Определение и содержание науки о тяге поездов. Уравнение движения поезда. Сопротивление движению поезда. Образование и реализация силы тяги. Торможение, страница 13

При возникновении боксования одной из колесных пар ЭДС ее ТД взрастает, следовательно возрастает суммарная ЭДС, следовательно снижается общий ток, протекающий по цепи. При автоматическом пуске (электропоезда) или при многосекционном (система многих единиц) электровозе при увеличении напряжения (наборе позиций) ситуация с боксованием отдельной колесной пары усугубляется и стремится перейти в разносное.

При чисто параллельном соединении ТД ситуация аналогичная применению уравнительных соединений, т.е. схема стремится прекратить боксование одного ТД, но возможен срыв сцепления второго ТД. Но при параллельном соединении боксование одного ТД не стремится к разносному.

При последовательном возбуждении ТД вследствие снижения тока снижается и магнитный поток, следовательно сила тяги уменьшается в квадратичной зависимости.

При независимом возбуждении при снижении тока якоря не происходит снижение магнитного потока, следовательно боксование будет более продолжительным, нежели при последовательном возбуждении.

Вывод: с точки зрения боксования предпочтительнее иметь двигатели последовательного возбуждения при параллельном соединении.

5. Торможение.

5.1. Классификация систем торможения ЭПС.

С точки зрения механики процесс торможения представляет собой искусственное увеличение сопротивления движению за счет управляемых сил, при котором происходит либо снижение скорости движения, либо ее стабилизация, если поезд движется по спуску.

С энергетической точки зрения процесс торможения представляет собой процесс преобразования кинетической или потенциальной энергии поезда в другой вид энергии.

Существуют механические и электрические системы торможения. При механическом, торможении кинетическая или потенциальная энергия поезда превращается в работу сил трения, которая расходуется на истирание взаимодействующих поверхностей и их нагревание. При электрическом торможении кинетическая или потенциальная энергия поезда, превращается в электрическую энергию, которая затем выделяется в резисторах подвижного состава и рассеивайся в виде тепла в окружающем пространстве, или возвращается в контактную сеть. В первом случае электрическое торможение является реостатным, во втором – рекуперативным. На рисунке представлена классификация систем торможения, применяемых на существующих типах ЭПС.

Системы торможения

Механические

Электрические

Бандажный

Пневмати-ческий

Электро-динамические

Магнитоэлектрические рельсовые

Дисковый

Электропневматический

Барабанный

Ручной

Рекуперативный

На вихревых токах

Гидравлический

Реостатный

С тормозными башмаками

Механический

Комбинированный

Электрический

Реверсивный

Действие электромагнитного тормоза может быть основано на силе электромагнитного притяжения между тормозным башмаком, в котором расположен электромагнит и рельса. Тормозная сила в этом случае образуется за счет трения тормозного башмака о рельс. Кроме системы с тормозным башмаком возможно использование электромагнитного тормоза, в котором нет контактирующих поверхностей. В таком тормозе тормозная сила создается за счет взаимодействия вихревых токов, наводимых в рельсе (или в диске – при использовании дискового тормоза) и магнитного потока электромагнита. В этом случае вихревые токи вызывают нагрев рельса или диска. Таким образом, в электромагнитном тормозе, энергия торможения выделяется в виде тепла.

5.2. Принцип возникновения тормозной силы при механическом колодочном торможении.

Образование тормозной силы при колодочном торможении происходит аналогично образованию силы тяги, однако вместо вращающего момента ТД на колесо действует сила трения, пропорциональная нажатию К на тормозную колодку и коэффициента трения колодки о колесо j_к.

В случае двустороннего нажатия колодок на колесо имеется пара сил, которую можно заменить моментом М_т.

В случае одностороннего нажатия колодки сила j_кК вызывает равную по величине и направленную встречно силу реакции колеса. Поскольку тормозная колодка имеет жесткую связь с рамой тележки, то реакция колеса передается на узел крепления колеса в раме тележки – буксу. На рисунке эта реакция обозначена j_кК'. Указанная пара сил создает тормозной момент М_т, направленный навстречу вращению колеса. Этот момент можно представить в виде пары сил В_т. Под действием силы В_т, приложенной к рельсу в точке контакта колеса и рельса, возникает сила реакции рельса В_сц, приложенная к колесу. Эти две силы уравновешивают друг друга. Вторая сила В_т, приложенная к центру вращения колеса, передается на кузов и вызывает замедление поезда.

5.3. Расчетный тормозной коэффициент.

Тормозная сила поезда равна сумме тормозных сил всех тормозных колодок:

В = SКj_к.

Коэффициент трения зависит от материала тормозной колодки и колеса, состояния поверхностей трения, температуры, нажатия и скорости движения. Расчет коэффициента трения производится по эмпирическим формулам, из которых следует, что с ростом скорости коэффициент трения уменьшается.Это является недостатком колодочного тормоза, так как желательно иметь постоянную тормозную силу во всем диапазоне скоростей.

На подвижном составе железных дорог России применяются тормозные колодки, изготовленные из обыкновенного чугуна, чугуна с повышенным содержанием фосфора и композиционных материалов. Недостатком колодок из чугуна с повышенным содержанием фосфора заключается в повышенном искрении. Коэффициент трения колодок из композиционных материалов примерно в два раза выше, чем у чугунных, кроме этого композиционные колодки меньше загрязняют путь. Основной недостаток – сильная зависимость коэффициента трения от температуры и состояния поверхности.