WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 41 |

Наибольшее значение скорости упругого скольжения частиц материалов бандажа и рельса, определяющее значение коэффициента сцепления в момент начала боксования, составляет 0,5-1,0% скорости поступательного движения колеса.

В процессе движения локомотив преодолевает силу сопротивления движению. Для поезда эта сила равна сумме сил сопротивления движению электровоза и состава. Эта сила является нерегулируемой: машинист не может изменять ее по своему усмотрению. Чем тяжелее состав, тем больше его сопротивление движению. Обычно оно во много раз больше сопротивления движению электровоза.

Сила сопротивления движению зависит от конструкции и состояния подвижного состава, верхнего строения пути, профиля и плана пути, скорости движения, силы и направления ветра. Так как природа этих сил различна, то сопротивление движению принято условно делить на две составляющие: одну, зависящую от типа подвижного состава и скорости его движения, и другую, зависящую только от плана и профиля пути, а также особых условий движения. Первую составляющую называют основным сопротивлением движению W0, вторую - дополнительным Wд.

Основное сопротивление движению представляет собой сопротивление движению подвижного состава данного типа на прямолинейном и горизонтальном пути при любой скорости движения, в том числе и при скорости, равной нулю. Оно обусловлено прежде всего трением в подшипниках и других узлах подвижного состава, трением качения колес по рельсам, колебаниями подвижного состава и пути, проскальзыванием колес по рельсам из-за разницы их диаметров, аэродинамикой, а также деформациями пути и ударами на стыках.

Энергия, затраченная на преодоление сил трения, невозвратима: она расходуется на истирание деталей подвижного состава и пути и, превращаясь в тепло, рассеивается в окружающую среду. Энергия, израсходованная на преодоление подъемов, может быть частично, а в некоторых случаях и полностью возвращена в контактную сеть в процессе рекуперации при движении поезда по спускам. Частично или полностью эта энергия будет возвращена в сеть, зависит в каждом конкретном случае от длины и крутизны спуска, массы и скорости движения поезда, его сопротивления движению и т.д.

Существенной составляющей основного сопротивления движению является сопротивление воздушной среды. При существующих скоростях движения оно возрастает пропорционально произведению квадрата скорости движения и площади поперечного сечения тела, - например подвижного состава.

Поэтому головным (и последним) вагонам скоростных поездов, а также локомотивам придают обтекаемую форму. Аэродинамические испытания моделей моторных вагонов показали, что если воздушное сопротивление головного вагона принять за 100%, то сопротивление промежуточных вагонов составит примерно 20% и хвостового вагона 30-35% - оно выше из-за завихрений воздушного потока, возникающих за последним вагоном поезда. Эти данные относят к электропоездам составностью 10 – вагонов.

Зависимости других составляющих силы сопротивления от скорости движения также оказываются сложными. Одни из них, например сила трения в подшипниках, при трогании поезда сначала убывают, а потом при определенной скорости движения начинают расти, другие - силы взаимодействия подвижного состава и пути - интенсивно нарастают с увеличением скорости, третьи изменяются несущественно и т. д.

Кроме того, при движении сказывается влияние многих случайных факторов, таких, например, как состояние подвижного состава и пути, степень загрузки вагонов, температура и т.п. К тому же эти случайные факторы различно влияют на разные составляющие сил сопротивления движению. Поэтому установить теоретически зависимость основного сопротивления движению от скорости чрезвычайно трудно: ее определяют опытным путем для подвижного состава каждого типа. Принятые расчетные зависимости приведены в Правилах тяговых расчетов (ПТР – 85).

Вторая составляющая - так называемое дополнительное сопротивление движению (Wд) - определяется профилем и планом пути, радиусом кривых, а также составляющей силы тяжести локомотива, вагонов и поезда в целом, возникающей на уклонах.

Профиль пути - это продольный разрез рельефа местности, на которой расположен путь. Так как рельеф местности обычно пересеченный, т.е. представляет собой сочетание подъемов, спусков и ровных участков, то и профиль пути представляет собой ломаную линию.

Крутизну каждого элемента профиля определяют как отношение разности высот конца и начала данного элемента к его длине. Разность высот h измеряют в метрах, длину - в километрах, тогда i определяют в тысячных долях (1:1000) и обозначают: i, ‰ (рис. 1.11). Уклон i, ‰, означает, что на длине элемента 1 км подъем пути составляет i, м. Если элемент, имеющий уклон i, короче 1 км, то пропорционально уменьшается и фактическая высота подъема пути на нем, и наоборот, если длина элемента больше 1 км, то фактический подъем пути превышает iм. Горизонтальные элементы профиля пути, т.е. не имеющие уклона (i=0 ‰), называют площадками.

Рис. 1.11. Действительный подъём элементов пути при крутизне i, ‰ пропорционален его длине:

h = 9 = 6.В тех местах, где элементы профиля примыкают друг к другу, происходит как бы перелом профиля. На них могут возникнуть большие продольные силы в поезде.

Когда поезд находится на уклоне, то к силам тяги и сопротивления его движению прибавляется еще составляющая Wi, его силы тяжести G;

на крутых уклонах она достаточно велика. Когда поезд движется по подъему, составляющая силы тяжести оказывает дополнительное сопротивление его движению. Она направлена противоположно скорости движения, и поэтому ее обозначают как -Wi. При движении по спуску эта составляющая действует по направлению движения поезда и как бы дополнительно ускоряет его. Поэтому ее обозначают +Wi.

Чем круче спуск, тем больше эта сила и тем больше должна быть тормозная сила, необходимая для остановки поезда, а, следовательно, тем больше тормозной путь. Учитывая тормозные средства грузового поезда, крутизну пути больше 30‰ не допускают.

Поезд испытывает дополнительное сопротивление движению Wкр также при проходе кривых. Набегание колес подвижного состава на наружный рельс, принудительное вписывание тележек подвижного состава в кривые, увеличение трения гребня колес о рельсы под действием центробежной силы, проскальзывание колес в кривой приводят к возрастанию сопротивления движению. Чем меньше радиус кривой, тем больше это дополнительное сопротивление движению. Оно всегда направлено против движения поезда и вызывает увеличение расхода электроэнергии на тягу поездов.

Таким образом, сопротивление движению W - это сумма его составляющих: W=W0+Wд=W0+Wi+Wкр. Для снижения скорости поезда, остановки его и удержания на месте машинист применяет тормоза. Они создают тормозную силу, как бы искусственно увеличивающую сопротивление движению поезда. Машинист может регулировать тормозную силу по своему усмотрению, выбирая ту или иную тормозную позицию.

Существуют системы механического (колодочного и дискового), электрического и электромагнитного торможения.

При колодочном тормозе тормозная сила создается в результате нажатия тормозных колодок на бандажи колес (рис. 1.12). Воздух к тормозным устройствам подается по однопроводной тормозной магистрали, состоящей из трубопровода локомотива и последовательно включенных тормозных трубопроводов каждого вагона. В процессе торможения, которое начинается при установке рукоятки крана машиниста в соответствующее положение, происходит снижение давления в тормозной магистрали.

В результате этого сжатый воздух из запасных резервуаров поступает через воздухораспределители в тормозные цилиндры вагонов. Штоки этих цилиндров приводят в действие тормозную рычажную передачу, и колодки прижимаются к бандажам.

Рис. 1.12. В результате нажатия К колодки на колесо возникает в опорной поверхности колеса на рельсе тормозная сила B=Кк и как реакция рельса - сила сцепления. Коэффициент трения к колодки о колесо снижается с ростом скорости, сила нажатия К определяется давлением в тормозном цилиндре С помощью крана машиниста осуществляется и автоматическое восполнение возможных утечек воздуха из тормозной сети поезда и наполнение запасных резервуаров через воздухораспределители. Благодаря этому тормоз становится неистощимым.

При обрыве поезда или повреждении тормозной магистрали, а также при срабатывании стоп-крана тормоз приходит в действие вследствие снижения давления в тормозной магистрали, из которой в этих случаях воздух выходит в атмосферу. Поэтому такой тормоз является автоматическим.

При механическом торможении происходит неодновременное включение тормозов вагонов в действие по длине состава, т.е. тормозная волна сравнительно медленно (со скоростью около 280 м/с) распространяется вдоль поезда. Из-за этого затягивается торможение поезда. Чтобы тормоза всех вагонов приходили в действие одновременно, применяют систему электропневматического торможения, которая обеспечивает одновременное возбуждение вентилей воздухораспределителей всех вагонов, на которые подается напряжение от крана машиниста по специальным проводам, проложенным вдоль состава.

Для торможения широко применяют чугунные колодки, которые, однако, быстро изнашиваются. Их приходится часто заменять, что вызывает увеличение эксплуатационных расходов.

Ведутся работы по применению для тормозных колодок новых износостойких композиционных материалов, у которых коэффициент трения мало зависит от скорости. Замена чугунных колодок композиционными, износостойкость которых значительно выше, позволяет получить значительную ежегодную экономию чугуна при соответствующем сокращении эксплуатационных расходов.

Коэффициент трения чугунных колодок о бандаж снижается с ростом скорости более резко, чем коэффициент сцепления колес с рельсом. Поэтому в зоне малых скоростей движения (рис. 1.13) может произойти заклинивание колеса - юз, при котором происходит поступательное движение колеса по рельсу без вращения, из-за чего приходится ограничивать силу нажатия колодки на бандаж и применять противоюзные устройства.

Рис.1.13. При малых скоростях движения (левее точки А) возникает опасность юза.

Это объясняется тем, что коэффициент к трения колодки о бандаж (он определяет силу нажатия ее на бандаж) больше коэффициента сцепления к колеса с рельсом, т.е. тормозная сила больше силы сцепления Следует также учитывать, что резкое нарастание тормозной силы, как и ее резкое прекращение, вызывает большие продольные силы в поезде. Они могут привести к выдавливанию вагонов из состава, повреждению крепления грузов и другим нарушениям безопасности движения.

В процессе торможения из-за снижения коэффициента трения тормозная сила уменьшается с ростом скорости движения быстрее, чем растет сопротивление движению поезда. Это является также недостатком тормозов, особенно при чугунных колодках, так как при движении на спусках обусловливает механическую неустойчивость процесса торможения.

Однако эта неустойчивость не является принципиальным препятствием для применения механического торможения на подвижном составе, так как благодаря большой инерции поезда механические неустановившиеся процессы протекают медленно и машинист может повысить тормозную силу при возрастании скорости движения поезда, увеличив нажатие колодок на бандаж, и уменьшить ее при снижении скорости.

Колодочные, пневматические и электропневматические тормоза являются основными на подвижном составе, предназначенном для движения со скоростями до 180 км/ч.

Существуют системы электрического торможения - реостатного, рекуперативного, комбинированного и электромагнитного.

При реостатном торможении э.п.с. должен быть оборудован специальной схемой, позволяющей при переключении тяговых двигателей в генераторный режим часть энергии движущегося поезда в специальных резисторах превращать в тепло, рассеивая его в окружающую среду.

При рекуперативном торможении тяговые двигатели также переключаются по специальной схеме на генераторный режим, а вырабатываемая ими электрическая энергия возвращается в контактную сеть, что значительно повышает технико-экономические показатели электрической тяги.

Максимальная тормозная сила этих видов электрического торможения зависит как от параметров электрооборудования э.п.с., так и от силы сцепления их колес с рельсами, не допуская юза.

Особенность электрического торможения поездов состоит в том, что тормозную силу создает только э.п.с.:

- в грузовом движении только тяговые двигатели электровозов;

- в пассажирском пригородном движении только тяговые двигатели моторных вагонов электропоездов.

В процессе торможения особенно длинных грузовых поездов задние вагоны могут набегать на передние, создавая, особенно на переломах профиля, опасность выдавливания вагонов из состава. При правильном управлении режимом торможения такая опасность практически незначительна и может быть сведена до минимума действиями машиниста.

В системах электромагнитного торможения тормозная сила не зависит от сцепления колес с рельсами. Известны два вида электромагнитных рельсовых тормозов: магниторельсовые и тормоза, в которых используется тормозной эффект от вихревых токов, наводимых в рельсах. Однако на железнодорожном транспорте они применяются редко.

В магниторельсовом тормозе под действием силы электромагнитного притяжения к рельсам притягиваются специальные тормозные башмаки, упруго подвешенные к боковым балкам рамы тележки. Тормозные башмаки имеют обмотки возбуждения: при прохождении по ним тока возникает магнитный поток, охватывающий сердечник башмака и рельс. В результате образуется сила, притягивающая башмаки к рельсам. Поэтому реализуемые тормозные силы не ограничены сцеплением колес с рельсами.

В тормозах, основанных на действии вихревых токов, чтобы обеспечить достаточную эффективность торможения, обмотки тормозных башмаков должны создать сильное магнитное поле в рельсах. На это расходуется электрической энергии во много раз больше, чем в магниторельсовых тормозах. Однако при таких тормозах обеспечивается независимость тормозной силы от состояния поверхностей рельса и бандажа, степени их загрязнения и силы сцепления между ними. Их предназначают для э.п.с. с электрическим торможением, при котором энергия, необходимая для возбуждения катушек тормозных башмаков, генерируется тяговыми двигателями.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.