При неравномерном движении необходимо учесть инерционность массы локомотива, тогда
FK- Fn^W^m.t-—, (2.3V
di> где mn —масса локомотива, т; тл— — сила инерции.
at ',
22
Наряду с понятиями полезной силы тяги на сцепке и касательной силы в теории тяги различают еще силы тяги по источнику энергии и физической природе образования: по дизелю, по тяговой передаче мощности и по сцеплению колес с рельсами. Для удобства анализа и тяговых расчетов эти силы условились также приводить к ободам движущих колес локомотива. Такое разделение сил необходимо для того, чтобы знать потенциальные возможности и ограничительные параметры работы каждой из этих ступеней преобразователей энергии, а значит, и всего локомотива в переменных условиях тяги поездов.
Теперь определим скорость поступательного движения локомотива v по заданной угловой скорости якоря тягового двигателя «д. Если угловая скорость выражена в рад/с, то скорость поступательного движения определяют по формуле
3600 а>д DK Око)д
и---= ——— —- —- = 1,8 —£-£. (2.4)
1000 ц 2 ц ^
Если угловая скорость задана частотой вращения якоря тягового двигателя /гд об/мин, то скорость движения определяют по формуле
v = лОкпк 60/1000 = О,188Он/1д/ц , (2.5) где DK — диаметр движущего колеса, м.
2.2. УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ И ОСНОВНОЙ ЗАКОН ЛОКОМОТИВНОЙ ТЯГИ
При рассмотрении механизма образования касательной силы тяги принималось допущение о том, что касательная FKn, создаваемая двигателем, не превосходит силу сцепления колес с рельсами. В действительности она может превысить силу сцепления, тогда возникает боксование — процесс возмущенного движения, при котором качение сопровождается избыточным скольжением движущих колес локомотива в зоне их опоры на рельсы. Скорость скольжения и влияет на силу сцепления и равна:
Ц = И0 — V,
где DQ — окружная скорость колеса; и — скорость поступательного движения локомотива.
С возрастанием скорости скольжения силы тяги по сцеплению-существенно снижается, мощность локомотива частично затрачивается на непроизводительное увеличение кинетической энергии боксую-щих колесных пар. В процессе боксования может произойти разрыв бандажей обмоток тяговых двигателей, повреждение зубчатой передачи, образование кругового огня на коллекторе, В момент прекращения
23
боксования возникает резкое увеличение (толчок) силы тяги и опасность разрыва поезда. Боксование сопровождается интенсивным износом бандажей колесных пар и рельсов. Уменьшение силы тяги на тяжелом подъеме опасно остановкой поезда и сбоем движения поездов.
Причины возникновения и характер протекания процесса скольжения колес взаимосвязаны и обусловливают устойчивость движения против боксования. Под устойчивостью понимают способность системы стремиться к равновесному состоянию из различных начальных состояний. Управляемость, надежность и оптимальность работы машин зависят от устойчивости движения, и поэтому возникло много различных понятий и теорий устойчивости — по Лангранжу, Пуассону, Лаплассу, Четаеву и др. Наиболее общей и ценной является теория устойчивости по Ляпунову А. М., понятиями которой и будем руководствоваться при исследовании устойчивости движения локомотивов.
Движение механической системы можно рассчитать, если известны силы и начальные условия — координаты пути и скорость в начале движения. Движение, которое должна совершать система согласно таким расчетам, называют невозмущенным движением. Однако в действительности возникают случайные воздействия, не учтенные расчетами: сброс вспомогательных нагрузок тепловозов, снижение силы сцепления колес с рельсами при наличии смазки или грязи на рельсах, возникновение дополнительного сопротивления и перераспределение сцепной массы локомотива, вход на кривой участок пути и т. д. Как бы ни были малы такие воздействия, они вызывают изменения скорости скольжения и называются начальными возмущениями.
Если скорость скольжения колес по рельсам получит малые приращения в результате возникновения малых случайных возмущающих воздействий, то такое движение называют возмущенным.
Если приращение скорости скольжения колес и при возмущенном движении несущественно и по времени не возрастает (кривые
/ и 2 рис. 2.2), то невозмущенное
движение называют устойчивым.
Если при малом возмущении скорость скольжения колес все время отклоняется от значения ее при невозмущенном движении, то невозмущенное движение называют неустойчивым. Разносным боксованием называют возмущенное движение, при котором скорость скольжения колес по рельсам непрерывно растет (кривая 3].
Вследствие малости, случайности и неопределенности значения возмущающих воздействий их нерационально вводить в расчет движения поезда. Тем не менее нельзя допустить неустойчивое движение, переходящее в опасное разносное боксование. С этой целью установлены условия устойчивого движения локомотивов в форме основного закона локомотивной тяги, который можно представить аналитически:
FK max < ЮОО г|;ойтсц, (2.6)
где г|>0 — предельно возможный или потенциальный коэффициент сцепления колес с рельсами, который представляет собой отношение наибольшей (на пределе сцепления) силы тяги FK max к нагрузке движущей колесной пары на рельсы /7; тсд — сцепная масса локомотива, приведенная к движущим колесам, т;
Произведение g тсц представляет собой сцепной вес локомотива.
Физическое толкование закона сцепления или основного закона локомотивной тяги: для обеспечения устойчивости движения и надежности тяги поездов окружные силы на ободах движущих колес локомотива, создаваемые тяговыми двигателями, не должны превосходить силу сцепления колес с рельсами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.