Un pic din teoria mișcării trenului
Teoria mișcării trenului este o parte integrantă a științei aplicate a tracțiunii trenurilor, care studiază problemele legate de traficul feroviar și de activitatea locomotivelor. Pentru o înțelegere mai clară a funcționării unei locomotive electrice, este necesar să se cunoască principalele puncte ale acestei teorii.
În primul rând, ia în considerare principalele forțe care acționează asupra trenului în timpul deplasării - l tracțiune F, rezistența la mișcare W și B. forței de frânare Șoferul poate schimba de tracțiune și forța de frânare; rezistența la mișcare nu poate fi controlată.
Cum se formează aceste forțe, de care depind?
Am spus deja că fiecare pereche de roți mobile dintr-o locomotivă electrică are un motor de tracțiune separat, care este conectat la el printr-un reductor de viteze (figura 3, a). Roata dințată mică a reductorului este montată pe arborele motorului de tracțiune, iar angrenajul mare este montat pe axa perechii de roți. Raportul dintre numărul de dinți ai unei roți mari și numărul de dinți al unei unelte mici se numește raportul de transmisie i. Dacă utilizați un motor de tracțiune, un cuplu este creat pe arborele său. Viteza de rotație a perechii de roți va fi de o dată mai mică decât viteza de rotație a arborelui motorului, dar cuplul este în mod corespunzător i ori mai mare (dacă eficiența trenului de viteză nu este luată în considerare).
Fig. 3. Formarea forței de tracțiune (a) și forța de frânare (b)
Luați în considerare condițiile necesare pentru a începe deplasarea locomotivei electrice.
Dacă roțile locomotivei electrice nu au atins șinele, atunci după pornirea motoarelor de tracțiune, acestea s-ar roti, de exemplu, în sensul acelor de ceasornic (vezi Figura 3). Dar, deoarece roțile locomotivei sunt în contact cu șinele, atunci când axele momentelor rotative M sunt transferate între suprafețele roților și șinelor, există o forță coezivă.
De altfel, observăm că inițial, când s-au născut căile ferate, ei au pus la îndoială posibilitatea de a crea forța necesară de tracțiune pentru profilele de roată și șină convenționale. De aceea, au existat încercări de a crea o roată între roțile de locomotivă și șine. A fost construită chiar locomotivă, care se deplasa pe șine cu ajutorul unor dispozitive speciale, respinsă alternativ din calea. Din fericire, aceste îndoieli nu erau justificate.
Forța de aderență pe suprafața fiecărei roți (bandaj) Fb este îndreptată spre partea opusă rotirii acesteia din urmă și pe șinele Fp - către rotația bandajului.
Amploarea lui Fb este forța de reacție a șinelor sau forța externă care determină deplasarea locomotivei electrice. Această forță este reactivă; valoarea sa absolută variază în funcție de momentul aplicat M.
La punctul de contact cu roțile de cale ferată, există două puncte, unul din care face parte giulgiu Ab. iar celălalt la calea ferată. La o locomotivă electrică, în picioare, aceste puncte se îmbină într-una. Dacă în procesul de transfer al cuplului roții au fost obținute puncte Ab cu privire la deplasarea orizontală AP, apoi următorul moment cu AP va fi, în banda de punct de contact turn Bb. Vb, etc.
Prezența unei viteze orizontale reciproce a punctelor Ab și Ap se numește box, în urma căreia locomotiva nu primește o viteză de translație sau se schimbă drastic atunci când locomotiva electrică se mișcă împreună cu compoziția.
În cazul în care punctele Ap și Ab nu au o viteză orizontală reciprocă, în fiecare moment de timp, aceștia pierd contactul, dar vor apărea simultan noi contacte ale următoarelor puncte: Bb cu Br. Bb cu Bp și așa mai departe.
Punctul de contact al roții și al șinei este centrul de rotație instantaneu. Este evident că viteza cu care centrul de rotație instantaneu se mișcă de-a lungul șinelor este egală cu viteza de translație a locomotivei.
Pentru a implementa mișcarea unei locomotive electrice, este necesar ca forța de aderență la punctul de contact al roții și al șinei Fb. egală, dar opusă în direcția forței Fp. ar avea o valoare care să nu depășească o valoare limită. Înainte de atingerea ei, forța Fb creează cuplul său reactiv Fb R, care, prin starea de echilibru, trebuie să fie egal cu cuplul efectiv Fb R = M.
Se constată că forța de aderență este direct proporțională cu forța de presiune - sarcina de la toate roțile mobile pe șine. Această sarcină se numește greutatea de cuplare a locomotivei.
Pentru a calcula forța maximă de tracțiune pe care o locomotivă o poate dezvolta fără a depăși forța ambreiajului, pe lângă greutatea cuplajului, este de asemenea necesar să cunoaștem coeficientul de aderență fizic. Înmulțind greutatea de cuplare a locomotivei cu acest coeficient, determinați forța de tracțiune. În consecință, coeficientul de aderență fizică este coeficientul de proporționalitate între greutatea cuplării și cea mai mare forță de tracțiune.
Lucrarea multor oameni de știință și practicieni este dedicată studierii problemei utilizării maxime a forței de tracțiune a roților cu șine. În cele din urmă, nu a fost rezolvată până în prezent.
Factorul de cuplare fizică depinde și de construcția electrice - dispozitive de suspendare primăvară, circuite care încorporează motoare de tracțiune, amplasarea lor, tipul de starea cale de curent (deformată mai multe șine sau inflexiuni pat de balast, este mai mic factorul de utilizare aderență) și alte cauze. Care este efectul acestor motive pentru punerea în aplicare a tracțiunii, acesta va fi discutat în secțiunile relevante ale cărții. Coeficientul de aderență este, de asemenea, depinde de viteza trenului: la momentul începerii compoziția lui mai; cu o rată de creștere a coeficientului de aderență crește mai întâi ușor, apoi scade.
După cum se știe, valoarea coeficientului de aderență fizică variază într-un interval larg - de la 0,06 la 0,5.
Datorită faptului că coeficientul de aderență fizic depinde de mulți factori, pentru a determina forța maximă de tracțiune pe care o locomotivă electrică o poate dezvolta fără boxă, utilizați coeficientul de aderență calculat # 968; K. Acest raport este raportul dintre cea mai mare forță de împingere realizată în condiții de funcționare și greutatea de cuplare a locomotivei. Coeficientul de aderență calculat este determinat de formule empirice obținute pe baza numeroaselor studii și deplasări cu experiență, luând în considerare realizările mecanicilor avansați.
În timpul aplicării tracțiunii electrice URSS raportul calculat a fost crescut .18-0.25 pentru DC electric și 0,26 pentru AC electric, t. E. Aproximativ 1,5 ori. Astfel, pentru VL10 electrice, greutate ambreiaj este P = 184 sunt tangente FK forță de tracțiune pentru un coeficient de calcul va
Dacă suprafața șinelor este murdară și coeficientul de aderență este redus, să zicem, la 0,2, atunci forța de tracțiune FK va fi de 36,8 tone. Când se alimentează nisipul, acest coeficient poate crește la 0,33, în timp ce FK = 60,7 tone.
Este foarte important să se asigure că atunci când conducem și conducem cel mai mare coeficient de aderență: cu cât este mai mare, cu atât forța de tracțiune poate fi mai mare pentru locomotiva electrică, cu atât mai mult poate fi păstrată compoziția.
Rezistența la deplasare a trenurilor W are loc din cauza frecarea roților pe șine, frecarea în casetele jurnal, calea de deformare, rezistența aerodinamică, rezistența cauzată de suișuri și coborâșuri, curbate secțiune de cale și m. N. Rezultanta tuturor forțelor de rezistență, de obicei îndreptate împotriva mișcării și numai o foarte abrupte coborârile coincid cu direcția de mișcare.
Rezistența la mișcare este împărțită în principal și suplimentar. Rezistența principală acționează în mod continuu și apare imediat ce trenul începe să se miște; rezistența suplimentară se datorează pantelor drumului, curbele, temperatura exterioară a aerului, vântul puternic, pornind de la locul respectiv.
Calculați componentele individuale ale rezistenței principale la mișcare este foarte dificil. De obicei, se calculează din formule experimentale (empirice) obținute din mai multe studii și teste în condiții diferite. Principala rezistență crește odată cu creșterea vitezei. La viteze mari, prevalează rezistența la aer.
Locomotiva electrică are, de asemenea, o anumită rezistență la mișcarea W ', care este calculată din formulele empirice obținute pentru diferite serii de locomotive. Luând în considerare această circumstanță, pe lângă forța tangențială a tracțiunii de locomotivă electrică, se introduce conceptul de forță de tracțiune pe cuplajul Fn (figura 4); Fn = FK - W "în condiția unei mișcări uniforme, unde W" - rezistența la mișcarea compoziției *. În timpul mișcării accelerată, diferența dintre forța tangențială a tracțiunii și forța de tracțiune a cuplajului crește, deoarece o parte a forței FK ajunge la crearea accelerației locomotivei.
* (Mașinile formate și legate sunt numite trenuri.) Compoziția cu una sau mai multe locomotive care au semnale stabilite este numită tren.)
Fig. 4. forțe care acționează asupra trenului în modul de tracțiune
În conducerea trenului de proces pentru a reduce viteza sau oprire pentru a menține este aplicată constant în pantă de frână de viteză, creând un B. forță de frânare este generată Forța de frânare datorită plăcuței de frână de fricțiune despre roțile bandaje (frânarea mecanică) sau în timpul motoarelor de tracțiune ca generatoare. Ca urmare a presarea plăcuțelor de frână împotriva forței de tubaj K (vezi. Fig. 3b) pe aceasta, o forță de frecare apare T = K K, unde K - coeficientul de frecare. Prin urmare, forța de legare B este formată pe bandaj în punctul de contact cu șina, egală cu forța T. Ambreiajul B este frânarea: împiedică trenul să se deplaseze.
Valoarea maximă a forței de frânare este determinată de aceleași condiții ca forțele de împingere FK. Pentru a evita deplasarea (alunecarea fără rotirea roților de-a lungul șinelor) în timpul frânării, condiția T = # 966; K <Вmах или φК К <φК Р.
Coeficientul de frecare al plăcuțelor de frână de pe bandaj depinde de viteza de mișcare, de presarea specifică a plăcuțelor de pe roată și de materialul acestora. Acest coeficient scade odată cu creșterea vitezei și presarea specifică datorită creșterii temperaturii suprafețelor de frecare. Prin urmare, aplicați o presare pe ambele părți a roților în timpul frânării.
În funcție de forțele aplicate trenului, există trei moduri de deplasare a trenului: forța de tracțiune (mișcarea sub curent), frânarea (fără curent), frânarea.
La momentul de pornire și în timpul deplasării în continuare a trenului sub aplicarea forței de tracțiune de curent FK și rezistență la mișcarea ratei Character trenului W. schimbării versus timp pe un teren de OA (Fig. 5) va fi determinată de diferența W și forțele FK, numită accelerare forță de tracțiune . Cu cât este mai mare această diferență, cu atât este mai mare accelerarea trenului. Rezistența la mișcare, așa cum am menționat deja, este o variabilă care depinde de viteză. Cu viteza crescândă, crește. Prin urmare, dacă forța de tracțiune este neschimbată, atunci forța de tracțiune acceleratoare va scădea. După un anumit punct 0, forța de tracțiune scade ușor. Apare momentul în care FK = W și trenul sub curent se va deplasa la o viteză constantă (secțiunea curbei AB).
Fig. 5. Curba de schimbare a vitezei atunci când trenul se deplasează pe pistă
În plus, șoferul poate opri motoarele, adică poate alerga pe coastă (secțiunea BV). În acest caz, numai forța de rezistență la mișcare W acționează asupra trenului, reducându-și viteza, dacă trenul nu se mișcă de-a lungul unei coborâri abrupte. De la punctul B la punctul F, două forțe acționează asupra trenului - rezistența la deplasarea W și forța de frânare B, viteza trenului scade. Suma forțelor B și W este o forță de întârziere. Este posibil și un astfel de caz de mișcare, când trenul se deplasează de-a lungul unei coborâri abrupte, iar operatorul folosește forța de frânare pentru a menține o viteză admisă constantă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: