Вопрос 17

Тормозными силами называют управляемые внешние силы, дей­ствующие против движения поезда для снижения скорости движения или поддержания ее на спуске. От значения тормозных сил зависит безопасность движения поездов. Поэтому должна быть обеспечена высокая надежность и эффективность тормозов.

В зависимости от принципа создания тормозных сил применяют механическое или электрическое торможение.

Сила нажатия колодок на колесные пары при механическвм тормо­жении образуется за счет давления сжатого воздуха в тормозных ци­линдрах. Под действием силы, развиваемой сжатым воздухом, пор­шень тормозного цилиндра со штоком смещается. Через механичес­кую рычажную передачу, состоящую из тяг и рычагов, он передает силу на каждую колодку. Если каждая колодка прижимается к враща­ющемуся колесу (рис. 7.1) с силой K₁ то в месте контакта возникает

сила трения, К₁φ_к противодействующая вращению колеса (ф_к — коэффициент трения колодки о колесо).

Эта сила передается в точку С кон­такта колеса и рельса. Обе силы являют­ся внутренними относительно поезда и не могут повлиять на характер его движе­ния. Если колесо будет прижато к рельсу с силой q₀, то в результате сцепления колеса с рельсом сила К₁φ_к, приложен­ная от колеса к рельсу и стремящаяся сдвинуть рельс по направлению движения, вызовет реакцию рельса В, равную силе К₁φ_к и противоположно направленную. Эта сила является внеш­ней по отношению к поезду и называется тормозной силой. Она дей­ствует против движения и создает необходимый колесу упор. Тормоз­ная сила, развиваемая колесной парой, Н:

В=1000Кφ_к

где К — суммарная сила нажатия колодок на колесную пару, кН.

Сила К зависит от диаметра тормозного цилиндра, давления сжа­того воздуха в нем, силы оттормаживающей пружины, передаточного отношения рычажной передачи и ее КПД. Для каждого локомотива и вагона сила К может быть определена по этим данным.

Коэффициент трения колодок о колеса зависит в основном от мате­риала колодок, скорости движения и удельных сил нажатия колодок на колеса. На железных дорогах применяют три типа колодок: стандарт­ные чугунные, чугунные с повышенным содержанием фосфора (до 1,0...1,4 %) и композиционные.

Вопрос 18

В зависимости от принципа создания тормозных сил применяют механическое или электрическое торможение. При механическом торможении тормозная сила образуется в результате трения тормоз­ных колодок о поверхности катания колес или о тормозные диски, специально укрепленные на колесных парах некоторых типов пасса­жирских вагонов и вагонов электропоездов. Тормозные силы создают­ся на ободах всех колесных пар подвижного состава, имеющих тормоз­ные колодки.

Управление механическими тормозными силами может быть пнев­матическим (воздушным) или электропневматическим. В первом слу­чае машинист управляет торможением, изменяя давление в тормозной магистрали поезда. Его снижение приводит к включению тормозов. В связи с неодновременным понижением давления с помощью крана машиниста локомотива тормоза головной части поезда срабатывают раньше, чем в хвостовой части, что вызывает продольные динамичес­кие силы в поезде.

В пассажирских поездах используют электропневматические тор­моза, в которых снабжение вагонов сжатым воздухом идет через тор­мозную магистраль, а управление воздухораспределителями вагонов осуществляется по электрическим проводам. Вследствие этого тор­мозной эффект всех вагонов поезда возникает практически одновре­менно.

Электрическое торможение основано на использовании принципа обратимости электрических машин. Тяговые электродвигатели перево­дят в генераторный режим, при котором потенциальная энергия

8

поезда, движущегося с постоянной скоростью по спуску, или кинети­ческая энергия поезда при замедлении превращается в электрическую энергию. Возникающие при этом электромагнитные силы используют для получения тормозной силы.

Электрическое торможение подразделяют на реостатное и ре­куперативное. При реостатном торможении электрическая энергия в реостате преобразуется в тепловую, рассеиваемую в окружающей сре­де. При рекуперативном торможении, свойственном только электро­подвижному составу, электрическая энергия не рассеивается, а отда­ется в контактную сеть для полезного использования. Естественно, что тормозные силы при электрическом торможении можно получить на ободах только движущих колесных пар.