегону и участку, определять расход электрической энергии или топлива и проверять использование мощности локомотива.

На основании перечисленных данных составляют график движения поез­дов, определяют пропускную и провозную способность дорог и рассчитывают эксплуатационные показатели локомотивного хозяйства.

На действующих линиях теория позволяет найти рациональные режимы вождения поездов на различных участках и наиболее экономичные условия эксплуатации локомотивов. При разработке проектов электрификации дорог определяют токи, потребляемые электроподвижным составом в различных точках пути, пользуясь теорией электрической тяги. На их основании рассчи­тывают систему энергоснабжения.

Теория тяги поездов позволяет найти скрытые резервы при электрифика­ции линий, развитии провозной и пропускной способности действующих до­рог, эффективнее использовать локомотивы на каждом участке, экономно расходуя электрическую энергию и топливо. На наиболее напряженных на­правлениях железных дорог используют электрическую тягу, обладающую более высокой пропускной и провозной способностью участков.
Характеристика сил, действующих на поезд
В процессе движения поезда на него действуют различные внут­ренние и внешние силы. Как известно из механики, внутренние силы уравновешиваются внутри системы и не влияют на ее движение. На характер поступательного движения системы влияют только внешние силы или их составляющие, направленные по ходу движения или в противоположную сторону.

Такими внешними силами, действующими на механическую систе­му — поезд, являются сила тяги F_K, развиваемая локомотивом, тормоз­ная сила Вт, возникающая при включении тормозов, и силы сопротив­ления движению W, к которым относят все остальные внешние силы.

Силу тяги и тормозные силы называют управляемыми, так как их может регулировать машинист. На силы сопротивления движению маши­нист воздействовать не может, поэтому их называют неуправляемыми.

Сила тяги направлена по движению поезда, тормозная сила дей­ствует в противоположном направлении. Силы сопротивления, как правило, также действуют против движения. Исключение составляет случай движения по спуску, который будет более подробно рассмот­рен в соответствующем разделе.

По законам механики несколько сил, действующих на точку или механическую систему, можно заменить одной равнодействующей си­лой, которую в теории тяги поездов называют ускоряющей силой Fу :

Fy = F_K —W — Вт. (1.1)

Одновременно три составляющие ускоряющей силы на поезд не действуют, так как обычно не имеет смысла тянуть локомотивом за­торможенный поезд. В зависимости от того, какие силы действуют в данный момент на поезд, различают следующие режимы движения:

режим тяги, когда действуют сила тяги Fк и силы сопротивления движению W: Fу = Fк - W;

режим выбега при отсутствии сил тяги и торможения, когда на поезд действуют только силы сопротивления движению: Fу= — W;

режим торможения, когда к силам сопротивления движению при­бавляется тормозная сила Вт: Fy = - (W + В_т).

Ускоряющую силу, имеющую отрицательное значение, называют замедляющей силой.

Для упрощения расчетов удобнее использовать удельные значения сил, равные силам в ньютонах, отнесенным к весу поезда в килоньюто­нах. Вес поезда в международной системе единиц (СИ) определяют как произведение массы т, в тоннах, на ускорение под действием силы тяжести g = 9,81 м/с². Удельная сила тяги f_к , удельные силы сопротив­ления движению w, удельная тормозная сила b_Т и удельная ускоряю­щая сила f_у (Н/кН) рассчитываются по следующим формулам: ²

(1.2)

Разделив в уравнении (1.1) левую и правую части на вес поезда, получим, Н/кН:

(1.3)

При изучении влияния действующих сил на движение поезда его пред­ставляют в виде материальной точки, в которой сосредоточена вся его масса. Такая замена упрощает решение задач, связанных с характером движения поезда, не вносит большую погрешность в расчеты. В том же случае, когда рассматривают силы поезда как механической системы, а не материальной точки, все перечисленные силы относят к ободам колес­ных пар и прикладывают в точке касания колес с рельсами.