Для оценки реальных фрикционных условий на поверхности рельсов используют специально разработанные приборы — трибометры различных конструкций. Наиболее эффективным является использование роликового трибометра, на основе которого Проектно-конструкторским бюро Главного управления локомотивного хозяйства МПС разработаны чертежи.
Количественная оценка фрикционного состояния рельсового пути, получаемая с помощью трибометра при тягово-эксплуатационных испытаниях, позволяет прогнозировать коэффициент сцепления, более полно и объективно оценивать эффективность мероприятий по улучшению использования сцепного веса локомотива, сократить время, необходимое для установления опытным путем норм масс грузовых поездов в эксплуатации. Из приведенных на рис. 2 кривых регрессии видно, что максимальные значения коэффициента сцепления соответствуют значениям коэффициента трения примерно 0,4 (1, 2, 3, 4 — соответственно для электровозов ВЛ60КП, ВЛ60К, ВЛ8, ВЛ23).
Статистический анализ экспериментальных данных, полученных при определении коэффициентов сцепления и трения, являющихся случайными величинами, показал, что фрикционные условия контакта колеса с рельсом оказывают существенное влияние на сцепление.
Поскольку уровень реализуемых значений коэффициента сцепления зависит от условий формирования контакта колеса и рельса, от состояния и степени загрязненности их поверхностей, проводили опыты по механической очистке поверхностей головок рельсов, обмывке их водой, обработке раствором эфиров, стеариновой и каприловой кислот, ацетоном, бензолом и другими веществами, обработке поверхностей рельсов электроискровым методом и пламенем плазменной горелки, однако одни из этих способов оказались недостаточно эффективными, а другие — неэкономичными и распространения не получили. Более эффективным средством стабилизации сцепления следует считать создание специальных устройств, препятствующих развитию боксования и способствующих его затуханию при устранении вызвавшей его причины. Обычно эти устройства включают контрольный орган обнаружения и исполнительный орган, производящий необходимые переключения в электрических цепях локомотива. В большинстве случаев указанные переключения имеют своей целью уменьшение силы тяги путем воздействия на тяговый двигатель боксующей или смежной с ней оси шунтированием обмоток якорей или обмоток возбуждения резистором, переводом тяговых двигателей с ослабленного на полное возбуждение, подпиткой обмоток возбуждения от постороннего источника, введением резистора в цепь тяговых двигателей, ослаблением возбуждения главного генератора и др. Однако применяемые на локомотивах такие устройства не отвечают полностью предъявляемым к ним требованиям. Это объясняется как недостаточными чувствительностью и быстродействием органов обнаружения (датчиков боксования), так и недостаточными универсальностью и гибкостью исполнительных органов, поскольку при различных соединениях и режимах работы тяговых двигателей противобоксовочные устройства должны осуществлять различное снижение вращающего момента боксующей оси. Следовательно, предотвращение боксования колесных пар локомотива, а в случае его возникновения — скорейшее его прекращение с минимальной потерей силы тяги продолжают оставаться весьма ответственной задачей локомотивных бригад, требующей от них высокой квалификации и мастерства.
Практическое применение на локомотивах для этих целей нашел кварцевый песок, который разрушает коллоидные пленки в зоне контакта и увеличивает силы сцепления между колесом и рельсом благодаря присутствию твердых абразивных частиц, внедряющихся в поверхности контактирующих тел.
Для увеличения сцепления применяли не только песок, но и другие материалы, содержащие абразивные частицы: мраморную крошку, размолотый доменный шлак и т. д. Известны опыты по применению минеральных и металлических порошков для повышения сцепления.
Все эти опыты показали, что наилучшие результаты достигаются при применении кварцевого песка, обладающего относительно большой твердостью частиц и их сопротивлением сдвигу. Песок стал основным материалом используемым для повышения сцепления колес локомотива с рельсами. И все же вопросы его эффективного использования еще мало изучены.
Важность исследования проблемы сцепления вызвала необходимость, проведения разносторонних научно-исследовательских работ как в нашей стране, так и за рубежом. Во многих из них были предприняты попытки оценить пределы изменения коэффициента сцепления, а также определить зависимость его от изменения нагрузки от неровностей пути и колебаний подрессоренных масс, конструкции экипажной части и типа привода, угла набегания колеса, пульсации вращающего момента, износа поверхности бандажа и головки рельса, загрязненности контактных поверхностей и т. д. Для определения влияния каждого из этих факторов использовались приближенные аналитические зависимости в предположении, что остальные остаются неизменными. Это вынужденный подход к решению задачи, так как пока не найдено математическое решение, раскрывающее функциональную зависимость между всеми этими факторами и коэффициентом сцепления.
Проводившиеся в течение многих лет в различных странах эксперименты по определению коэффициента сцепления и характера его зависимости от скорости движения локомотива дают весьма разноречивые результаты. Это объясняется как сложностью проблемы, так и разнотипностью конструкции локомотивов, методики и условий проведения испытаний. Тем не менее из анализа результатов указанных испытаний могут быть сделаны общие выводы. Наиболее важным из них является снижение коэффициента сцепления с ростом скорости движения локомотива.
Для расчетов, связанных с эксплуатацией подвижного состава, предложены различные зависимости коэффициента сцепления от скорости движения v. Некоторые коэффициенты сцепления, применяемые при тяговых расчетах в различных странах, приведены в табл. 2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.