Сила тяги локомотивов

Сила тяги образуется при взаимодействии колес локомотива с рельсами. Она приложена в точке касания колеса и рельса и поэтому называется касательной силой тяги F_k Сила тяги, кН, не может превысить силу сцепления колеса с рельсом:

	(4)

где - масса, приходящаяся на движущие оси локомотива; – коэффициент сцепления колеса с рельсом.

Расчетное значение коэффициента сцепления определяют по эмпирическим формулам в зависимости от скорости: чем больше скорость, тем коэффициент сцепления меньше, так как при возрастании скорости увеличивается проскальзывание колес. По этой же причине коэффициент сцепления уменьшается в кривых малых радиусов: у электровозов — в кривых радиусом R 500 м, у тепловозов — в кривых R 800 м. Так, коэффициент сцепления электровозов уменьшается в кривой R - 400 м на 7%, при R = 300 м — на 14%. Коэффициент сцепления тепловозов уменьшается в указанных кривых соответственно на 12% и 19%.

Расчетное значение коэффициента сцепления может быть достигнуто лишь при достаточно чистых рельсах, поэтому недопустимо попадание смазки на поверхность головок рельсов. За этим особенно важно следить на станциях и разъездах, где отправляются поезда и нужно обеспечить необходимую силу тяги при трогании поезда с места, и на крутых затяжных подъемах, где таr; е требуется большая сила тяги. Уменьшение коэффициента сцепления может привести к боксованию локомотивов, когда колеса вращаются, а локомотив остается на месте. Это вызывает интенсивный износ рельсов и бандажей колес.

Практическая работа 1

Определение удельных сил сопротивления движению поезда

Цель: определить все необходимые данные для расчета массы поезда.

Состав и порядок работы

1. Определение основного удельного сопротивления движению локомотива.

2. Определение основного удельного сопротивления движению вагонов.

3. Дать определение тяговых расчетов. Перечислить задачи, решаемые тяговыми расчетами.

4. Силы, действующие на поезд. Полные и удельные значения.

5. Силы сопротивления движению поезда. Основное и дополнительное сопротивление.

Ход работы

1. Основное удельное сопротивление движению локомотива:

, (5)

(на звеньевом пути в режиме тяги) кгс/тс;

, (6)

(на бесстыковом пути в режиме тяги) кгс/тс;

где - расчетная скорость, км/ч.

2. Основное удельное сопротивление движению вагонов:

(7)

где -удельное сопротивление 4- и 6-осных вагонов, кгс/тс;

- осевая нагрузка, т/ось.

, (8)

где - вес брутто вагона i-ой категории, т; - количество осей.

На основании исходных данных о каждой группе вагонов в составе определяется вес вагона брутто:

(9)

где - вес тары вагона i-ой категории, т; - грузоподъемность вагона i-ой категории, т, (приложение 2); - коэффициент полногрузности вагона (процент использования грузоподъемности), в долях единицы (определяется заданием).

Обычно состав поезда включает в себя вагоны различных типов. Поэтому, при определении удельного сопротивления для всего состава приходиться вычислять средневзвешенную величину из удельных сил сопротивления движению вагонов отдельных типов. Средневзвешенное удельное сопротивление движению вагонов определяется по формуле:

, (10)

где - коэффициенты (в долях единицы), соотношения 4- и 6-осных вагонов в составе по весу:

, (11)

, (12)

где - коэффициенты (в долях единицы), соотношения 4- и 6-осных вагонов в составе по количеству; вес брутто 4- и 6-осного вагонов.

Вопросы 3, 4, 5 студенты рассматривают самостоятельно.

Технические характеристики локомотивов и вагонов даны в приложении 1, 2, 3.

Пример расчета 1

Необходимые для расчетов данные приведены в таблице 1. Расчет производится при движении подвижного состава по звеньевому пути. Вид вагона каждой категории студент выбирает самостоятельно, если это не определено заданием.

Таблица 1- Характеристики вагонного состава

Показатель	Вагоны
четырехосные	шестиосные
Грузоподъемность , т
Вес тары , т
Соотношение по количеству , %
Коэффициент использования грузоподъемности , %
Доля тормозных вагонов , %

Вес вагонов брутто:

=22+0, 85

где 0, 85- коэффициент использования грузоподъемности четырехосных вагонов в долях от единицы, =85/100=0, 85.

=43+0, 9

где 0, 9- коэффициент использования грузоподъемности шестиосных вагонов в долях от единицы, =90/100=0, 9.

Осевая нагрузка:

Средневзвешенная доля вагонов в составе:

Основное удельное сопротивление движению локомотива ВЛ10 на звеньевом пути в режиме тяги:

кгс/тс;

С учетом полученного значения осевой нагрузки

С учетом полученного значения осевой нагрузки

Средневзвешенное удельное сопротивление движению вагонов:

.

Вывод:

Таблица 1 - Исходные данные для практической работы 1

№ варианта	Серия локомо-тива	Вес локомо-тива Р, т	Длина локом. , м	Расчет-ная скорость , км/ч	Расчетная сила тяги , Н	Сила тяги при трогании , Н	Руководящий уклон
	ВЛ10			46, 7
	ВЛ11			46, 7
	ВЛ11			46, 7
	ВЛ10у			45, 8
	ВЛ80к			44, 2
	ВЛ80с			43, 5
	ВЛ80с			43, 5
	ВЛ82			51, 0
	ВЛ23			43, 3
	ВЛ8			43.3
	ВЛ80м			50, 5
	ВЛ60р			43, 5
	ВЛ10			46, 7
	ВЛ80к			44, 2
	ВЛ80с			43, 5
	ВЛ82			51, 0
	ВЛ60к			43, 5
	ВЛ80т			43, 5
	ВЛ80р			43, 5
	ВЛ82м			50, 5
	ТЭМ2
	ТЭ3			20, 5
	2М62
	ТЭ10			23, 4
	2ТЭ10л			23, 4
	2ТЭ10в			23, 4
	2ТЭ10м			23, 4
	3ТЭ10м			23, 4
	2ТЭ116			24, 2
	2ТЭП60

Тип локомотива	ВЛ8	ВЛ10	ВЛ11	ВЛ23	ВЛ60	ВЛ80	ВЛ82	2ТЭ11	2ТЭП60	2М62	ТЭМ2	ТЭ3	ВЛ60	ТЭ10	2ТЭ10	2ТЭ116
Доля вагонов в составе – (%)
4-х осные
6-и осные
Коэффициент использования грузоподъемности вагона -
4-х осные	0, 95	0, 93	0, 87	0, 79	0, 86	0, 8	0, 92	0, 89	0, 81	0, 85	0, 95	0, 77	0, 85	0, 75	0, 72	0, 74
6-и осные	0, 88	0, 82	0, 9	0, 92	0, 85	0, 9	0, 86	0, 81	0, 92	0, 78	0, 85	0, 84	0, 83	0, 95	0, 85	0, 65
Процент тормозных вагонов - (%)
4-х осные
6-и осные

Таблица 3- Технические характеристики вагонов

Контрольные вопросы

1 Назначение тяговых расчетов;

2 Силы, приложенные к поезду;

3 Сила тяги локомотива;

4 Сила торможения.