1.4. ЗАВИСИМОСТЬ СЦЕПЛЕНИЯ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК И СОСТОЯНИЯ
ЛОКОМОТИВОВ И ПУТИ.
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОТИВ КОКСОВАНИЯ
Зависимость сцепления от физической природы контактного взаимодействия колес с рельсами отражает качественную картину процесса и указывает ключевые пути решения проблемы. Для практических целей необходимо также иметь количественные зависимости. При этом необходимо учитывать, что интенсивность проявления физических явлений в процессе сцепления существенно зависит от устройства, характеристик, технического состояния локомотивов и пути, разнообразных условий эксплуатации. Сложность процесса и зависимость его от случайных факторов вносит неопределенность в количественную оценку и затрудняет построение обобщенной теоретической модели, удобной для расчета силы тяги по сцеплению. Экспериментальным путем удается определить численные зависимости сцепления от отдельных факторов, что открывает возможности нахождения эффективных способов использования сцепного веса локомотива, а также для выполнения тяговых расчетов.
При изучении природы сцепления всегда принимались в качестве исходных данных: воздействия нормальной и тангенциальной составляющих сил в контакте, интенсивность скольжения колес, механические свойства материала, характеристики внешней среды [5,8]. Для определения численных зависимостей сцепления от тех или иных факторов используются те же начальные условия.
Рассмотрим зависимость сцепления от нагрузок колес в зоне контакта. Увеличение статической нагрузки колесных пар является перспективным способом повышения силы тяги по сцеплению. Его эффективность показана в § 2.4. Однако дополнительно надо учитывать, что от увеличения статической нагрузки снижается коэффициент сцепления так, что сила сцепления хотя и возрастает, но не прямо пропор-
34
ционально росту нагрузки. Увеличение осевых нагрузок локомотивов сдерживается повышенными расходами на амортизацию пути. Увеличение диаметра колес тепловозов с 1050 до 1250 мм может -повысить силу сцепления на 10 % в результате увеличения контактной площадки. Напротив, прокат бандажей уменьшает площадь контакта, повышает давление в его
зоне, что снижает коэффициент сцепления. Так, по опытам Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТа) при прокате бандажей 7 мм коэффициент сцепления снижается на 15 %.
Нормальные и тангенциальные силы изменяются в процессе движения. Нормальные силы изменяются в результате перераспределения нагрузок по осям, колебаний обрессоренной массы вследствие неровностей пути, изменения составляющей силы тяжести локомотива на подъемах различной крутизны.
Перераспределение нагрузок от колесных пар на рельсы происходит под действием опрокидывающего момента силы тяги. Касательная сила тяги локомотива FK приложена на уровне рельсов (рис. 2.4), сила сопротивления поезда WK приложена на уровне автосцепки. Так как обе силы действуют в противоположном направлении на плече h, то возникает опрокидывающий момент М = FKh -•=- WKh, в результате действия которого разгружается передняя и перегружается задняя колесная пара на величину ДЯ = (FKRh)/L, где L — длина базы тележки. У разгруженной передней колесной пары уменьшается сопротивление сдвигу, и при увеличении окружной силы она начнет боксо-вать. У перегруженной колесной пары сопротивление сдвигу возрастет и, чтобы не допустить боксования разгруженной оси, касательная сила тяги задней должна быть не больше, чем у передней оси. В результате общая сила тяги по сцеплению всего локомотива уменьшится. Уменьшение сцепления от перераспределения нагрузок между колесными парами оценивают так называемым коэффициентом использования сцепного веса локомотива
Псц (Я„ —ДЯ)/Я„, (2.8) где Я0 — статическая нагрузка кблесной пары, кН.
Значение коэффициента т)сц колеблется в пределах 0,85—0,9. Тогда сила тяги по сцеплению с учетом перераспределения нагрузок колесных пар определится по формуле
FKCI; 1000 тсц£Т|сц^к. (2.9) 2* 35
Величина ДЯ является переменной, потому что сила FK зависит от режима работы локомотива, а нормальная составляющая силы тяжести на подъемах зависит от их крутизны. Сила сцепления уменьшается тем больше, чем круче подъем и чем большую силу тяги развивает локомотив.
Перераспределение нагрузок между осями зависит также от расположения тяговых двигателей относительно колесных пар. Например, при расположении их по схеме тепловоза ТЭЗ значение п,,.ц изменяется в порядковом ряду осей по направлению движения: 1—0,888, II —0,888, 111 — 1,195, IV — 0,805, V- 1,112, VI — 1,112, а по схеме тепловоза 2ТЭ116 1 — 0,938, 11 — 0,938, III — 0,938, IV— 1,062, V— 1,062 VI — 1,062. Установлено, что одностороннее расположение тяговых двигателей подобно схеме 2ТЭ116 повышает силу тяги по сцеплению на 10 %.У тепловоза 2ТЭ10Л с челюстными тележками разгружаются I, II, IV колесные пары, а перегружаются III, V, VI, перераспределение статических нагрузок достигает 20 %. Для выравнивания осевых нагрузок от колесных пар на рельсы используют пневматические догружатели, применение которых повышает Т1СЦ до 0,94.
Правила ремонта допускают разность диаметра колес локомотива до 12 мм. При этом наблюдается различие вращающих моментов по колесным парам, увеличение относительного скольжения и снижение силы тяги по сцеплению. Например, при скорости 40 км/ч сила сцепления снижается на 7 % от расхождения диаметров колес на 1 %.
Неравномерность статической нагрузки наблюдается и по колесам одной и той же оси: до 5 % из-за погрешности развески, а от различной жесткости рессор — до 10 %, что снижает г|сц. Центробежные силы и возвышение наружного рельса кривых участков пути в совокупности с возрастающим сопротивлением движению и скольжением колес также являются причиной боксования локомотивов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.