2.4 Гальмові сили

Гальмовими силами називаються сили, направлені проти руху поїзда, які приводяться в дію машиністом для зменшення швидкості або підтрим­ки швидкості на певному рівні під час руху на затяжному спуску.

Гальмування буває механічне і електричне.

При вмиканні механічних гальм кожна колодка притискується до ко­леса, що обертається, з силою К₁(рис.4.13) і в місцях контактів виникає сила тертя В₁:

В₁=К₁×φ_к; Н, (4.36)

де φ_к — коефіцієнт тертя колодки з колесом,

Замінивши момент сили В₁,який дорівнює В₁R₁(де R₁— радіус коле­са), на рівнозначний момент В₂R_к, одержимо: В₁=В₂. Ці сили є внутріш­німи і не можуть впливати на рух поїзда. Тільки за наявності зчеплення колеса з рейкою сила В₂визиває рівну їй і протилежно направлену ре­акцію рейки — силу В,яка є зовнішньою і називається гальмовою.

Величина гальмової сили кожної колісної пари обмежена зчепленням колеса з рейкою. Коли сила В₂перевищує силу зчеплення ко­леса, починається проковзування колеса відносно рейки, тобто виникає «юз».

Для кожної колісної пари можна скласти вираз:

n_k×К₁×φк=q_o×ψ, або К×φ_к=q_о×ψ, (4.37)

де n_k-кількість колодок в одній колісній парі;

K-сила натискування колодок на колісну пару,кН;

Ψ -коефіцієнт колісної пари з рейками;

q_o - навантаження від колісної пари вагона чи локомотива на рейки, кН.

Сума гальмових сил усіх колісних пар поїзда, обладнаних гальмами, називається гальмовою силою поїзда В:

Рис. 4.13 Схема створення гальмової сили.

В = 1000×∑К×φ_к, Н.(4.38)

Сила натискування К залежить від сили тиску стисненого повітря на поршень у гальмовому циліндрі та передаточного відношення важільної передачі. Коефіцієнт тертя φ_к залежить від матеріалу колодок (колодки бувають чавунні, чавунні з підвищеним вмістом фосфору, композиційні), швидкості руху і сили натискування (з ростом їх φ_к зменшується). Стан­дартні чавунні колодки мають найменший коефіцієнт φ_к, який різко змен­шується при зростанні швидкості, чавунні з підвищеним вмістом фосфо­ру мають приблизно такий же φ_к, але менше зношуються. Композиційні колодки мають більший φ_к,який при зростанні швидкості майже не зни­жується.

Для спрощення застосовують розрахункові величини К_р і φ_кр,тобто:

К×φ_к=К_р×φ_кр, (4.39)

Коефіцієнт тертя колодок φ_к не залежить від сили натискування К.

В_п= 1000×φ_к×∑К_кр, Н (4.40)

В зв’язку з тим, що φ_кр не залежить від К_р, суму гальмових сил можна визначити за формулою:

К_р=К×φ_к/φ_кр, (4.41)

де ∑К_р - сума розрахункових натискувань, визначається за допомогою таблиць ПТР для кожного типу рухомого складу шляхом мно­ження кожної величини Кр на кількість однотипних одиниць і підсумковим складанням їх у поїзді;

φ_к - визначається з графіка (рис. 4.14), або таблиці в ПТР.

Питома гальмова сила визначається за формулою:

b=1000×φ_кр×∑К/(m×g), Н (4.42)

або b=1000× φ_кр×V_р, Н/кН (4.43)

де Vр=∑К/(m×g) - розрахунковий гальмовий коефіцієнт, який характеризує ступінь забезпечення поїзда гальмами. Так для вантажних поїздів він має бути не меншим 0,33 для пасажирських поїздів за швидкості до 120 км/год. –не менше 0,6 і т.д.

Залежність питомої гальмової сили b від швидкості при екстреному , службовому і повному гальмуванні наведена нарис.4.15.

Рис. 4.14. Графік залежності розрахункового Рис. 4.15. Залежність питомої гальмової

коефіцієнта тертя колодки і колеса від швидкості: сили вантажного поїзда від швидкості руху при::

1 – для композиційних колодок; 1 – службовому гальмуванні;

2– для чавунних колодок. 2- повному службовому гальмуванні;

3- екстреному гальмуванні.

2. 5 Рівняння руху поїзда

Згідно з другим законом Ньютона:

а=F_р/m, м/с², (4.44)

З урахуванням маси поїзда в т, швидкості руху поїзда в км/год, буде мати:

а= 12,96×F_р/m, км/год², (4.45)

В поїзді на поступальний рух накладається обертальний рух колісних пар, якорів тягових двигунів, зубчастої передачі, які зменшують як прискорення, так і сповільнення руху поїзда. В розрахунках цей вплив показують збільшенням маси поїзда на величину m×γ і одержану масу називають приведеною масою поїзда m_п:

m_п=m+m×γ=m×(1+γ), т (4.46)

де (1+γ) – коефіцієнт інерції обертальних частин;

а= 12,96×F_р/+m×(1+γ), км/год², (4.47)

Цей вираз називають рівнянням руху поїзда.

В розрахунках для вантажних і пасажирських поїздів коефіцієнт (1+γ), приймають 1,06, тоді рівняння руху поїзда прийме такий загальний ви­гляд:

a = 120׃_р, км/год, (4.48)

для режиму тяги:

a = 120 ×(ƒ_к –w₀ –w_д), км/год², (4.49)

режиму вибігу:

a= 120×х(-w_о -w_д), км/год², (4.50)

режиму гальмування:

а= 120×(-b-w_ох -w_д), км/год. (4.51)