Вопрос 3

Для упрощения расчетов удобнее использовать удельные значения сил, равные силам в ньютонах, отнесенным к весу поезда в килоньюто-нах. Вес поезда в международной системе единиц (СИ) определяют как произведение массы т, в тоннах, на ускорение под действием силы тяжести g = 9,81 м/с². Удельная сила тяги f_k удельные силы сопротив­ления движению w, удельная тормозная сила b_Т и удельная ускоряю­щая сила / (Н/кН) рассчитываются по следующим формулам:

При изучении влияния действующих сил на движение поезда его пред­ставляют в виде материальной точки, в которой сосредоточена вся его масса. Такая замена упрощает решение задач, связанных с характером движения поезда, не вносит большую погрешность в расчеты. В том же случае, когда рассматривают силы поезда как механической системы, а не материальной точки, все перечисленные силы относят к ободам колес­ных пар и прикладывают в точке касания колес с рельсами.

Вопрос 4

При прохождении тока по обмоткам тяговых электродвигателей на электроподвижном составе и тепловозах с электрической переда­чей возникает вращающий момент за счет взаимодействия тока в про­водниках обмотки якоря с магнитным потоком, создаваемым катушка­ми главных полюсов. Он передается на колесную пару через зубчатую передачу (редуктор). Однако одного вращающего момента недостаточ­но для создания силы тяги. Возникающие при этом силы являются внутренними относительно поезда и не могут вызвать его поступательного дви­жения.

Так, если колесную пару приподнять над рельсами, то ее вращение не приве­дет к движению поезда. Для начала по­ступательного движения необходимо за счет действия внутренних сил вызвать внешние силы за счет сцепления колес с рельсами. За счет сцепления колеса с рельсом возникает необходимый упор, отталкива­ясь от которого колесо начинает движение.

Рассмотренные процессы можно распространить на колесную пару. Сила Fкд , действующая на оба колеса колесной пары, является каса­тельной силой тяги движущей колесной пары. Сумму сил Fкд всех движущих колесных пар называют касательной силой тяги локомо­тива F_K или просто силой тяги локомотива.

При испытаниях локомотивов силу тяги измеряют на автосцепных приборах. Эта сила тяги F_к при постоянной скорости движения равна касательной силе тяги за вычетом силы сопротивления движению локо­мотива W'к.

Fа=F_n-W'к ±F_кэ

Эту формулу обычно используют для определения силы тяги на автосцепных приборах по известной касательной силе тяги при неиз­менной скорости движения (F_Kэ = 0) и известном сопротивлении дви­жению локомотива или при тех же условиях — для определения каса­тельной силы тяги по измеренной силе тяги на автосцепке.

Вопрос 5

Силу тяги всего локомотива, F_K реализуемую без боксования, оп­ределяют как сумму сил тяги, развиваемых каждой колесной парой. Однако обычно одна или несколько колесных пар находятся в наибо­лее неблагоприятных условиях по сцеплению и начинают боксовать раньше, чем будут реализованы наибольшие силы тяги остальными колесными парами локомотива. Это связано с перераспределением нагрузки от колесных пар на рельсы, расхождением характеристик тяговых электродвигателей, диаметров бандажей и т.д. В результате наибольшая сила тяги локомотива оказывается меньше суммы наи­больших сил тяги, развиваемых каждой колесной парой, и ограничи­вается той из них, которая имеет пониженную силу сцепления.

Поэтому коэффициент сцепления локомотива у, равный отноше­нию наибольшей силы тяги F_K к сцепному весу локомотива m_ng, мень­ше коэффициента сцепления одной колесной пары \j/_Q. Сцепным весом называют вес, приходящийся на сцепные колесные пары, т.е. колес­ные пары, связанные с тяговым электродвигателем.

Нужно отметить, что современные электровозы и тепловозы име­ют только сцепные (движущие) колесные пары (бегунковых осей нет), поэтому их сцепной вес равен общему весу локомотива.

Чтобы колесные пары локомотива работали без боксования, долж­но быть выдержано условие:

F_k≤1000m_лgψ

Из формулы идно, что при постоянном весе m_лg коэффици­ент сцепления у характеризует наибольшую силу тяги локомотива. Его используют для оценки наибольшей силы тяги локомотива по сцеп­лению. Зная коэффициент сцепления локомотива, можно определить его наибольшую силу тяги.