Факторы, влияющие на реализацию силы тяги.

Реализация силы тяги определяется коэффициентом сцепления, реализуемым электровозом в целом. Ранее были перечислены факторы, влияющие на величину коэффициента сцепления одного колеса. С учетом того, что не только все колесные пары электровоза, но и даже отдельные колеса одной и той же колесной пары находятся в неодинаковых условиях, силу сцепления, реализуемую электровозом в целом нельзя найти простым перемножением величины силы сцепления одного колеса на количество колес электровоза. Она будет всегда меньше указанного произведения:

,

т.е. силу сцепления электровоза в целом следует определять как алгебраическую сумму сил, реализуемых отдельными колесами.

Поскольку реализация сил сцепления определяется прежде всего реализацией коэффициента сцепления, то можно, по аналогии с факторами, влияющими на коэффициент сцепления, выделить три основных группы параметров, влияющих на реализацию силы сцепления:

- изменение силы давления колеса на рельс;

- геометрические характеристики взаимодействующих поверхностей колеса и рельса;

- состояние взаимодействующих поверхностей колеса и рельса.

В свою очередь, каждая группа факторов подразделяется на подгруппы и отдельные факторы. Рассмотрим более подробно некоторые из них.

Изменение силы давления колеса на рельс может быть вызвано:

- статической неравномерностью распределения массы электровоза по отдельным колесным парам и отдельным колесам, т.к. невозможно равномерно распределить оборудование внутри кузова электровоза;

- вертикальными колебаниями электровоза, вызванными прохождением неровностей пути. Вертикальные колебания зависят от состояния пути, скорости движения и состояния рессорного подвешивания электровоза, включая гасители колебаний;

- продольными колебаниями поезда, которые зависят от технической возможности тягового привода по плавности регулирования силы тяги, квалификации машиниста, плана и профиля пути и динамических характеристик состава. Продольные динамические усилия вызывают скачкообразное изменение силы сопротивления движению, которое приводит к перераспределению сцепной массы между колесными парами электровоза.

Рассмотрим это явление на примере двухосного локомотива, который ведет поезд в режиме тяги с установившейся скоростью. Так как сила тяги реализуется на уровне оси колесных пар локомотива, а сила сопротивления движению от состава – на уровне автосцепки, то возникает вращающий момент

М = W" × h = 2× F _к× h,

который первую по ходу колесную пару разгружает, а вторую – догружает на величину

.

Это означает, что сцепная масса электровоза недоиспользуется на

.

Для оценки разгружающего действия силы сопротивления движению состава существует понятие коэффициента использования сцепной массы

.

Здесь q _o – статическая сцепная масса, приходящаяся на одну колесную пару. Для тележечных электровозов h_и = 0, 86...0, 94.

Кроме рассмотренного случая аналогично можно учесть перераспределение нагрузок на колесные пары от расположения ТД и действия сил инерции при неустановившемся движении.

Геометрические характеристики взаимодействующих поверхностей колеса и рельса:

- величина проката бандажей колесных пар и форма поверхности с прокатом – зависит от характеристик участка, на котором эксплуатируется электровоз;

- величина износа головок рельсов и форма изношенной поверхности;

- радиус кривых участков пути – зависит от соотношения скорости движения поезда в кривой и величины возвышения наружного рельса. При несоответствии скорости и возвышения наружного рельса гребень бандажа одного из колес прижимается к боковой поверхности рельса. При этом ухудшается взаимодействие другого колеса и рельса. Идеальный вариант – полная компенсация действия центробежной силы за счет возвышения наружного рельса.

Состояние взаимодействующих поверхностей колеса и рельса определяется:

- характером основного груза, перевозимого по участку;

- климатическими особенностями участка;

- подачей песка под колеса электровоза.