1.2. Коэффициент сцепления и коэффициент трения.
Качение колеса по рельсу происходит за счет силы сцепления действующей между ними и приложенной в точке контакта:
где — коэффициент сцепления.
Между колесом и рельсом на контактируемых площадях давление достигает 12 — 15 тыс. кгс/см2. В зоне контакта происходит механическое вдавливание и молекулярное притяжение контактируемых поверхностей. Таким образом, сцепление колес с рельсами физически представляет процесс, при котором происходит преодоление механического зацепления и молекулярного притяжения контактируемых поверхностей. Коэффициент сцепления , равный отношению максимально возможной силы сцепления к действительной нагрузке колеса на рельс, зависит от состояния поверхности рельсов и колес, от нагрузки колеса на рельс и скорости движения. Для грузовых вагонов при скоростях от 20 до 120 км/ч и нагрузке колесной пары на рельс от 6 до 22 тс (от 60 до 220 кН) коэффициент сцепления изменяется от 0,13 до 0,07 и для пассажирских при скоростях от 40 до 160 км/ч — от 0,14 до 0,09. Во время тумана, росы, при моросящем дожде, особенно при образовании на рельсах инея и загрязненных рельсах, коэффициент сцепления уменьшается и может быть менее 0,04. При сильном дожде, когда рельсы чистые, коэффициент сцепления остается таким же, как и при сухих рельсах. При входе колес в кривые участки пути и при выходе из них уменьшается на 5-10%. Коэффициент сцепления повышается до при подсыпке песка на рельсы и различных способах очистки их. Расчетный коэффициент сцепления колес с рельсами определяется по формуле
;
где - нагрузка от колесной пары на рельсы (осевая нагрузка), кН;
- функция скорости, параметры которой зависят от типа подвижного состава.
Значения расчетных коэффициентов сцепления для разных типов подвижного состава при скоростях движения, принимаемых для проверки отсутствия заклинивания колесных пар приведены в табл.1.1.
Таблица №1.1. Расчетные коэффициенты сцепления для различных типов подвижного состава.
Тип подвижного состава |
Расчетная скорость, км/ч |
Значение функцииf(v) |
Расчетный коэффициент сцепления при нагрузке от колесной пары на рельс, кН |
||||
60 |
100 |
150 |
200 |
250 |
|||
Пассажирские и изотермические вагоны, вагоны электро- и дизельпоездов |
40 |
0,70 |
0,140 |
0,135 |
0,130 |
0,124 |
- |
120 |
0,55 |
0,110 |
0,107 |
0,102 |
0,097 |
- |
|
140 |
0,53 |
0,106 |
0,102 |
0,098 |
0,094 |
- |
|
160 |
0,51 |
0,101 |
0,097 |
0,094 |
0,090 |
- |
|
Грузовые вагоны |
20 |
0,71 |
0,131 |
0,125 |
0,121 |
0,116 |
0,110 |
100 |
0,52 |
0,097 |
0,094 |
0,090 |
0,086 |
0,081 |
|
120 |
0,47 |
0,092 |
0,090 |
0,085 |
0,081 |
0,070 |
|
Локомотивы |
20 |
0,65 |
- |
- |
0,132 |
0,126 |
0,119 |
100 |
0,49 |
- |
- |
0,097 |
0,093 |
0,088 |
|
160 |
0,46 |
- |
- |
0,087 |
0,083 |
0,078 |
|
Величина коэффициента трения тормозной колодки зависит от многих факторов: материала колодки, скорости движения, удельного давления колодки, материала колеса, состояния рельсов и др. Коэффициент трения показывает, какую часть от силы нажатия составляет сила трения. Для чугунных стандартных тормозных колодок действительный коэффициент трения определяется из соотношения: ; где — сила нажатия на колодку, кН; — скорость движения поезда, км/ч. Для композиционных колодок используется соотношение: . На рис.1.2 и рис.1.3 приведены зависимости действительных коэффициентов трения чугунных и композиционных колодок от скорости движения при различных нажатиях на колодку.
Рис.1.2.
|
Рис.1.3.
|
