3. Силы действующие на поезд.

На поезд могут действовать следующие силы: сила тяги локомотива F, силы сопротивления движению W, тормозная сила B.

3.1 Сила тяги электровоза.

Сила тяги электровоза возникает при преобразовании электрической энергии, потребляемой из сети, в механическую энергию движения поезда. Величина силы тяги зависит от серии электровоза (от количества тяговых двигателей, их характеристик и нагрузки на ось локомотива). Сила тяги задается в виде тяговой характеристики F_к(V) (см. приложение 1). Если скорость, на каком либо участке пути превышает допустимую, то машинист должен отключить режим тяги и перейти на выбег или торможение.

3.2 Силы сопротивления движению.

Силы сопротивления движению действуют на поезд во всех режимах движения: тяги, выбега и торможения. Полное сопротивление движению равно сумме составляющих:

W=W0+WД,

(3.1)

где: W₀ – основное сопротивление движению, кгс;

W_Д – дополнительное сопротивление движению, кгс.

Так как сопротивление движению зависит от многих факторов, его вычисляют по усреднённым опытным данным и выражают эмпирическими формулами.

При производстве тяговых расчётов удобно пользоваться удельными значениями сил, отнесёнными к весу поезда. Удельное сопротивление движению при этом

(кгс/тс),

(3.2)

где: Q – вес поезда, тс, численно равный его массе, т.

При использовании международной системы единиц СИ силу сопротивления движению измеряют в Н, а вес поезда в кН.

При этом 1 ^кГс/_тс=1^Н/_кН.

3.2.1 Основное сопротивление движению.

Основное сопротивление движению включает в себя:

• сопротивление прямого горизонтального пути (трение качения колёс, трение скольжения реборд по боковым граням головок рельсов, удары на стыках и неровностях пути);

• сопротивление подвижного состава (трение в буксовых подшипниках, тяговом электроприводе, сцепных устройствах и т.п.);

• сопротивление воздушной среды при отсутствии ветра.

Основное сопротивление движению зависит от типа подвижного состава, скорости движения и степени загрузки вагонов, а для электровозов ещё и от режима движения (тяга, выбег).

Формулы основного удельного сопротивления движению и их числовые значения для ряда скоростей приведены в табл. 3.1 и 3.2

Таблица 3.1

Значения основного удельного сопротивления движению электровозам на стыковом(звеньевом) пути.

Тип подвижного состава	Расчётная формула и численные значения w0, кгс/тс при скоростях, км/ч
	0	25	50	75	100
1	2	3	4	5	6
Электровозы при движении под током
	1.9	2.34	3.15	4.33	5.9
Электровозы при движении на выбеге
	2.4	2.89	3.83	5.19	7

Таблица 3.2

Значения основного удельного сопротивления движению вагонов на стыковом(звеньевом) пути, при различной нагрузке на ось.

Тип подвижного состава	Нагрузка на ось mво т/ось	Расчётная формула и численные значения w0, кгс/тс при скоростях, км/ч
		0	25	50	75	100
1	2	3	4	5	6	7
Четырёхосные грузовые вагоны на подшипниках скольжения и шестиосные вагоны на роликовых подшипниках
	16	1,2	1,45	1,90	2,55	3,39
	16.5	1,18	1,43	1,87	2,49	3,31
	17	1,17	1,41	1,83	2,44	3,23
	17.5	1,16	1,39	1,8	2,39	3,16
	18	1,14	1,37	1,77	2,34	3,09
	18.5	1,13	1,35	1,74	2,30	3,02
	19	1,12	1,33	1,71	2,26	2,96
	19.5	1,11	1,32	1,69	2,22	2,90
	20	1,10	1,30	1,66	2,18	2,85
Четырёхосные грузовые вагоны роликовых подшипниках и вагоны рефрижераторных поездов
	16	0,89	1,14	1,59	2,24	3,07
	16.5	0,88	1,13	1,56	2,19	3,00
	17	0,875	1,12	1,54	2,14	2,97
	17.5	0,87	1,10	1,51	2,10	2,87
	18	0,865	1,09	1,49	2,06	2,81
	18.5	0,86	1,08	1,47	2,03	2,75
	19	0,855	1,07	1,45	1,99	2,7
	19.5	0,85	1,06	1,43	1,95	2,65
	20	0,845	1,05	1,41	1,93	2,6
Восьмиосные грузовые вагоны на роликовых подшипниках
	16	1,07	1,22	1,52	1,99	2,62
	16.5	1,06	1,2	1,5	1,95	2,57
	17	1,05	1,19	1,47	1,92	2,51
	17.5	1,04	1,17	1,45	1,88	2,46
	18	1,03	1,16	1,43	1,85	2,41
	18.5	1,02	1,15	1,41	1,82	2,36
	19	1,015	1,13	1,39	1,79	2,32
	19.5	1,01	1,12	1,37	1,76	2,28
	20	1	1,11	1,36	1,73	2,24

Нагрузка на ось вагона:

т/ось ,

(3.3)

где m_т – тара вагона (см табл. 2.2);

m_гр – грузоподъёмность вагона (см табл. 2.2);

– коэффициент загрузки вагона (см табл. 2.2);

n – количество осей вагона (см. табл. 2.2).

Для пользования таблицей 3.2 полученное значение нужно округлить до ближайшего табличного значения.

По формулам, приведённым в табл. 3.1 и 3.2 рассчитать удельные значения основного сопротивления движению электровоза в режиме тяги и в режиме выбега для расчётной скорости, V_p указанной в табл. 2.1. По данным табл. 3.1 и 3.2 построить зависимости и , вид которых показан на рис. 3.1.