Вопрос 6

Чтобы увеличить касательную силу тяги F, нужно создать больший вращающий момент на колесной паре, а следовательно, и большую силу F₂ . Однако силу F₂ можно увеличивать только до предельного значения силы сцепления:

F₂=F≤ Fсц

Е сли F2 превысит F_cu, то колесо начнет проскальзывать относи­тельно рельса — боксовать. Отношение наибольшей силы тяги или силы сцепления к нагрузке от колесной пары на рельсы называют коэффициентом сцепления одной колесной пары (оси) ψ:

где f — наибольшая сила тяги колесной пары или сила сцепления, Н; mg — нагрузка от колесной пары на рельсы, кН, определяемая как произве­дение массы, приходящейся на одну колесную пару локомотива m_ло, в тоннах, и ускорения свободного падения g = 9,81 м/ с²; 1000 — переводной коэффи­циент кН в Н.

В Правилах тяговых расчетов для поездной работы приведены эм­пирические (экспериментальные) формулы, по которым определяют расчетные коэффициенты сцепления, полученные по результатам об­работки опытных данных для различных типов локомотивов в зависи­мости от скорости движения v.

Вопрос 7

Разберем, от каких параметров зависит коэффициент сцепления и как можно его увеличить.

Состояние поверхностей колес и рельсов. Прн чистых и сухих поверхностях достигается наибольший коэффициент сцепления колес­ной пары и локомотива. Образование в месте контакта колеса и рель­са масляных, глинистых, торфяных и им подобных пленок, а также загрязненных снега и льда приводит к резкому снижению коэффици­ента сцепления. Самым эффективным средством увеличения сцепления колес с рель­сами оказался сухой кварцевый песок, подаваемый в место контакта колес и рельсов. Он разрушает пленки, и его твердые абразивные частицы внедряются в контактирующиеся поверхности, значительно увеличивая коэффициент сцепления.

Равномерность нагрузок от колесных пар на рельсы. Наи­большую силу тяги локомотива можно получить при равномерном рас­пределении веса локомотива между движущими колесными парами, чтобы каждая из них развивала наибольшую силу тяги. В действи­тельности достичь равномерных нагрузок от колесных пар на рельсы трудно. Для этого в эксплуатации первая по ходу движения колесная пара обычно имеет повышенную склонность к боксованию. Для умень­шения действия опрокидывающего момента на некоторых сериях ло­комотивов применяют противоразгрузочные устройства.

Колебания подрессоренной части локомотива. При колебани­ях кузова и тележек локомотива каждая колесная пара то разгружает­ся, то перегружается вследствие прогиба рессор и пружин рессорного подвешивания. В момент разгрузки колесная пара может потерять сцепление с рельсом, а при перегрузке — восстановить его. Наступа­ет так называемое прерывистое боксование. В том случае, когда сцеп­ление не восстанавливается, начинается разносное боксование со зна­чительным увеличением частоты вращения колесной пары.

Колебания локомотива, а следовательно, и степень разгрузки ко­лесных пар зависят от конструкции его экипажной части, жесткости рессорного подвешивания и характеристик гасителей колебаний, жес­ткости пути и наличия на нем неровностей (стыков), а также от ско­рости движения.

С увеличением скорости движения локомотива возрастает ампли­туда колебаний, вызывающих снижение коэффициента сцепления.

Расхождение характеристик тяговых электродвигателей и ди­аметров колесных пар. За счет этих расхождений различные дви­жущие колесные пары развивают разные силы тяги. При прочих рав­ных условиях колесная пара, которая развивает большую силу тяги, раньше потеряет сцепление с рельсами и начнет боксовать. Коэффи­циент сцепления локомотива в этом случае окажется ниже, чем при совпадении характеристик и диаметров колесных пар.

Проскальзывание колес.

Проскаль­зывания колесных пар возникают вследствие конусности бандажей и при разности диаметров колес одной колесной пары.

Скольжение возрастает при разных диаметрах колес одной колес­ной пары. Даже в случае одинаковых диаметров колес смещение колесной пары в колее, например, до упора гребня левого колеса в рельс, приводит к качению левого колеса по большему диаметру , а правого — по меньшему D₃. В результате левое колесо проходит блльший путь и стремится забежать вперед, поворачивая колесную пару вокруг вертикальной оси. Однако такому повороту препятствуют буксовые направляющие или поводки букс, и колеса вынуждены проскальзывать.