Определение и содержание науки о тяге поездов. Уравнение движения поезда. Сопротивление движению поезда. Образование и реализация силы тяги. Торможение, страница 12

–  нанесения на головку рельса равномерного слоя этиловых соединений (при обилии воды на рельсах эффекта не дает);

–  механическая очистка (обдув) рельса – улучшает состояние поверхностей катания. Дает эффект до скорости 20 км/ч;

–  электроискровая или плазменная обработка поверхностей катания колеса и рельса – дает значительное увеличение коэффициента сцепления, но резко повышает износ колеса и рельса;

–  подача в зону контакта воды под большим давлением (за рубежом) – дает некоторое увеличение коэффициента сцепления, но неприменимо зимой.

Еще одним способом увеличения использования сцепной массы является применение противоразгрузочных устройств. На электровозах с унифицированном кузовом (ВЛ10, ВЛ80) к раме кузова крепится пневмоцилиндр 1, шток которого посредством рычага 2 воздействует на раму тележки. Возможно применение электромагнитных догружателей. Так же для компенсации разгрузок колесных пар устанавливают связи тележки с рамой кузова в виде наклонных тяг (ВЛ85, ВЛ65, ЭП1). Угол наклона тяг выбирают таким образом, чтобы продолжение их геометрических осей пересекались с плоскостью поверхности рельсов в точке, через которую проходит вертикальная ось симметрии тележки. Это эквивалентно расположению точки передачи силы тяги на уровне головки рельса и не вызывает перераспределения вертикальных сил между отдельными колесными парами.

С целью предотвращения боксования предусматривают уравнительные соединения между параллельно включенными ТД (электрическое спаривание осей), которые по исполнению могут быть нескольких типов:

-  с уравнительным резистором (увеличиваются потери электроэнергии);

-  с уравнительным контактором (не увеличивает потери и повышает эффект выравнивания);

-  полупроводниковые (позволяют произвести точную настройку порога срабатывания).

Выбор схемы уравнительных соединений зависит от схемы соединения ТД и общей компоновки схемы силовых цепей электровоза.

Рассмотрим процессы, происходящие в схеме с уравнительным соединением. Предположим, что до начала процесса боксования ЭДС обоих ТД были равны (Е₁ = Е₂). В случае развития процесса боксования, например у колесной пары ТД1, его ЭДС будет увеличиваться за счет увеличения скорости вращения. При этом возникнет уравнительный ток, который будет направлен навстречу тяговому току ТД1 и сонаправлен с тяговым током ТД2. Этот ток вызовет снижение силы тяги ТД1 и увеличение силы тяги ТД2. Вывод: уравнительное соединение позволяет разгрузить боксующий ТД, оно же догружает ТД, спаренный с боксующим, что чревато срывом последнего в боксование.

Кроме уравнительных соединений используются устройства, снижающие силу тяги боксующего ТД. Это может достигаться путем шунтирования якоря боксующего ТД (у ТД последовательного возбуждения), либо снижением магнитного потока у ТД независимого или смешанного возбуждения.

Для увеличения нагрузки на колесную пару возможно использование добалластировки (ВЛ10^У). Этот способ усугубляет статическую неравномерность распределения сцепной массы. Кроме этого увеличивается лишь средняя сила сцепления, а, как известно, средняя сила сцепления является математическим ожиданием силы сцепления, величина которой имеет разброс до 50% на практике. Т.е., например, для восьмиосного электровоза (ВЛ10), увеличение статической сцепной массы на 12 т дает увеличение сцепной массы на 3 т (25%), а 9 т – являются "мертвым" грузом, лишь разбивая пути, искусственные сооружения и увеличивающие расходы электроэнергии на тягу.

4.8. Устройства обнаружения боксования.

При последовательном соединении двух ТД (ЭПС постоянного тока) используются дифференциальные токовые реле. Предположим, что до начала процесса боксования ЭДС обоих ТД были равны (Е₁ = Е₂). При этом ток, протекающий через катушку реле боксования равен нулю (I_РБ = I₁ – I₂). При развитии боксования второй колесной пары ЭДС ее ТД будет расти за счет увеличения скорости вращения. Ток катушки реле боксования так же будет расти за счет увеличения разности ЭДС ТД. После превышения порога срабатывания якорь реле боксования притянется.

При параллельном соединении ТД (ЭПС переменного тока) возможно применение вышеописанного аналогичного реле (ВЛ80С).

При использовании импульсного регулирования на ЭПС постоянного тока (ЭР2^И, ЭР12), плавного регулирования выпрямленного напряжения ЭПС переменного тока (ВЛ85, ВЛ65), а так же асинхронных ТД (ЭТ2^А, ЭС250) использование релейных РБ не обеспечивает требуемую точность диагностики боксования. Особенно это заметно у асинхронного тягового привода, т.к. здесь может развиваться не разносное боксование, которое приводит к механическому повреждению ТД, а боксование с постоянным скольжением (постоянная разность скоростей соседних колесных пар), что приводит к повышенному износу бандажей колесных пар и перерасходу электроэнергии. Следовательно, в этих случаях необходимо применять датчики разности угловых скоростей, а еще лучше датчики угловых ускорений соседних колесных пар.

Следует отметить, что ни одна из перечисленных систем обнаружения боксования не позволяет обнаруживать групповое боксование или юз колесных пар.

В качестве способов защиты от боксования колесных пар следует выделить:

-  сигнализация машинисту (световая, звуковая) – это наиболее примитивный способ;

-  автоматическая подача песка (ВЛ10, ВЛ11) – наиболее сложная система – подача песка под действительно боксующие колесные пары (ВЛ11^М);

-  снижение уставки пускового тока (ЭР2, ЭР2Т, ЭТ2);

-  снижение силы тяги боксующего ТД (описано выше).

4.9. Сравнение схем соединения ТД по отношению к боксованию.

Последовательное соединение ТД характеризуется равным током всех ТД. При этом суммарная ЭДС всех ТД определяется как сумма ЭДС всех ТД:

.

Ток, протекающий по цепи

.