Значения расчетного коэффициента сцепления рудничных электровозов

Состояние поверхности рельсов	Коэффициент сцепления 
	при движении	при торможении	при торможении с подсыпкой песка
Угольные и сланцевые шахты:
покрыты жидкой грязью	0,09	0,10	0,14
мокрые и чистые	0,10	0,12	0,16
сухие и чистые	0,17	0,18	0,20
Железорудные шахты:
покрытые жидкой грязью с глинистыми примесями	0,11	0,12	0,15
без глинистых примесей	0,18	0,20	0,18
сухие и чистые	0,21	0,22	0,22
сухие, покрытые железно-рудной пылью	0,24	0,25	0,23

Как следует из уравнения (2.3), основным направлением увеличения максимальной силы тяги локомотива по сцеплению является увеличение его сцепного веса, который является основным параметром любого локомотива. В обозначениях типоразмеров электровозов этот параметр указывается в виде массы электровоза, соответствующей его сцепному весу при движении по горизонтальному пути (условное название – сцепная масса электровоза).

2.4. Реализация силы торможения

У шахтных поездов тормозными средствами оснащают только электровозы, в отличие от железнодорожных поездов, у которых тормозными средствами оснащаются не только локомотив, но и вагоны. В силу этого тормозные возможности шахтных поездов весьма ограничены.

Рис.2.3. Схемы сил, действующих на тормозящее колесо: а – при бесконечно

большой жесткости колеса и опоры; б – при конечной жесткости опоры

1 – колесо; 2 – опора; 3 – тормозная колодка

Современные электровозы оснащаются электромеханической и механическими системами торможения. При использовании электромеханической системы торможения к колесным парам электровоза прикладываются тормозные моменты двигателей. В точке касания колес электровоза с рельсами возникает (рис.2.3) касательная тормозная сила В_к, направленная в сторону, противоположную движению. Максимальная тормозная сила локомотива, по аналогии с режимом тяги, ограничивается условиями сцепления колес электровоза с рельсами:

, (2.4)

где Р_т – тормозной вес локомотива (часть веса, приходящаяся на его тормозные оси).

Наиболее распространенным видом электромеханического торможения является электродинамическое (реостатное) торможение, которое используется для изменения скорости движения поезда путем подтормаживания колес электровоза (служебное торможение).

Экстренная (аварийная) остановка поезда в соответствии с правилами безопасности должна осуществляться на тормозном пути 20 м для людских и 40 м для грузовых составов угольных шахт.

Для экстренной остановки поезда используют механическую колесно-колодочную систему торможения. Торможение у такой системы осуществляется путем прижатия колодок к ободу колеса (рис.2.3). Тормозящая сила, отнесенная к ободу колеса, пропорциональна силе прижатия колодки к ободу колеса:

B_к = N_к,

где  – коэффициент трения колодки по ободу колеса.

Сила В_к вместе с вызванной ею силой реакции образует пару сил, внутреннюю по отношению к колесу. Заменяя ее эквивалентной парой сил , видим, что от действия силы в точке А возникает реактивная сила F_сц, внешняя по отношению к колесу, которая уравновешивает силу . В этом случае сила , стремясь повернуть колесо относительно точки А, создает сопротивление вращению колеса, замедляя его движение.

Величина тормозной силы, как и при реализации силы тяги, ограничивается силой сцепления колеса и рельса

или . (2.5)

Из уравнения (2.5) следует, что усилие прижатия колодки к ободу колеса ограничивается величиной

. (2.6)

Несоблюдение этого условия приводит к блокированию колеса, которое начинает перемещаться по рельсу не вращаясь – скольжением. Такой режим движения называется юз. Он сопровождается резким снижением тормозной силы, так как коэффициент трения скольжения существенно меньше коэффициента сцепления колеса с рельсом. По этой причине юз недопустим при осуществлении режима экстренного торможения. Расчетную силу нажатия на колодки тормозных осей локомотива K_р определяют из условия недопущения юза при минимальном значении коэффициента сцепления _min и максимальном значении коэффициента трения колодок _к max:

, (2.7)

где – коэффициент нажатия тормозных колодок, по опытным данным для шахтных электровозов  = 0,8-1,0.