Тщательный анализ факторов, оказывающих влияние на коэффициент сцепления локомотивов с индивидуальным приводом осей, позволил представить этот коэффициент в виде
где– предельный коэффициент сцепления лимитирующей оси локомотива с индивидуальным приводом, отражающий влияние материала и фрикционных свойств поверхностей трения колес и рельсов; – коэффициент использования сцепного веса локомотива, характеризующий степень реализации предельного коэффициента сцепления: –основной коэффициент использования сцепного веса локомотива, учитывающий влияние расхождения характеристик тяговых двигателей, различие диаметров бандажей колесных пар, неравномерность статической развески по осям и колесам локомотива, устойчивое перераспределение вертикальных нагрузок по осям, вызванное реализацией сил тяги и торможения; –динамический коэффициент использования сцепного веса локомотива, характеризующий периодические колебания вертикальных нагрузок и сил тяги по осям локомотива и прерывистое боксование его колес.
Тогда
Коэффициент использования сцепного веса локомотива–величина переменная. Наибольшее значение он имеет при трогании (при скорости, близкой к нулю), когда коэффициент сцепления одной оси достигает 0,40–0,45. С увеличением скорости движения локомотива (при прочих равных условиях) коэффициент использования его сцепного веса уменьшается и наблюдается значительное снижение коэффициента сцепления.
Фрикционные свойства поверхностей трения характеризуются коэффициентом статического трения (коэффициентом трения покоя). Для понимания его сущности и природы воспользуемся современными положениями механико-молекулярной теории трения. Согласно этой теории трение сопровождается комплексом физико-механических процессов, протекающих в тончайших поверхностных слоях контактирующих поверхностей, и поэтому существует весьма сложная зависимость силы и характера трения от состава и строения указанных слоев, а фрикционные связи между контактирующими телами могут иметь как механическое, так и молекулярное происхождение.
Внешнее трение твердых тел нельзя рассматривать изолированно от газовой и жидкой среды, в которой оно протекает, из-за способности твердых тел адсорбировать молекулы окружающих их газов или жидкостей, образующих тонкие пленки на поверхностях трения. Адсорбционные пленки, возникающие на поверхностях трения, препятствуют возникновению поверхностных связей и в значительной степени изменяют характер протекающих процессов.
Особая роль принадлежит тонким, измеряемым десятыми долями микрона пленкам смазочных материалов на поверхностях трения. Влияние таких пленок определяется не внутренним трением смазки, разделяющей два тела, а ее химической активностью, или способностью к проявлению адсорбционного эффекта. При этом большое значение имеют процессы образования в смазке продуктов окисления, являющихся источником питания поверхностей трения кислородом, необходимым для образования оксидных пленок.
На процессы трения влияет запыленность контактирующих поверхностей в связи со способностью запыления адсорбировать молекулы паров и жидкостей из окружающей среды. Многочисленные эксперименты и анализ полученных результатов свидетельствуют, что сами поверхностные загрязнения рельсов, состоящие в основном из окислов железа и кремния, не ведут к снижению коэффициента трения, однако увлажнение поверхностного слоя связано с изменением его фрикционных свойств. Так, при слабом моросящем дожде или в момент выпадения росы сцепление колес с рельсами становится значительно хуже, чем при сухой погоде. Сильный, интенсивный дождь, как правило, не вызывает ухудшения сцепления, так как окислы смываются потоком воды.
Коэффициент статического трения на поверхностях катания железнодорожных рельсов во многом зависит от относительной влажности прилегающего к ним воздуха. При относительной влажности воздуха до 90—95% он меняется незначительно, при более высокой влажности — существенно снижается. При насыщении пор поверхностных загрязнений рельсов влагой и при полном заполнении их водой образуется коллоидный раствор (типа пасты), вязкость и предельное напряжение сдвига которого становятся во многом зависящими от количества находящейся в нем влаги.
На основе данных экспериментальных исследований, проведенных в условиях эксплуатируемых железнодорожных участков с электровозами различных серий, выявлена корреляционная зависимость между коэффициентом статического трения, и коэффициентом сцепления. Исходя из полученных данных можно аппроксимировать для каждой серии электровоза зависимость полиномом 2-й степени.
Уравнение приближенной регресии имеет вид , где постоянные коэффициенты.
Исследованиями установлено, что фрикционные способности железнодорожных рельсов могут значительно изменяться в зависимости от характера и степени поверхностных загрязнений, степени их увлажнения, температуры и других условий. В связи с этим в качестве комплексного показателя, характеризующего фрикционные способности рельсов, может быть принят коэффициент статического трения, который можно рассматривать как функцию ряда указанных выше независимых переменных. При этом коэффициент статического трения, как и коэффициент сцепления, может быть представлен как результат одновременного действия многих факторов, каждый из которых представляет собой случайную величину.
Использование указанной выше зависимости позволяет прогнозировать значение коэффициента сцепления при различных состояниях поверхностей рельсов. Поскольку коэффициент сцепления зависит от фрикционных условий на рельсах, чтобы правильно судить о степени использования сцепного веса, необходимо знать, каковы эти условия, и оценивать их. Используя в качестве критерия оценки коэффициент трения, можно ответить на вопрос, при каких условиях получен тот или иной коэффициент сцепления и можно ли считать реализованные значения достаточно высокими или нет.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.