Силы, действующие на поезд

Подразделяются на управляемые и неуправляемые.

Управляемые: сила тяги FK; сила торможения FT

Неуправляемые: сила инерции и сила сопротивления движения W.

В зависимости от соотношений этих сил, может изменяться характер движения поезда, то есть скорость движения.

2-ой закон Ньютона А=F/m – для поезда А = (FK –W)/m

Характер изменения движения

1. FK больше W – (поезд разгоняется) - условие разгона.

А= Fк-(W+FТ)/ mn

2. FK = W – условие равномерного движения с V=const.

3. FK < W – условие замедления движения.

4. 0 = FK< W +FТ – условие остановки поезда

Силы сопротивления движению поезда (w).

В процессе движения на поезд действуют различные силы, отличающие по величине, направлению и характеру действия.

Силы сопротивления движению делят на основные, действующие при движении поезда всегда, и дополнительные, возникающие только при движении по отдельным участкам пути или отдельные периоды времени (при преодолении подъемов, кривых участков пути, сил ветра, а также от низкой температуры наружного воздуха). Сумму сил основного и дополнительного сопротивлений называют общим сопротивлением движению поезда Wк.

Wк = W_ОСН + W_ДОП (кгс) - полное сопротивление движению

W = W P+Q (кгс/т) удельное сопротивление движению,

где:

Р – вес локомотива,

Q – вес состава

Основное сопротивление (Wо) действует все время движения и возникает:

1. От трения в буксах и других узлах ходовой части локомотива, состава.

2. От взаимодействия КП с рельсами.

3. От взаимодействия с окружающим воздухом.

Из формул видно, что основное удельное сопротивление Wo прямо пропорционально скорости движения V и обратно пропорционально нагрузке на ось в составе Q.

Поэтому экономически целесообразнее увеличивать веса поездов, а не скорость движения.

Поэтому, в полновесных груженых поездах, удельный расход электроэнергии на тягу значительно меньше, чем в легковесных порожних поездах.

Дополнительное сопротивление появляется только в отдельные моменты движения поезда и возникает:

— в условиях движения поезда по уклонам — От уклона профиля – определяют как Wi=i. где i – уклон в тысячных; для подъема берется i со знаком “+”, для спусков – со знаком “–“. При движении на подъем Wi = i (кгс/т) i- крутизна подъема в промилле (тысячных);,

— в кривых. От кривизны пути – появляется: вследствие отжатия поезда силами инерции в сторону внешнего рельса и возникновения трения гребней колес о боковую поверхность наружного рельса. При движении в кривых участках пути: Wkp = 700/Rкр кгс/т если длина поезда меньше длины кривой ln < lk (короткососставный.). W кр = 700 Sкр/Rкр ln кгс/т – если длина поезда больше длины кривой ln > lk (длинносоставный)

— трогания поезда с места. Повышение сопротивления при трогании поезда с места объясняется тем, что за время стоянки смазка в буксах между прижатыми деталями вытесняется в свободное пространство в буксах ,а букса остывает, что приводит к повышению ее вязкости, особенно при низких температурах атмосферы, а также тем, что коэффициент трения покоя всегда больше коэффициента скольжения. длительная стоянка поезда зимой значительно повышает сопротивление движению при трогании. — низких температур. При низких температурах сопротивление движению возрастает в основном за счет повышения вязкости смазки в узлах трения. Его учет рекомендуется производить при температурах ниже —25°С в процентах от основного Сопротивления движению; например, для грузовых вагонов при скорости 80 км/ч и температуре воздуха —30^оС это повышение Сопротивления принимается равным 7 %. — действии ветра (встречного или бокового), ветер со скоростью 10 м/с создает дополнительное сопротивление около 1 кгс/с. Ветер изменяет силы сопротивления движению воздушной среды. Боковые поверхности и крыши, междувагонное пространство и выступающие части. За последним вагоном часть воздуха увлекается поездом, создается завихрение и поток, соприкасающийся с верхним строением пути. За последним вагоном поезда образуется разрежение. При встречном ветре возрастают, попутном уменьшаются. На участках с постоянными ветрами Сопротивление, создаваемое ими, учитывают при тяговых расчетах. Сопротивление в этом случае задается в процентах от основного удельного сопротивления движению. Например, при скорости ветра 8 м/с и скорости движения 80 км/ч удельное сопротивление от ветра следует принять равным 10 % основного сопротивления. Перечень участков, на которых учитывается действие ветра, утверждается МПС.

— при работе подвагонных генераторов у пассажирских вагонов. Дополнительное сопротивление движению от подвагонных генераторов в пассажирских поездах учитывается при скоростях свыше 20 км/ч, когда к ним подключаются электрические потребители вагонов.