Практическое занятие № 1 Механизм образования касательной силы тяги

Содержание: изучение механизма образования силы тяги локомотива и решение задач по теме.

При заданном токе нагрузки тяговый электродвигатель развивает на валу вращающий момент(рисунок 1.1), равный по величине:

, (1.1)

где - радиус шестерни, м;

- окружное усилие зубчатой передачи, Н.

Окружное усилие зубчатой передачи можно выразить обратно через вращающий момент:

. (1.2)

Частоту вращения вала двигателя и шестерни обозначим -число оборотов в минуту.

Рисунок 1.1 Схема образования касательной силы тяги

Действуя на радиусе ведомого зубчатого колеса , силавызовет реакцию в центре колеса -. Возникнет пара сил,, которая при вращении создает момент, несколько меньший, чем момент, за счет трения в зубьях. Из этого следует, что

, (1.3)

где - КПД, учитывающий потерю мощности в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках тягового электродвигателя;

- передаточное число.

Зубчатое колесо будет иметь частоту вращения , а вместе с ним будет вращаться движущее колесо вокруг центраО. В результате действия вращающего момента и нагрузки от колеса на рельс возникнет касательная реакция от рельса на колесои пара сил на движущем колесе, с моментом

, (1.4)

где- радиус колеса.

Реакция представляет собой силу сцепления колеса с рельсом, приблизительно равную:

, (1.5)

где - статический коэффициент трения. Благодаря реакцииколесо будет стремиться вращаться вокруг мгновенного центра вращенияС, что приведёт к качению по рельсам.

По закону действия и противодействия силы ивзаимно уравновешиваются. Сила остается неуравновешенной и является внешней для локомотива, так как она действует на колесо, которое закреплено (благодаря сцеплению) на рельсе в точке мгновенного центра вращенияС и составляет вместе с рельсами единую систему – внешнюю по отношению к локомотиву. Следовательно, силаявляется движущей силой локомотива. Так как для удобства расчетов условились относить все силы, определяющие движение поезда, к ободам движущих колес, то касательной силой тяги считают силу, равную по величине силе. Таким образом,

, (1.6)

откуда имеем касательную силу тяги, создаваемую одним движущим колесом:

. (1.7)

Касательная сила тяги всего локомотива будет равна сумме сил всех движущих колес, т. е.

. (1.8)

Качение колес приводит к поступательному движению локомотива со скоростью:

, (1.9)

где - диаметр колеса, м;

- частота вращения колеса, об/мин:.

Измерить практически невозможно. Динамометром измеряют силу тяги на сцепке первого к локомотиву вагона, и называют ее динамометрической. Силаменьше силына величину сил сопротивления движению и сил инерции самого локомотива.

Пример решения и оформления задачи. Определите касательную силу тяги, реализуемую восьмиосным локомотивом, если КПД передачи=0,99, передаточное отношение=4, диаметр колеса=1,05 м и вращающий момент ТЭД=19 кНм.

Дано: т - 16 =0,99 =3 =1,05 =10 кНм	Решение: кН кН
- ?