Тяга поездов: Учебное пособие. Часть 1, страница 15

У локомотивов со статически неопределимой системой рессорного подвешивания особо необходимо выравнивать нагрузки между колес­ными парами вследствие того, что нормальная составляющая нагруз­ки может изменяться на 40—50 % при колебаниях обрессоренной мас­сы локомотива и повышенном трении в буксовом вырезе. Для повыше­ния точности развески в локомотивных депо должны быть современ­ные электронные весы.

Неровности и неравноупругость пути являются основными причи­нами вертикальных колебаний обрессоренной массы локомотива. Сис­тема рессорного подвешивания, жесткость пружин и рессор, связи те­лежек с кузовом и между собой оказывают влияние на разгруз колес­ных пар. Колебания обрессоренной массы вызывают знакопеременные изменения нагрузок колесных пар вследствие упругости рессор и тре^ ния в буксовых вырезах челюстных тележек, что часто является при­чиной прерывистого боксования. Применение пневморессор у электро-

36

возов улучшает вертикальную динамику: виброускорения кузова сни­зились в 1,6—2,5 раза, а тележек — в 1,4—1,6 раза.

По данным швейцарских, французских и югославских железных дорог применение группового привода повышает коэффициент сцепле­ния от 10 до 35 %. В результате колебаний обрессоренных масс раз-груз колеса может достигать 50—60 кН, а от ударов на рельсовых сты­ках — до 70 кН. Установлено, что при скорости 80 км/ч разгруз колес­ных пар достигает 40% статической нагрузки. При высоких скоро­стях движения сокращается продолжительность контакта колес и рель­сов, возрастают разгруз и относительная скорость скольжения колес­ных пар, что может служить причиной возникновения боксования. В процессе боксования еще более возрастает относительная скорость скольжения, снижается коэффициент трения скольжения, все большая часть механической энергии расходуется на ускорение вращающихся масс, что приводит к опасному разносному боксованию.

При групповом приводе колесные пары механически спарены и воз­никшее боксование одной колесной пары гасится их общей маховой мас­сой. На сцепление оказывает влияние и величина тангенциальных сил сдвига. Эти силы зависят от мощности локомотива, свойств электриче­ской передачи жесткости тяговой характеристики, типа привода колес­ных пар, продольной динамики поезда, состояния поверхностей колес и рельсов. В процессе движения продольные силы могут изменяться вследствие изменения сопротивления движению поезда, ступенчатого переключения контроллера машиниста, автоматического изменения ступеней ослабления возбуждения, изменения схемы соединения тяго­вых двигателей.

При трогании с места и разгоне поезда колебания касательной силы тяги достигают 20 %, что снижает силу тяги по сцеплению не менее чем на 10 %. Ступенчатое изменение возбуждения тяговых двигателей сопровождается колебаниями силы тяги в пределах от 15 до 30 %. При нарушении синхронности срабатывания реле переходов тяговые двига­тели могут работать в различных режимах, что приводит к значитель­ной потере силы тяги. В эксплуатации происходят колебания темпера­туры обмоток возбуждения в широком диапазоне (до 150 °С), что почти вдвое изменяет их электрическое сопротивление, от которого зависит сила тяги и скорость движения.

Взаимосвязь способа возбуждения тяговых двигателей и тяговых характеристик локомотива оказывает существенное влияние на сте­пень использования силы тяги по сцеплению. Тяговые характеристики

локомотива оценивают коэффициентом   жесткости:   х      — -=-£ .

Им оценивают степень изменения силы тяги, развиваемой ТЭД в зави­симости от изменения скорости движения: чем круче тяговая характе­ристика тем больше жесткость, тем при меньшей скорости скольже­ния она пересекается с характеристикой сцепления, тем менее вероят­но возникновение боксования. Для предотвращения боксования при

37

разгоне поезда внешняя характеристика тягового генератора имеет крутопадающий участок из-за ограничения пускового тока в пределах, соответствующих ограничению силы тяги по сцеплению. Применение тяговых генераторов с более жесткими по напряжению внешними ха­рактеристиками повышает устойчивость против боксования.

Жесткость сцепления х — ~г~ • гДе 'Ф — коэффи­циент сцепления. Она характеризует интенсивность изменения коэф­фициента сцепления от скорости скольжения колес.

Для повышения устойчивости против боксования жесткость тяго­вых характеристик должна превышать жесткость характеристик сцеп­ления.

Характеристики тяговых электродвигателей зависят от способа воз­буждения. При последовательном возбуждении ТЭД имеют мягкие ха­рактеристики, а при независимом — жесткие.

Для сравнения на рис. 2.5 приведены тяговые характеристики локо­мотивов с ТЭД последовательного (кривая 1) и независимого (кривая 2) возбуждения.

Предположим, что оба локомотива двигались в одинаковом режиме (точка а) по чистым рельсам и имели одинаковую зависимость силы тяги по сцеплению 3. Затем они въехали на загрязненные рельсы и си­ла тяги по сцеплению снизилась (кривая 4). Равновесие сил тяги и сцепления будет нарушено и устойчивое движение возникнет только в точке б при двигателях последовательного возбуждения и в точке в при двигателях независимого возбуждения. Для устойчивого движения при мягких характеристиках скорость движения снизилась на величи­ну Дип, значительно большую, чем Аи„ при жестких. Снижение силы тяги при мягких характеристиках AFKn также намного больше, чем AFmi при жестких. Следовательно, для прекращения боксования локо­мотива с жесткими характеристиками требуется снижать силу тяги

меньше, а поэтому они обладают большей устойчивостью против боксования и способны реализо­вать силу тяги по сцеплению на 10—15 % больше по сравнению с локомотивами с мягкими тяго­выми характеристиками. Однако разброс тяговых характеристик двигателей независимого возбуж­дения может быть причиной ра­боты некоторых ТЭД в тяговом, а других — в генераторном режиме. Во избежание этого применяют различные способы автоматическо­го выравнивания нагрузок парал­лельных цепей таких двигателей.