Силы, действующие на поезд. Образование силы тяги (стр. 2 )

Например, на 15-й позиции рукоятки контроллера при скорости v = 40 км/ч тепловоз ТЭЗ раз-

18 000 • 40

-= 2 666 л. с.

вивает силу тяги Рк = 18 000 кГ и мощность Мк =

270

При уменьшении скорости вдвое сила тяги увеличивается также вдвое — до 36 000 кГ, а мощность 36 000 • 20

•= 2 666 л. с. остается неизменной.

270

Графически зависимость силы тяги от скорости, вытекающая из условия Кк = пост,, выражается кривой, называемой в математике гиперболой (рис. 5).

\

Гиперболическая зависимость силы тяги от скорости движения (с использованием постоянной заданной мощности) у тепловозов с электрической передачей поддерживается автоматически благо­даря применению:

а) тяговых электродвигателей последовательного возбуждения;

б) главного генератора с автоматическим регулированием постоянства мощности.

Электродвигатели с последовательным возбуждением имеют бла­гоприятные тяговые свойства. При возрастании сопротивлений движению поезда и соответствующем снижении скорости вращения якорей двигатели потребляют большой ток и резко увеличивают вращающий момент, что необходимо для преодоления возросших сопротивлений. С другой стороны, при увеличении скорости-
тепловоза ток, потребляемый двигателями, уменьшается и соответственно уменьшается вращающий момент. Таким образом, двигатель автоматически приспосаб­ливается к условиям движения.

Учитывая, что касательная сила тяги прямо пропорциональна вращающему моменту тяговых дви­гателей, можно сделать вывод, что сила тяги тепловоза определяется током тяговых двигателей, ко­торый в свою очередь изменяется в широких пределах в зависимости от внешних условий движения поезда (профиль пути, вес поезда, сопротивление движению и др.). При изменении тока двигателе* их мощность почти не меняется благодаря автоматическому поддержанию постоянства мощности главного генератора в соответствии с заданной мощностью дизеля.

3. ОГРАНИЧЕНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ТЕПЛОВОЗА

Ограничение силы тяги по мощности дизеля

Мощность дизеля при установившемся процессе работы прямо пропорциональна числу оборотов коленвала и количеству топлива, подаваемого в цилиндры. Наибольшую мощность дизель развивает при максимальной скорости вращения коленвала, максимальной подаче топлива и допустимом тепловом режиме. Эта мощность и ограничивает наибольшую силу тяги в диапазоне рабочих скоростей тепловоза.

Ограничение силы тяги по сцеплению.

Силу сцепления колес с рельсами обычно отождествляют с силой трения, возникающей между бандажами и рельсами при отсутствии значительного проскальзывания.

Сила сцепления тепловоза равна произведению его сцепного веса на коэффициент сцепления.

Ограничение силы тяги по сцеплению заключается в том, что наибольшая сила тяги тепловоза не должна превышать силу сцепления колес с рельсами.

Причины буксования колесных пар:

— наличие на бандажах и рельсах изморози, влаги и различных загрязнений, играющих роль смазки;

-  проскальзывание колесных пар в кривой;

-  разгрузка отдельных осей кол. пар под действием сил в тяговой передаче;

-  недопустимое различие характеристик отдельных пар ТЭД;

— недопустимая величина проката бандажей колесных пар;

-  неисправности схемы ослабления возбуждения ТЭД, вызывающие перегрузку одних двигателей
и недогрузку других;

-  резкое увеличение вращающего момента тяговых электродвигателей при неправильном управлении тепловозом.

Необходимо помнить, что на тепловозах с последовательным соединением тяговых электродвига­телей, буксование одной колесной пары резко уменьшает вращающий момент у остальных двигате­лей последовательной цепи.

Ограничение силы тяги по току коммуникации понимают как ограничение по величине силы тока, когда нарушается процесс коммутации тягового генератора или ТЭД. Возникающее при этом силь­ное искрение под щетками создает опасность появления кругового огня на коллекторе. Резкое уве­личение тока нагрузки тягового генератора может произойти из-за неисправности узла ограничения тока. Даже кратковременная работа тепловоза за пределом ограничения по коммутации может выве­сти электрические машины из строя и поэтому недопустима.

Ограничение силы тяги по пусковому току обеспечивается работой узла ограничения тока и уста­навливается для того, чтобы не допустить опасных бросков тока в электрических машинах во время трогания с места и при медленном движении поезда.

Ограничение силы тяги по нагреву обмоток эл. машин.

Сила тяги тепловоза возрастает прямо пропорционально увеличению тока нагрузки тяговых эл. машин. Одновременно с ростом тока нагрузки усиливается выделение тепла в их обмотках. Темпе­ратура обмоток машин повышается в том случае, если количество тепла, выделяющегося при проте­кании тока, становится больше количества тепла, отводимого в атмосферу с охлаждающим воздухом. Электрические машины тепловоза рассчитаны по длительному току. Последним называют наиболь­шие силы тока, при котором машина, имеющая нормально действующую вентиляцию, может дли­тельно работать без перегрева.

Ограничение силы тяги по напряжению ТГ проявляется при движении с высокой скоростью, когда снижение тока ТЭД не вызывает увеличение напряжения ТГ. Объясняется это насыщением полюсов ТГ. Чтобы не допустить этого, должна быть обеспечена четкая работа системы ослабления поля ТЭД.

4. СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ПОЕЗДА

При движении сила тяги тепловоза и кинетическая энергия поезда затрачивается на преодоление сил сопротивления движению. Все силы сопротивления движению подразделяются на две группы: основное сопротивление и дополнительное.

Основное сопротивление движению действует на поезд всегда, независимо от плана и профиля пути.

Дополнительные сопротивления возникают при преодолении подъемов, в кривых, при низкой тем­пературе, при сильном встречном или боковом ветре, а также при трогании с места.

Основное сопротивление включает в себя следующие составляющие:

- сопротивление от трения в буксовых и моторно-осевых подшипниках колесных пар, в деталях автосцепного устройства;

- сопротивление от взаимодействия колес с рельсами, вызываемое затратой энергии на упругий прогиб рельсов и просадку пути, преодоление неровностей рельсов. Часть энергии поглощается уда­рами на стыках и стрелочных переводах. Это сопротивление с ростом скорости возрастает;

— сопротивление воздушной среды, связанное с завихрением и трением окружающего воздуха при движении поезда.

Сопротивление от подъема возникает от действия составляющей силы тяжести, так как наряду с горизонтальным перемещением затрачивается работа на подъем поезда по вертикали. Крутизну уклона принято измерять в тысячных. Число тысячных показывает, на сколько метров путь отклоняет­ся от горизонтали на каждый километр длины участка.

Сопротивление от кривой вызывается трением гребней бандажа о головку наружного рельса, по­перечным проскальзыванием бандажей по рельсам, трением шкворней и скользунов тележек, пере­мещением голов автосцепок. Сопротивление от кривой возрастает с уменьшением радиуса кривой.

Сопротивление от ветра зависит от скорости ветра и поезда и увеличивается при открытых и люках вагонов.

Сопротивление от низкой температуры обусловлено повышением плотности воздуха и загустев ем смазки в подшипниках.

Сопротивление при трогании с места обусловлено тем, что во время стоянки поезда колеса под­вижного состава как бы вдавливаются в рельсы. Степень повышения сопротивления зависит от про­должительности стоянки поезда и нагрузки от оси на рельс.

5. НЕИСПРАВНОСТИ КОЛЕСНЫХ ПАР

Запрещается выпускать в эксплуатацию и допускать к следованию в поездах локомотивы, имею­щие хотя бы одну из следующих неисправностей:

- трещину в бандаже, колесном центре, оси, зубчатом колесе;

— раковину на поверхности катания бандажа;

- выщерблину на поверхности катания бандажа длиной более 10 мм и глубиной более 3 мм;

— выщерблину или вмятину на вершине гребня длиной более 4 мм;

-  местное уширение бандажа более 6 мм;

-  разницу в диаметрах бандажей отдельных колесных пар более 20 мм у грузовых тепловозов и
более 12 мм у пассажирских;

—разницу прокатов у левой и правой стороны колесной пары более 2 мм;

—ослабление бандажа, колесного центра, зубчатого колеса:

—ползун (выбоина) на поверхности катания бандажа более 1 мм;

-  вертикальный подрез гребня более 18 мм, измеряемый специальным шаблоном;

-  толщина бандажей менее 36 мм у грузовых тепловозов, и менее 45 мм — у пассажирских;

-  ослабление бандажного кольца — суммарно на длине более 30% не более чем в трех местах;

-  остроконечный накат гребня;

- отсутствие или неясность клейм формирования или полного освидетельствования;
а) при скоростях движения до 120 км/ч.

— прокат по кругу катания более 7 мм;

- толщина гребня более 33 мм или менее 25 мм, при измерении на расстоянии 20 мм от вершины гребня.

При отсутствии шаблона глубину ползуна в пути следования можно определить по его длине.

Длина ползуна, мм 50 60 75 85 100 120 145 205

Глубина

ползуна, мм. 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0 4 6 12

Подвешивание неисправной колесной пары: а — крайней, б — средней.

В эксплуатации может произойти заклинивание колесной пары. Причинами этого могут быть: по­вреждение подшипников букс или якоря ТЭД, размотка бандажей, обрыв полюса, излом зубьев в тя­говом редукторе, ползун более 4 мм. Колесную пару в этих случаях необходимо подвесить.

Чтобы подвесить крайнюю колесную пару челюстной тележки, необходимо наехать на клин (с упо­ром в стыке рельсов) или приподнять ее домкратом (поочередно левую и правую стороны). Между корпусом буксы и подбуксовой стрункой заложить металлическую прокладку (вагонную тормозную колодку) так, чтобы при разгруженном домкрате или съезде с клина гребень бандажа не касался го­ловки рельса.