Дополнительное сопротивление при трогании с места
Электрическая тяга на ГЭТе.
Электрическая тяга- такой вид тяги, когда движение подвижного состава осуществляется при помощи электрического привода-тяговых электродвигателей.
По способу передачи энергии к тяговым электродвигателям виды тяги можно подразделить на три группы:
I — электрическая тяга с передачей энергии от внешнего источника энергии — электростанции;
II — автономная электрическая тяга — источник энергии установлен на самом подвижном составе; III — комбинированная электрическая тяга — сочетание двух первых групп.
Первая группа в свою очередь подразделяется на три вида: контактный, бесконтактный и кабельный.
Вторую группу можно подразделить на различные виды по признаку первичного источника энергии (например, тепловой двигатель, химическая аккумуляторная батарея, гальваническая батарея
В городах электрический транспорт представлен следующими видами: трамвай, троллейбус, метрополитен.
Трамвай — вид городского рельсового транспорта с электрической тягой, получающий электроэнергию от контактной сети. При этом рельсовый путь является частью тяговой сети, так как по нему электрический ток возвращается к тяговым подстанциям по отсасывающим линиям.
Троллейбус- электрического транспорт, предназначенный для движения по дорогам общего пользования. Контактная сеть троллейбуса в отличие от трамвайной имеет два провода. По одному электроэнергия подается от тяговой подстанции к подвижному составу, по-другому возвращается к подстанции. Устройство токоприемника троллейбуса, состоящее из двух штанг, позволяет троллейбусу отклоняться от оси контактной подвески для объезда возможных препятствий. Тяговые электродвигатель находится
|
|
|
2. Виды движения ПС ГЭТ
Различают три основных режима движения поезда:
· режим тяги (движение под током)- приложена сила тяги, развиваемая тяговыми электродвигателями.
· режим выбега (движение без тока) – в режиме выбега тяговые двигатели отключаются от источника питания и поезд движется по инерции за счет накопленной кинетической или потенциальной энергии под действием сил сопротивления движению.
· режим торможения. - действуют направленная против движения поезда тормозная сила и силы сопротивления.
3. Реализация силы тяги колесом
Сила тяги реализуется движущими колесными парами трамвайного вагона или движущими колесами троллейбуса. На рассматриваемых нами типах подвижного состава, передача происходит вращающих или тормозных моментов от тяговых электродвигателей или тормозных устройств на колеса, образование движущей силы тяги или тормозной силы как внешних сил происходит через сцепление колес с поверхностью дороги. При этом возникают силы сцепления.
|
|
|
За счет сцепления колеса и поверхности дороги возникает необходимый упор, отталкиваясь от которого, колесо начинает движение.
В результате возникновения в опорной точке А колеса на поверхности дороги внешней силы Fсц (см. рис. 2.1), направленной по касательной к окружности колеса, мгновенный центр его вращения непрерывно перемещается вдоль пути, а геометрический центр О, т.е. ось колеса, получает поступательную скорость v. Следовательно, внешняя по отношению к колесу сила сцепления Fcц, направленная по движению, является силой тяги. Она численно равна силе Fк, действующей в точке А и обусловленной вращающим моментом тягового двигателя.
4. Образование тормозной силы.
Электрическое торможение основано на принципе обратимости электрической машины постоянного тока. Поэтому можно использовать тяговый двигатель в качестве генератора, а генераторный режим — в качестве тормозного.
Колесные пары вагона, движущегося по инерции, приводят во вращение якоря двигателей, которые при этом работают в качестве генераторов и преобразуют кинетическую энергию поезда в электрическую.
|
|
|
Моменты, требующиеся для вращения якорей, реализуются на ободе колеса в виде тормозной силы.
Электрическая энергия может быть поглощена в реостатах или отдана обратно в контактную сеть.
Первый вид торможения называется реостатным, а второй — рекуперативным. Кроме того, электрическое торможение может быть осуществлено и как реверсивное. При реверсивном торможении двигатели переключаются на обратный ход, вследствие чего изменяется направление их момента: вместо тягового он становится тормозным.
5. Силы сопротивления и учет.
При движении поезда возникают силы трения в его элементах, между колесами поезда и рельсами или путем, между наружными поверхностями подвижного состава и окружающим воздухом.
При движении на подъеме или уклоне особое значение приобретает составляющая силы тяжести.
Все эти силы представляют собой силы сопротивления движению поезда. Результирующая сил сопротивления движению действует против направления движения поезда. На крутых спусках она может принимать отрицательное значение, т.е. совпадать с направлением движения.
На преодоление сил сопротивления затрачивается работа, совершаемая тяговыми двигателями. Силы сопротивления приложены в разных точках подвижного состава, зависят от скорости и месторасположения поезда, от его конструкции и верхнего строения пути, профиля и плана пути, от внешних условий. – (проекции внешних не управляемых водителем сил на направление, противоположное движению поезда)
|
|
|
6. Полное сопротивление.
Под полным сопротивление движению понимают эквивалентную силу, приведенную к ободу колес, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как и на преодоление всех сил, противодействующих движению.
Энергия, которая затрачивается на преодоление сил сопротивления, связанных с разными видами трения, невозвратима, так как тратится на истирание пути и деталей подвижного состава, превращается в теплоту, рассеиваемую в окружающей среде.
Энергия, которая затрачивается на преодоление подъемов, может быть возвращена, так как поезд в этом случае накапливает потенциальную энергию, которую можно использовать на последующих участках пути или при движении в обратную сторону.
Полное сопротивление движению поезда делят на следующие составляющие:
1) основное сопротивление движению W o, которое обусловлено внутренним трением в подвижном составе, сопротивлением взаимодействия подвижного состава и пути на прямом и горизонтальном участках и сопротивлением от взаимодействия подвижного состава и воздуха (при отсутствии ветра);
2) сопротивление движению от уклонов Wi
3) сопротивление движению поезда на кривых участках пути Wкр,
4) дополнительное сопротивление Wд.
5) Таким образом, полное сопротивление движению W, Н, представляют в виде следующей суммы: W= Wo+ Wi+ Wкр+ Wд.
7. Основное сопротивление движению.
К основному сопротивлению W0 отнесены все составляющие сопротивления, действующие в течение всего периода движения поезда, независимо от того, на каком участке пути он находится.
Основное сопротивление движению W0 подразделяется на три вида (см. табл. 3):
1) внутреннее сопротивление подвижного состава WI, составляющие сопротивления этого вида зависят от конструкции и состояния электропривода и букс или подшипников полуосей;
2) сопротивление от взаимодействия подвижного состава и пути WII — внешнее сопротивление подвижного состава, зависящее от конструкции и состояния ходовых частей вагона или троллейбуса и рельсового пути или дороги;
3) сопротивление от взаимодействия подвижного состава и воздушной среды WIII — к нему следует отнести сопротивление воздуха на открытой трассе при тихой погоде (при отсутствии ветра) для наземного транспорта и сопротивление воздуха на закрытой трассе (в тоннеле) для метрополитена.
Сопротивление движению, отнесенное к 1 кн веса поезда, называют удельным сопротивлением движению и измеряют в ньютонах на килоньютон (н/кн).
Определение основного сопротивления движению аналитическим путем очень сложно и весьма неточно.
Поэтому пользуются эмпирическими формулами, на основное сопротивление движению транспорта оказывают два фактора: скорость движения и сила нажатия колеса на поверхность дороги. Для практических расчетов основного удельного сопротивления движению, Н/кН, применяют эмпирические формулы вида
· Wо = а + bv + c v ^2, а, b, с — постоянные числовые коэффициенты, получаемые опытным путем и отражающие влияние различных факторов величину основного сопротивления движению; v — скорость движения, км/ч.
· Коэффициенты, а и b характеризуют силы трения, определяемые конструкцией подвижного состава, коэффициент с — сопротивление воздушной среды. Каждому типу подвижного состава соответствуют свои значения коэффициентов, а, b и с.
8. Сопротивление движению в режиме тяги, выбега и торможения
К внешним силам, действующим на поезд, относятся:
- касательная сила тяги Fк, создаваемая локомотивом во взаимодействии с рельсами и приложенная к ободам ведущих колес;
- тормозная сила Вт, создаваемая тормозными средствами поезда во взаимодействии с рельсами и приложенная к ободам тормозных колес;
- силы сопротивления движению W - все остальные внешние силы, приведенные к ободам колес подвижного состава.
Силу тяги и тормозные силы называют управляемыми, т.к. их можно регулировать. На силы сопротивления движению воздействовать нельзя, 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.
По законам механики несколько сил, действующих на точку или механическую систему,можно заменить одной силой, которую в теории тяги поездов называют ускоряющей Fу или равнодействующей Fд силой:
· Fy = Fд = Fк - W - Bт.
Одновременно три составляющие равнодействующей силы на поезд не действуют, т.к. в один и тот же момент времени не имеет смысла тратить топливо (электроэнергию) на реализацию силы тяги локомотивом и использовать тормозную систему локомотива или вагонов. 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
1) W: Fд = Fк - W;
- режим выбега (холостого хода), когда на поезд действуют только силы сопротивления движению
2): Fд = -W,
3) - режим торможения, когда к силам сопротивления движению прибавляется тормозная сила
Вт: Fд = - (W + Вт).
Равнодействующие силу, имеющую отрицательное значение, иногда называют замедляющей силой.
Новыми единицами в соответствии с международной системой единиц (СИ) - ньютон (Н = кг * м/с2) и килоньютон (кН). Перевод значений силы из одной системы единиц в другую выполняется по следующему соотношению:
1 кгс = 1 кг * g = 9.81 Н
9. Сопротивление движению от кривой
Сопротивление от кривой вызывается следующими факторами:
а) центробежной силой, которая прижимает гребни колес к наружному рельсу;
б) продольным и поперечным проскальзыванием колес, которое возникает вследствие неравных путей катания внутренних и наружных колес;
в) увеличением трения между частями кузова и тележек при повороте в момент входа и выхода из кривой.
Величина дополнительного сопротивления от кривой зависит от радиуса кривой, ширины колеи, вида подвижного состава, скорости движения, состояния пути, степени возвышения наружного рельса, степени износа колесных пар и их разбегов.
Из-за большого числа факторов и сложных зависимостей сил сопротивления движению дополнительное удельное сопротивление от кривых wr на эксплуатируемых железных дорогах определяют по эмпирическим формулам в зависимости только от радиуса
, (3.17)
где R – радиус кривой, м; a – центральный угол кривой, град; Sкр – длина кривой, м (рис.3.2).
10. Дополнительное сопротивление движению.
| Дополнительные сопротивления это - |
К силам дополнительного сопротивления движению W' относят силы сопротивления, возникающие
· от уклонов,
· при движении в кривых участках пути,
· трогании с места;
· возникающие при низких температурах наружного воздуха, действие встречного или бокового ветра.
Дополнительное сопротивление от уклонов. Эта сила создается составляющей веса поезда, действующей на подъеме против движения поезда, а на спусках — по направлению движения.
Крутизна подъема определяется углом α. На железнодорожном транспорте крутизну подъемов i измеряют в тысячных долях (‰), равных отношению высоты подъема ВС к его длине АВ, умноженному на 1000.
Дополнительное сопротивление при движении поезда в кривой.
При движении поезда в кривых участках пути колеса гребнем прижимаются к наружному рельсу. Сила реакции рельса вынуждает поезд двигаться криволинейно. Между гребнями колес и боковой поверхностью головки рельса возникает трение. При движении в кривых увеличивается также проскальзывание колес из-за разной длины наружного и внутреннего рельсов, несмотря на конический профиль рабочих поверхностей колес. При входе в кривые и выходе из них или при изменении радиуса кривой тележки поворачиваются относительно кузова, появляется трение в опорах и боковых скользунах.
Дополнительное сопротивление при трогании с места
Силы трения в подшипниках при трогании поезда оказываются выше, чем при движении. В меньшей степени на сопротивление движению при трогании влияют: повышенное трение качения колеса из-за больших деформаций колес и рельсов при стоянке по сравнению с деформациями при качении колес, Силы удельного сопротивления при трогании состава (основного и Дополнительного) определяют по эмпирическим формулам
Дополнительное сопротивление движению при низких температурах окружающего воздуха. При низких температурах возрастает вязкость смазки. Следовательно, повышаются коэффициенты трения в буксовых и моторно-осевых подшипниках и передаче подвижного состава, что приводит к увеличению сил сопротивления движению. Возрастает также и сопротивление воздушной среды вследствие повышения плотности воздуха при пониженных температурах.
Дополнительное сопротивление движению от ветра. Ветер изменяет силы сопротивления движению воздушной среды. При встречном ветре они возрастают за счет увеличения относительной скорости воздушного потока, которая равна сумме скоростей поезда и встречного ветра. Под действием бокового ветра подвижной состав смещается в сторону и возникает трение гребней колесных пар о боковую поверхность рельса подобно тому, что происходит при проследовании кривого участка пути. Попутный ветер уменьшает силы сопротивления движению поезда. Увеличение основного удельного сопротивления движению поезда от действия встречного и бокового ветра Wm учитывают коэффициентом к/ на который умножают основное удельное сопротивление движению поезда.
11. Пути уменьшения сопротивлению движения
Все способы уменьшения сопротивления движению можно разделить на две основные группы: конструктивные и эксплутационные.
К конструктивным относят:
· Уменьшение массы тары подвижного состава;
· Увеличение радиуса кривых, создание бесстыковых путей.
К эксплутационным относят:
· Надлежащее содержание верхнего строения путей
· Систематическое регулирование тормозов
· Своевременное добавление смазки в подшипники
· Смазывание реборд рельсов на кривых участках пути
· Сокращение времени стоянок с целью облегчения условий трогания ПС
12. Методы определения основного сопротивления движению.
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 201; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!