Тяга поездов: Учебное пособие. Часть 1, страница 17

рости определяют методом сравнения тока, напряжения или угловой скорости колесной пары. Чувствительность датчиков второго типа оп­ределяется установленным значением углового ускорения колесной па­ры, при котором включается исполнительный механизм. Второй спо­соб является более эффективным из-за отсутствия устройства сравне­ния, схема более проста и надежна в эксплуатации, чувствительность датчиков обнаружения не зависит от разброса диаметров колес, пара­метров цепей тяговых двигателей. Противобоксовочная система этого типа срабатывает и в том случае, когда боксуют все колесные пары, в ней можно применять автономные противобоксовочные устройства для каждой колесной пары. Например, на тепловозе типа ТЭ10 сигнал дат­чика ускорения шунтирует обмотки возбуждения тахогенератора, сни­жается его напряжение и через амплистат происходит уменьшение на­пряжения тягового генератора и жесткости тяговой характери­стики.

Эффективность различных противобоксовочных устройств целесо­образно сравнивать по следующим показателям: продолжительности боксования от подачи сигнала обнаружения до момента восстановле­ния сцепления; коэффициенту уменьшения силы тяги локомотива за время боксования; снижению скорости за время боксования. Отработ­ка сигнала боксования не должна быть более 0,2 с. Боксование при ско­рости скольжения 0,6 км/ч и более недопустимо. Наибольший коэф­фициент сцепления реализуется при скорости скольжения 0,4— 0,5 км/ч.

Устойчивость против боксования зависит не только от конструк­ции и тяговых характеристик локомотивов, но и от их режима работы. Известно, что при резком наборе позиций контроллера может возник­нуть боксование. Однако и сброс позиций контроллера для прекраще­ния боксования не должен быть резким (не более чем на 2—4 позиции), иначе ударное воздействие силы тяги при восстановлении сцепления может повредить зубчатую передачу.

Боксование легче предупредить, чем бороться с ним после возник­новения. Ранее показано, что относительная скорость скольжения ко­лес является основным признаком устойчивого или возмущенного движения локомотива. Все перечисленные факторы, влияющие на си­лу сцепления, совместно отражаются на скорости скольжения. Поэто­му основным критерием оценки устойчивости сцепления принята х а -рактеристика сцепления (зависимость силы тяги по сцеплению, реализуемой в условиях эксплуатации, от относительной скорости скольжения движущих колес). Графически эта характеристи­ка подобна характеристике F (и) (см. рис. 2.3). Установлено, что сила тяги по сцеплению отечественных локомотивов достигает наибольше­го значения при скорости скольжения колес 1,5—2,5 % от скорости поступательного движения. При повышении скорости скольжения сверх этого значения сила сцепления снижается.

41

Для предупреждения боксования в настоящее время применяются устройства обнаружения повышенного скольжения колес, которые подают сигнал машинисту, как только достигнет установленного уров­ня разность угловых скоростей и ускорений колесных пар. Более со­вершенные из них одновременно с подачей сигнала включают автома­тически песочницу (у электровоза ВЛ10). Применение автоматическо­го управления силой тяги по принципу слежения за скольжением каж­дой колесной пары может повысить расчетное значение силы тяги на 30 %.

Эксплуатационные опыты показали, что адсорбционные и окисные пленки на поверхности рельсов снижают силу сцепления в несколько раз. Попытки их удаления обдувом воздухом рельсов, очисткой рель­сов опрыскиванием химическими растворами, электроискровой обра­боткой рельсов токами высокой частоты, механическим удалением влаги с рельсов каучуковыми роликами и др. оказались либо малоэф­фективными, либо дорогими, либо вызывающими износ рельсов и бан­дажей. Заслуживает внимания использование магнитного увеличения сцепления по схеме ЛИИЖТа, несмотря на то, что оно еще недостаточ­но изучено.

Наиболее простым и эффективным является подача песка под коле­са, которая повышает коэффициент сцепления до 0,5—0,7. Установ­лено, что для предотвращения боксования более эффективна непрерыв­ная, а не импульсная подача песка, так как в промежутках между импульсами подачи возникают всплески боксования. Избыточная по­дача песка повышает сопротивление движению до 20 % и не увеличива­ет коэффициент сцепления. Напротив, при большой толщине слоя пес­ка на рельсах происходит взаимное проскальзывание его зерен и сни­жение коэффициента сцепления. Наилучшие результаты получены при толщине слоя песка 20—30 мк. При существующей пневматической системе подачи песка на рельсы оптимальный расход его на 1 км пути составляет 3 кг под колеса первой и 1,6 кг — второй тележки по ходу движения. При диаметре колес 1050 мм оптимальная подача песка при сухих рельсах составляет 450 г/мин под колесо. При превышении этой подачи коэффициент сцепления не возрастает. При мокрых рельсах подача должна быть увеличена до 600 г/мин.

Особенно эффективна подача песка при низких скоростях, напри­мер при скорости до 10 км/ч коэффициент сцепления увеличивается на 70 %, при скорости 35 км/ч — лишь на 25—30 %. Подачу песка целе­сообразно использовать для предупреждения боксования. Подача при скорости скольжения 15—20 км/ч может принести только вред.Квар­цевый песок должен иметь зерна размером 0,1—0,3 мм. Струя песка должна подаваться под углом 15° к рельсам. Скорость выброса песка из форсунок песочницы должна быть на 12—15м/с больше скорости движения локомотива.

Большую эффективность имеет подача под колеса специального со­става с диаметром гранул не более 1,2 мм, применяемого в Японии, со-

42

стоящего из 40—90 % окиси алюминия, 5—60 % двуокиси силиция. В этом случае коэффициент сцепления возрастает в 1,6—2,3 раза по сравнению с применением песка.

2.5.   НОРМАТИВНО-РАСЧЕТНЫЕ   ЗНАЧЕНИЯ   СИЛЫ   ТЯГИ   ПО   СЦЕПЛЕНИЮ

Как было показано, сцепление имеет сложную физическую приро­ду контактного молекулярно-механического взаимодействия колес с рельсами. Более того, локомотив представляет собой сложную динами­ческую нелинейную колебательную систему, подверженную возмуща­ющим воздействиям случайного характера, что затрудняет численное определение сил, обусловливающих сцепление.