) Полное сопротивление движению. Основное сопротивление движению

Часть 1.

Теоретическая часть.

1.) Полное сопротивление движению.

Под полным сопротивлением движению понимают эквивалентную силу, приведенную к ободам колес, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как и на преодоление всех действительных сил, противодействующих движению.

Энергия, которая затрачивается на преодоление сил   сопротивления,   связанных   с   различными видами трения, невозвратима, так как тратится на истирание пути и деталей подвижного состава и превращается в тепло, рассеиваемое в окружающую среду. Энергия, которая затрачивается на преодоление подъемов, может быть возвращена, так как подвижной состав в этом случае накапливает потенциальную энергию, которую можно использовать на последующих участках пути или при движении в обратную сторону.

Полное сопротивление движению. Полное сопротивление движению поезда делят на следующие составляющие.

1. Основное сопротивление движению W_o, которое обусловлено внутренним трением в подвижном составе, сопротивлением от взаимодействия подвижного состава и пути на прямом игоризонтальном участках и сопротивлением от  взаимодействия подвижного состава  и  воздуха   (при отсутствии ветра).

2.Сопротивление движению от уклонов W_i.

3.Сопротивление движению поезда от кривых участков W_кр.

4.Дополнительное воздушное сопротивление W_д.

Таким    образом,    полное    сопротивление    движению представляют в виде суммы

W = W₀ + W_i +W_кр +W_д.

Если подвижной состав содержит несколько различных подвижных единиц, то при расчетах полное сопротивление движению представляют в виде суммы сопротивления движению моторных вагонов и сопротивления  движению   прицепных   вагонов   ,  т.   е.

W = +

Такое разделение является условным, так как силы сопротивления движению физически неотделимы и присущи подвижному составу в целом.

Для удобства выполнения тяговых расчетов сопротивление движению выражают в удельных единицах, отнесенных к единице веса, Н/кН:

где mg -  вес подвижного состава.

Основное сопротивление движению

Основное сопротивление движению зависит от многих факторов, поэтому теоретическим путем определить значение основного сопротивления движению очень сложно. Представим его в виде двух составляющих: основного сопротивления движению, обусловленная трением в подшипниках подвижного состава, трением качения и скольжения колес по рельсам или дороге, деформацией пути и сопротивление   воздушной   среды   при   отсутствии   ветра:

W₀ = W_{о тр} +W_{о аэр},

Сопротивление движению от трения.Наиболее существенной является величина W_oтр, состоящая из суммы сопротивления движению от трения в подшипниках подвижного состава, качения и скольжения колес по рельсам или дороге и сопротивление движению от деформации пути:

.

Сопротивление трения в подшипниках.  Силы трения в буксах колесных пар, в подшипниках тяговых электродвигателей и передаточных механизмах зависят от коэффициентов трения и давления между трущимися поверхностями.

В момент трогания подвижного состава сопротивление воздушной среды, сопротивление движению со стороны пути будут равны нулю и все сопротивление движению будет сосредоточено в подшипниках. Особенно существенна эта величина в подшипниках скольжения, так как в состоянии покоя между шейкой и вкладышем отсутствует жидкостная пленка, особенно после длительной стоянки. В этом случае в момент трогания поезда движение шейки в подшипнике скольжения начинается при сухом трении, которому соответствует наибольшее значение коэффициента трения.

Затем, когда шейка оси приходит во вращение, она захватывает смазку. Начинается образование жидкостной пленки между вкладышем и шейкой и появление так называемого масляного клина, что способствует уменьшению коэффициента трения.

Коэффициент трения зависит также от температуры окружающего воздуха. При низкой температуре вязкость смазки увеличивается, что приводит к увеличению коэффициента трения и соответственно сопротивления движению в момент трогания поезда после длительной стоянки. При высокой температуре вязкость смазки уменьшается. Поэтому в зимнее время следует применять менее вязкие смазочные материалы, в летнее время - наоборот.

При  роликовых   подшипниках составляющая сопротивления   от   трения   будет меньше, так  как коэффициент трения роликовых подшипников значительно меньше, чем у подшипников скольжения. Кроме того, при трогании подвижного состава, оборудованного роликовыми подшипниками, не происходит заметного увеличения коэффициента трения и, следовательно, сопротивления движению.

При трогании с места сопротивление от трения в роликовых буксах составляет около 10% соответствующего сопротивления букс со скользящими подшипниками и в меньшей степени зависит от продолжительности стоянки поезда. Это является важным преимуществом роликовых подшипников.