Тормозные силы поезда при механическомторможении

При механическом тор­можении под действием сжатого воздуха поршни тор­мозных цилиндров через ры­чажную передачу прижимают колодки к вращающимся ко­лесам с силой К (рис. 52),

пропорциональной давлению воздуха. В месте контакта каждой колодки с колесом возникает сила трения, В_р действующая против враще­ния колеса.

Где - коэффициент трения колодки о колесо.

Сила создает момент , направленный против вра­щения колеса. Его можно заменить моментом силы В₂, прило­женной в точке касания колеса с рельсом. При наличии между колесом и рельсом силы сцепления, сила В₂ вызовет равную ей и противоположно направленную реакцию рельса — силу В, которая является внешней силой по отношению к поезду и на­зывается тормозной силой. Тормозная сила каждой колесной пары ограничена сцеплением колеса с рельсом. Если сила В₂ превысит силу сцепления колеса, начнется ее проскальзыва­ние относительно рельса, колесная пара может заклинить и начать скользить по рельсу (юз). Образуются ползуны на по­верхности катания, которые создают удары при каждом обо­роте колеса.

Чтобы предотвратить заклинивание регламентируют силу нажатия колодок на колесо для каждого типа подвижно­го состава.

Сумму тормозных сил всех колесных пар поезда, обору­дованных тормозами, называют тормозной силой поезда.

где В₁ —тормозная сила в Н; К_р — расчетная сила нажатия колодок на колесо, кН; - расчетный коэффициент трения.

Коэффициент трения колодок зависит от их типа. Для чугунных колодок

Для композиционных =0,36(v+150)/(2v+150).

Расчетная сила нажатия для чугунных колодок

Крчуг=68,5кН/ось

Для композиционных _{Кр комп}=41,5кН/ось

Удельная тормозная сила – сила приходящаяся на 1кН веса состава вычисляется по формуле

Где vр (тэта эр) - расчетный тормозной коэффициент, показывающий сколько кН нажатия приходиться на 1кН веса состава.

Vр=Кр n/Qg

Где n- число тормозных осей в составе.

Расчетный тормозной коэффициент характеризует степень обеспечения поезда тормозными средствами. Поэтому его минимальное значение ограничивается. Так для грузовых поездов, оборудованных чугунными колодками, он должен быть не менее 0,33 кН/кН, а композиционными -0,19 кН/кН.

4.6.3. Определение массы состава.

Одной из задач тяговых расчетов является определение массы состава, который может провезти по заданному участ­ку локомотив определенной серии. При этом на заданном уча­стке железной дороги, который обслуживают локомотивы, приписанные к основному локомотивному депо, выбирается наиболее трудный по крутизне и протяженности подъем. Этот подъем называют расчетным i_р. Исходят из того, что если ло­комотив по этому подъему провезет состав максимально воз­можной массы, то по остальным участкам провезет и подавно.

Основным условием прохождения тяжелого поезда по затяж­ному подъему является недопущение перегрева тяговых электро­двигателей локомотива, то есть потребляемый ими ток не должен превышать ток длительного режима. Так как току длительного режима соответствует расчетная сила тяги , то на затяжном подъеме может быть использована только эта сила тяги.

В связи с этим расчет максимально возможной массы состава ведут исходя из условия, что на затяжном подъеме поезд двигается равномерно с расчетной скоростью v_р (ско­ростью длительного режима). При этом расчетная сила тяги F_кр уравновешивается полной силой сопротивления движе­нию поезда на расчетном подъеме W.

Полное сопротивление движению поезда на расчетном подъеме

Приравняв расчетную силу тяги F_кр полному сопротив­лению и решив уравнение относительно Q получим

Где — расчетная сила тяги локомотива, Н; — вес локомотива, кН; — основное удельное сопротивление локомотива при расчет­ной скорости v_р, Н/кН; — основное удельное сопротивление соста­ва при v_р, Н/кН; i_р — удельное сопротивление от расчетного подъема (численно равное числу тысячных подъема), Н/кН; g — ускорение сво­бодного падения, м/с².

Расчетные нормативы локомотивов приведены в таблице 8.

Таблица 8. Расчетные нормативы локомотивов

Серия локомотива	Расчетная сила тяги , Н	Расчетная скорость vр, км/ч	Расчетная масса Р,т	Конструкционная скорость км/ч.	Сила тяги при трогании с места Fктр, Н	Длина локомотива 1л, м	Число движущихся колесных пар
2ТЭ116	520000	24,0	276	100	900000	41	12
2 Мб 2	400000	20,0	238	100	714000	34,8	12
ЗТЭ10М	759000	25.0	414	100	960000	50	18
2ТЭ10В	506000	25,0	276	100	900000	34	12
2ТЭ121	670000	24.0	300	100	960000	43	12
ВЛХ	465000	43,3	184	100	553000	28	8
ВЛ10	463000	45,5	184	100	626000	28	8
ВЛ	365000	44.0	138	100	497000	21	6
ВЛ	482000	46,7	184	110	662000	33	8

Рассчитанная по этой формуле масса состава будет максимальной для данного участка с затяжным подъемом. Если увеличить массу состава выше рассчитанной, поезд будет снижать скорость на затяжном подъеме, локомотиву потребуется увеличить силу тяги, а значит и силу тока, по­требляемую тяговыми двигателями. Тяговые двигатели пе­регреются, может произойти выход их из строя. Если снизить массу состава, то локомотив и на самом трудном подъеме будет идти ускоренно, но зато в данном случае снизится пе­ревозочная работа участка.

Но рассчитанная масса состава может быть снижена из-за недостаточной длины приемоотправочных путей станций (рис. 45), где предполагается обгон грузового поезда пасса­жирским.

Для проверки размещения поезда в пределах длины при-емоотправочного пути необходимо рассчитать длину поезда по формуле

Рис.4.52. Схема станции для обгона грузовых поездов.

1_п = 1₄n₄ + 1₆n₆ + 1₈n₈ + 1_л + 10,

где 1₄ = 15 м — длина четырехосного вагона; 1₆ = 17 м—длина шестиосного вагона; 1₈ = 20 м — длина восьмиосного вагона; 1_я = 34 м — дли­на локомотива (2Т10М); n₄ — число четырехосных вагонов в составе; n₆ — число шестиосных вагонов в составе; n₈ — число восьмиосных вагонов в составе;

Если окажется, что поезд с рассчитанной массой соста­ва не размещается в пределах длины приемоотправочных путей, массу состава следует уменьшить.

При анализе профиля пути для выбора расчетного подъе­ма (наиболее трудного) может оказаться, что на участке име­ется более крутой подъем, чем расчетный, но небольшой про­тяженности. И если перед таким подъемом имеются спуски, площадки, где поезд может развить достаточную скорость (70-90 км/ч), этот подъем в расчет не принимают, предпола­гая, что поезд его преодолеет в счет накопленной кинетичес­кой энергии. Понятно, что поезд, рассчитанный для подъема меньшей крутизны, на более крутом подъеме будет терять скорость. Если к концу такого подъема скорость не упадет ниже расчетной, то можно считать, что выбор расчетного подъема сделан правильно. Для этого делают проверку рас­считанной массы состава на надежное преодоление им более крутого, чем расчетный, подъема. При этом рассчитывают путь, проходимый поездом на проверяемом подъеме при сни­жении скорости, допустим, от = 80 км/ч до расчетной v_р, и сравнивают его с длиной проверяемого подъема. Если этот путь окажется больше, чем длина подъема, массу состава снижать не нужно.

Путь, проходимый поездом при снижении скорости от v_н до v_р, определяют по формуле

где v_к = v_р — конечная скорость; — удельная сила тяги при средней скорости — удельное сопротивление движению поез­да при средней скорости.

Удельная сила тяги равна

.

определяется по тяговой характеристике локомотива для средней скорости

Удельная сила сопротивления движению поезда

Здесь -так же определяются для средней скоро­сти v_ср,

i _п -удельное сопротивление от проверяемого подъе­ма, Н/кН.