3.5. Определение предельно допустимого числа вагонеток в составе

Число вагонеток в составе определяется как отношение максимально допустимой массы прицепной части поезда для наиболее тяжелых условий при всех возможных режимах его движения (трогание и разгон, движение с установившейся скоростью, торможение) к единичной массе груженой или порожней вагонетки.

Максимально допустимая масса прицепной части поезда ограничивается следующими условиями:

 трогания и разгона груженого поезда на расчетном уклоне пути без пробуксовки колес электровоза относительно рельсов (ограничение по силе сцепления колес с рельсами);

 движения груженого и порожнего поезда с установившейся скоростью без срыва сцепления колес с рельсами; предусмотрено, что в момент трогания поезда реализуется коэффициент сцепления колес с рельсами, близкий к коэффициенту трения качения; при движении с установившейся скоростью реализуется меньший коэффициент сцепления вследствие неравномерного распределения сцепного веса электровоза на его колеса;

 движения груженого и порожнего поезда с установившейся скоростью без перегрева тяговых двигателей;

 торможения поезда на тормозном пути, регламентированном правилами безопасности.

Всем поставленным условиям будет удовлетворять минимальное значение массы прицепной части поезда, определенное расчетом по каждому из условий.

Расчет массы прицепной части поезда принято вести по условию сцепления, а затем проверять соответствие полученного значения всем остальным условиям.

3.5.1. Определение допустимой массы прицепной части поезда по условию сцепления колес электровоза с рельсами

При трогании поезда.

Масса прицепной части поезда определяется с использованием уравнения движения (2.21) для случая трогания груженого поезда на расчетный уклон пути. Заменяя силу тяги в уравнении ее предельным значением по сцеплению колес с рельсами и проведя преобразования, получаем следующий вид уравнения:

. (3.1)

Решая уравнение относительно Q (массы прицепной части поезда), получаем:

, (3.2)

где М_сц – сцепная масса электровоза, принимается по его технической характеристике, М_сц = М_л у электровозов типажного ряда; i – расчетный уклон пути, ‰; Ψ_тр – коэффициент сцепления при трогании, определяется по табл.2.1.

При пользовании табл.2.1 следует иметь в виду, что на угольных шахтах весьма распространенными являются рельсы, покрытые жидкой угольной и породной грязью (Ψ_тр = 0,07-0,08) и влажные, практически чистые рельсы (Ψ_тр = 0,09). На железорудных шахтах – чистые, сухие рельсы (Ψ_тр = 0,21-0,25). Участки пути, покрытые грязью, снижающей коэффициент сцепления, встречаются значительно реже. Для увеличения коэффициента сцепления предусматривается подсыпка песка из песочниц электровоза. Однако этот путь увеличения коэффициента сцепления следует рассматривать как резервный, применять только в экстренных случаях и при расчете массы прицепной части поезда не использовать.

Ускорение при трогании а_тр принимают нормативно в пределах 0,03-0,05 м/с².

Значения коэффициента сопротивления движению при трогании w_тр и при установившемся движении поезда w на угольных шахтах принимают одинаковыми в соответствии с табл.2.2. Повышенное значение w_тр = (1,3-1,5)w принимают в случае трогания поезда на засоренных участках пути рудных шахт у погрузочных пунктов.

При движении поезда с установившейся скоростью.

Массу прицепной части поезда определяют для периодов движения поезда в грузовом и порожнем направлении с использованием уравнения движения (2.22), сделав в нем преобразования и приведя его к виду:

. (3.3)

Решая уравнения относительно значения Q, получаем: при движении груженого поезда вниз по уклону к околоствольному двору

. (3.4)

При движении порожнего поезда в противоположном направлении

, (3.5)

где _дв – коэффициент сцепления колес электровоза с рельсами при движении, принимают по табл.2.1; i_р.с – уклон равного сопротивления.

Сопоставляя полученные значения Q₁, Q₂ и Q₃, выбирают минимальное, которое используют для определения расчетного допустимого числа вагонеток в груженом составе:

,

где m₀ – собственная масса вагонеток (приложение 10); m – масса груза в вагонетке,

, (3.6)

где – вместимость кузова вагонетки, м³;  – насыпная плотность груза, т/м³; k_з – коэффициент заполнения вагонеток грузом, k_з = 0,9-1,0. Для вновь проектируемых шахт k_з = 1,0.

Дробное число вагонеток округляют до ближайшего меньшего (Z_min) и уточняют для полученного числа вагонеток массу прицепной части поезда

. (3.7)

Полученное значение массы прицепной части поезда проверяется на ее соответствие условиям движения поезда без перегрева тяговых двигателей и торможению.