Образование силы тяги

Локомотив может двигаться в режиме тяги, выбега (холостого хода) или торможения.

В режиме тяги машинист с помощью контроллера включает энергетическую установку, которая питает током тяговые электродвигатели (ТЭД), вращающие колесные пары тепловоза через осевые редукторы. Если бы контакт колесных пар с рельсами отсутствовал, то колеса вращались бы, но тепловоз не мог бы поступательно перемещаться. Движение локомотива осуществляется благодаря взаимодействию колес с рельсами в контактных точках, препятствующему свободному вращению колесных пар. При отсутствии проскальзывания колеса начинают перекатываться, при этом они поступательно перемещают ось, на которую действует сила тяги ^х (рис. 1.3). Эта сила через буксы воздействует на раму тележки, перемещающую через шкворень главную раму, которая, в свою очередь, через сцепное устройство приводит в движение вагоны.

В точке касания колес с рельсами возникает сила которая равна силе тяги ^х и противоположна ей по направлению. Эту силу, называемую касательной, можно рассчитать по формуле

Рис. 1.3. Силы, действующие в колесно-

моторном блоке: 1 - зубчатое колесо оси колесной пары; 2 - колесо колесной пары; 3 - зубчатое колесо якоря ТЭД (шестерня); 4 - ТЭД; П - нагрузка от колеса на рельс, т; ^т - сила тяги; Мвр - момент вращения колесной пары; Рк - касательная сила (внутренняя сила), стремящаяся провернуть колесо вокруг центра вращения относительно рельса; /"сц - сила сцепления; Лк - радиус колеса; Л3 к - радиус зубчатого колеса где Мда - момент вращения якоря ТЭД; г - радиус шестерни; Дз.к - радиус зубчатого колеса оси колесной пары; Лк - радиус круга катания колеса колесной пары.

Машинист, изменяя мощность энергетической установки с помощью контроллера, может управлять величиной касательной силы Сила, препятствующая свободному проскальзыванию колесных пар относительно рельс, равна силе Рк и противоположна ей по направлению. Эту силу называют силой сцепления и обозначают ^сц. Ее величина прямо пропорциональна нагрузке П колес на рельсы:

£щ= УсцП,

где 1|/сц - коэффициент трения покоя, называемый также коэффициентом сцепления.

Коэффициент сцепления зависит от множества факторов: чистоты поверхностей взаимодействия колес и рельс, скорости перекатывания, влажности, температуры и т.д. Значение усц определяют опытным путем и используют в тяговых расчетах.

Если ^к превышает предельное значение Рсц, то происходит проскальзывание (боксование) колес относительно рельс и резко уменьшается сила тяги. Это связано с тем, что в точках касания колес и рельс вместо трения покоя действует трение скольжения и резко уменьшаются Рсц, а следовательно, и Стабилизировать сцепление колес с рельсами позволяет специальное устройство на локомотивах - песочная система. При приемке тепловоза локомотивная бригада обязана проверить качество подачи песка на рельсы, чтобы обеспечить движение поезда в режиме тяги без боксования колесных пар.

⇐ | Особенности конструкции тепловоза | | Устройство и ремонт тепловозов | | Назначение основных систем тепловоза | ⇒