Сила сцепления колеса с рельсом
Тема 1. Основы теории торможения
Назначение тормозов
Тормоза подвижного состава предназначены для регулирования скорости движения, остановки поезда и удержания подвижного состава на месте.
Устройства, применяемые на подвижном составе для создания искусственного сопротивления движению, называются тормозами, а силы, создающие искусственное сопротивление движению - тормозными силами.
Способы создания тормозных сил
Фрикционный способ. Сила сопротивления движению создается за счет трения тормозных колодок о поверхность катания колес подвижного состава или специальных накладок о поверхность тормозных дисков. В этих случаях кинетическая энергия поезда преобразуется в теплоту, нагревающую трущиеся детали и рассеиваемую в окружающую среду. Фрикционный тормоз наиболее эффективен в зоне малых скоростей.
Динамический способ торможения заключается в отсутствии прямого контакта движущихся и не движущихся поверхностей подвижного состава или подвижного состава и рельса. Торможение происходит:
- за счет взаимодействия электромагнитных полей при рекуперативном, реостатном и вихретоковом торможении;
- за счет сопротивления жидкости на тепловозах, рельсовых автобусах и других самостоятельных подвижных единицах с гидропередачей;
- за счет увеличения воздушного сопротивления движению созданием дополнительной турбулентности потока воздуха, обтекающего движущийся поезд на высокоскоростном подвижном составе при скоростях движения более 270 км/ч. Это достигается изменением формы движущегося подвижного состава и увеличением площади его поперечного сечения.
|
|
|
Динамический тормоз наиболее эффективен в зоне высоких скоростей..
Магниторельсовый способ осуществляется прижатием тормозного башмака к рельсу механически и одновременно электромагнитным полем, за счет чего создается сила трения башмака о рельс. Это смесь фрикционного и динамического тормоза, которая используется на высокоскоростном подвижном составе для экстренного торможения.
Тормозная сила
Тормозная сила фрикционного тормоза – это реакция рельса при торможении, направленная навстречу движению поезда, пытающаяся его остановить. Чем сильнее пытаемся замедлить поезд, тем больше возникают усилия реакции в месте контакта колеса с рельсом, а значит больше тормозная сила.
Величина тормозной силы 
, возникающей на одной колесной паре при торможении, равна силе трения Fтр, которая возникает под всеми прижимающимися к поверхностям катания обеих колес колодками (или под прижимающимися к тормозным дискам накладками). Сила трения – это сумма сил, возникающих в месте соприкосновения двух тел и препятствующие их относительному перемещению.
|
|
|
Силы трения образуются из-за деформации поверхностей двух соприкасающихся тел, наличия шероховатостей на этих поверхностях и возникающими силами молекулярного сцепления между ними (диффузия).
Сила трения Fтр между поверхностью катания колеса и колодкой оказывается в несколько раз меньше силы К нажатия колодки на колесо.
Коэффициент трения – это величина, которая показывает, какую величину составляет сила трения, а соответственно и тормозная сила от силы прижатия тормозных колодок (накладок).
Величина тормозной силы Вт зависит:
, где
К – сила прижатия колодок (накладок) к колесу, тс;
S – площадь трения поверхностей, м2 (чем больше количество и площадь прилегания тормозных колодок (накладок), тем больше тормозная сила);
– коэффициент трения.
Коэффициент трения зависит от следующих факторов:
- от материала поверхностей (композитный материал имеет больший коэффициент трения относительно чугунного);
- от чистоты поверхности трущихся поверхностей (загрязненная поверхность снижает коэффициент трения);
|
|
|
- от погодных условий (попадание снега или обледенение снижают коэффициент трения);
- от скорости вращения колесных пар (чем выше скорость, тем ниже коэффициент трения);
- от нагрева поверхностей трения (нагретая композиционная тормозная колодка тормозит лучше чем холодная, но перегрев поверхности катания колеса или чугунных колодок резко снижает коэффициент трения).
где:
К - сила нажатия колодки на колесо;
Fтр – сила трения;
В – сила, стремящаяся сдвинуть рельс по ходу движения поезда;
Вт – тормозная сила, реакция рельса в точке контакта колеса с рельсом на силу В;
Тормозная сила электродинамического тормоза зависит:
- от магнитного потока полюсов (Ф), который регулируется системой управления локомотива;
- от скорости движения.
Чем больше магнитный поток и чем выше скорость движения, тем эффективнее электродинамический тормоз.
Сила сцепления колеса с рельсом
Сила сцепления возникает в месте контакта колеса с рельсом. Фактически, – это величина, которая показывает, какую максимальную силу (тс) можно приложить к заторможенной колесной паре в продольном направлении поезда, чтобы она не начала проскальзывать по рельсу.
|
|
|
Качение колеса по рельсу без проскальзывания происходит при условии, что сила сцепления Вс больше силы тяги или тормозной силы, действующей со стороны рельса на колесо в точке их контакта. Сила сцепления вычисляется по формуле:
Bc = qψк,
где: q - осевая нагрузка, тс/см2;
ψк - коэффициент сцепления между колесом и рельсом.
Коэффициент сцепления – это величина, которая показывает, какую часть от нагрузки колеса на рельс составляет сила сцепления колеса с рельсом.
Коэффициент сцепления зависит:
- от осевой нагрузки q(при увеличении нагрузки на ось коффициент увеличивается);
- от материала, из которого изготовлены колеса и рельсы;
- от состояния поверхностей (при грязных уменьшается);
- от погодных условий (при росе, измороси, обледенении, слабом дожде резко коэффициент резко уменьшается);
- от скорости движения (при большей скорости уменьшается);
- от продолжительности торможения (уменьшается из-за нагрева поверхности катания колеса);
Коэффициент сцепления может изменяться в широких пределах (от 0,04 до 0,33).
Наиболее неблагоприятное сцепление имеет место при моросящем дожде, образовании на рельсах инея или при загрязнении рельсов перевозимыми нефтепродуктами, смазочными материалами, торфяной пылью. Простым и эффективным способом повышения коэффициента сцепления является подача песка под колесные пары.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 3087; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!