Сила трения. Коэффициент трения.

Силы, действующие на поезд.

На движущийся поезд действуют несколько сил:

Fтяги (F); Сила сопротивления движения (w); Тормозная сила (B).

Эти силы действуют в следующем сочетании:

Разгон – F и w

Выбег – w

Тормоз – w и B

В основе действия этих сил лежат силы трения и сцепления.

Кривая движения поезда.

,,, Ст.А Ст.В

На кривой изображено 3 характерных участка,

характеризующих различные режимы движения поезда.

1. Разгон – поезд потребляет эл. энергию;

2. Выбег – запасенная кинетическая энергия расходующаяся на преодоления w.

3. Тормоз – оставшаяся кинетическая энергия гасится в тормозах. Интенсивность тормозной силы выбирает машинист.

Сила трения. Коэффициент трения.

Вт=К·φк кГс

Вт – тормозная сила кГс

К – сила нажатия колодки на колесо кГс

φк – коэффициент трения (Фи)

φк=Вт/К

Сила трения возникает при непосредственном соприкосновении 2^-х тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения. При торможении пневматическим тормозом между колодкой и колесом возникает сила трения, численно равная Вт.

Вт=К?φк . φк показывает во сколько раз Вт<К.

φк зависит от материала колодки, скорости движения, t нагрева, состояния трущихся поверхностей. При попадании между колодкой и колесом влаги φк уменьшается, что приводит к увеличению тормозных путей .

Для эксплуатации φк=0,3-0,4

Сила сцепления. Коэффициент сцепления

Сила сцепления возникает в точке касания колеса с рельсом и лежит в основе поступательного движения колесного транспорта.

Т=1000 Рсц ?ψ кГс

Т – сила сцепления кГс ψ = Т / 1000 Рсц

Ψ - коэффициент сцепления (кси)

1000 – переводной коэффициент Тс в кГс

Рсц – вес, приходящийся на одну колесную пару

ψ Показывает во сколько раз Т < Рсц.

В условиях метрополитена колеблется 0,06-0,27.

Зависит от: скорости движения , упругих свойств материалов колеса и рельса, состояния поверхности колес и рельсов (влага, грязь, смазка), кривых участков пути, стыки, стрелки, разный уровень рельсов.

При трогании с места и при торможении происходит перераспределение нагрузки вагона колесные пары. При трогании разгружаются передние колеса, а при торможении – задние. Указанные колесные пары более подвержены ЮЗУ и буксованию.

Возникновение

М – направление движения

Вращающий момент якоря двигателя можно представить в виде пары сил, из которых F1

Приложена к оси колесной пары, а другая F2

Приложена в точку касания колеса с рельсом.

Так как колесная пара опирается на рельсы с

Силой Рсц , то под действием F2 в точке касания колеса с рельсом возникает внешняя сила сцепления Т, которая является горизонтальной реакцией рельса на F2.F2 и T равны по величине, но различны по направлению, поэтому они взаимно уравновешиваются . Остается неуравновешенной F1 , которая заставляет колесо совершать поступательное движение .

Закон нормального движения

Fmax ? Т= 1000 Рсц • ψ кГс

Мax Сила тяги не должна быть больше предельной силы сцепления . Нарушение этого условия приводит к срыву сцепления колес с рельсами и как следствие буксование колесной пары на моторном режиме.

Буксование колесных пар

При нарушении условия Fmax ? Т возникает буксование колесной пары по причине :

1 Увеличения силы тяги из-за проскакивания позиций РК, нарушения регулировки РУТ

2 Уменьшения ψ (снег, дождь, грязь, смазка). Буксование колесной пары может быть устойчивым (вращение на одном месте) и прерывистом с восстановлением сцепления. Опасно устойчивое буксование, когда нет поступательного движения вагона. В этом случае произойдет местная выработка рельса под колесами, что вызовет нарушение графика движения поездов и замену дефектных рельсов . Чаще всего буксование происходит при повторном подключении, при неблагоприятных климатических условиях на открытом участке, при выезде из депо после подхода под контактный рельс. Для прекращения буксования машинисту необходимо уменьшить тяговые усилия на колесные поры, т.е. КВ перевести в «ХОД1» и задержать вращение РК . Если это не поможет КВ перевести в «0» , применить ручной пуск.

Работа двигателя в разнос.

При устойчивом буксовании двигатель начинает работать с числом оборотов, значительно превышающих допустимое. При этом возможно нарушение комутации двигателя, перебросы по коллектору, разрушение подшипников, разбандажировка.

В разнос двигатель начинает работать и при срыве кулочка карданной муфты. При этом работа двигателя в разнос определяется по высокому звуку. На этом вагоне отключить РЦУ.

Сила скатывания

Задача: Определить скатывающую силу вагона весом 32,5 т с полн. Нагр. 20т с на уклоне 0,004 и кривой R - 300 м .

Дано:

Р=32,5+20 = 52,5 т 1 . Wкр=750/ =750/300 = 2,5 кГс/Тс

Wo =2 кГс/Тс 2. Wк =40- 2-2,5= 35,5 кГс/Тс

Wi =40 кГс/Тс 3. Wi =Р •Wк =52,5 35,5 =1864 кгс

R =300 м 4. Для 7 вагонов: 1864 7 =13048 кгс

Wi =?

Образование тормозной силы.

Электрическое торможение.

При работе двигателей в генераторном режиме на колесе возникает тормозной момент, направленный против вращающегося колеса, реализуемый в виде двух сил В1 и В2 с плечом = радиусу колеса.

Тормозная сила образуется по аналогии F тяги. В2 и Т уравновешивают друг друга, остается неуравновешенной В1, которая является тормозной силой.

Механическое торможение .

При нажатии правой колодки на вращающее колесо создается момент Мт=В1 · r,

При нажатии левой колодки Мт=В2 · r, того же направления и величины.

Общий момент, действующий на колесо, численно удваивается за счет увеличения плеча пары в 2 раза.

Юз к.п.

При нарушении условия В ?Т к. п. Прекращает свое вращение и начинает скользить по рельсам . (юз).

При юзе обращаются лыски, ползуна. Юз при реостатном торможении протекает благоприятнее, чем при механическом торможении. Начавшийся юз к. п. Самостоятельно не прекратится . Требуется отпустить тормоза.

При электрическом торможении к. п. , попавшая в юз провертывается. На раб. Пов-ти колес образуются поджоги, пятна, продиры. Качение колес восстанавливается , если не наложится торможение от В3 №1 или пневматические тормоза . При юзе значение тормозной силы уменьшается и тормозной путь увеличивается , в следствие того , что Вт становится сила трения , скольжения между колесом и рельсом.

Причины возникновения юза.

1. Снижение реализованного коэффициента скольжения ( снег , грязь и т. п. )

2. От чрезмерной силы нажатия тормозных колодок на колеса ( завышение давления в ТЦ , нарушение регулировки РТП )

3. От повышения коэффициента трения колодок о колеса (скорость движения , нагрев)

4. При электрическом торможении от проскакив. Позиций РК, нарушение регулировки РУТ.

Рекомендации по предупреждению Юза.

5. Следить за исправностью ВР, РТП, правой регулировкой РК и РУТ .

6. Не допускать применение экстренного, ПСТ и автоматического электрического торможения при вождении первых поездов.

7. При неблагоприятных климатических условиях на открытом и прилегающем к ним участках , а также наложении пневм. На электрические тормоза.

8. Чтобы избежать юза при электрическом торможении и использовать пониженный коэффициент сцепления , применять ручное торможение с частотой не менее 1с , при больших скоростях – 3-5 с.

9. При пневматическом торможении пользуются ступенчатым торможением.

Во всех этих случаях торможение производится заблаговременно.

6. При ведении первых поездов на линии надо учитывать снижение коэффициента сцепления и производит ручной пуск и торможение в течение полурейса . Такой режим движения должен быть при следовании за дефектоскопом, т.к. после его прохода, на рельсах остается эмульсия.

10. При выезде из депо после ремонта на первых 2-3 станциях также производит ручной пуск и торможение. Это необходимо для проверки схемы и очистки колес от грязи.

Расчет тормозов.

Торможение противотоком.

В исключительных случаях при отказе электрического и пневматического тормозов , при скоростях не свыше 15 км/ч торможение производить противотоком. Для этого : Рив. Рук. - в противоположном направлении, а главную рукоятку «Ход1».

После полной остановки гл. рукоятки и рив. Рукоятки в ?

При таком торможении нельзя выводить пусковые реостаты во избежании перегрева тяговых двигателей и возр. Тока до опасного предела.

Уравнение движения поезда

Характер и режим движения поезда определяется взаимодействием основных сил :

Тяги , сопротивления движению , торможение.

Для оценки их взаимодействия применяется уравнение , где действия силы заменяются одной результирующей силой, которую при положительном значении называют ускоряющей , а при отрицательном – замедляющей.

Fу=Fк-Wк-Вт , кГс

fу=fк-wк-вt кГс/с

Движение поезда происходит по одному из трех законов:

Режим тяги : fу=fк-wк

Выбега : fу=wк

Торможения : fу= –( wк+Вт)

Если fу>0 - ускоренное движение ; fу=? - равномерное движение ; fу<0 - замедленное движение

Пусковая диаграмма.

График изображает изменения скоростного двигателя и тяги в зависимости от тока при пуске тяговых двигателей. Строится для первого двигателя.

По графику можно определить ток, скорость , F тяги, коэффициент сцепления . На графике располагаются скоростные характеристики, которые находятся снизу от 1 позиции РК.

1позиция рассчитывается на полностью введенных пусков реостата. По мере увеличения скорости вращения якоря двигателя, увеличивается противо ЭДС, а ток уменьшается. Чтобы величину тока поддержать на одном уровне необходимо постоянно уменьшать величину пусков реостатов , доведя их до Ш.

Скоростные характеристики строятся по числу позиций РК, включая позицию ослабления поля.

Скоростные характеристики подразделяются на реостатные и безреостатные.

Реостатные характеристики – имеющие определенную величину и время движения по ним ограничивая их нагревом (не более 5 мин ) . Характеристики , при полном выведении R - безреостатные.

На графике строятся тяговые характеристики (слева направо ). С увеличением тока , F тяги увеличивается. Они располагаются одна под другой. Наверху характеристика при 100 % поле и по мере ослабления поля характеристики опускаются вниз. Их количество зависит от количества ступеней ослабления поля.

Величину пусков реостатов подбирают таким образом , что бы величина тока не была опасна для двигателя и не превышала уставку автоматов защиты на тяговых подстанциях , а также чтобы Fтяги ? Fсцепления.

Некоторые позиции на ПП могут быть сдвоены (строены). На них не происходит изменений в силовой схеме W , выполненной с целью улучшения плавного пуска.

Тормозная диаграмма.

Графическое изображение изменения скорости и тормозной силы от тока при торможении. Построение тормозной диаграммы производится в левом координатном углу. По оси ОХ – ток , ОУ – скорость, тормозная сила.

Силы, действующие на поезд.

На движущийся поезд действуют несколько сил:

Fтяги (F); Сила сопротивления движения (w); Тормозная сила (B).

Эти силы действуют в следующем сочетании:

Разгон – F и w

Выбег – w

Тормоз – w и B

В основе действия этих сил лежат силы трения и сцепления.

Кривая движения поезда.

,,, Ст.А Ст.В

На кривой изображено 3 характерных участка,

характеризующих различные режимы движения поезда.

1. Разгон – поезд потребляет эл. энергию;

2. Выбег – запасенная кинетическая энергия расходующаяся на преодоления w.

3. Тормоз – оставшаяся кинетическая энергия гасится в тормозах. Интенсивность тормозной силы выбирает машинист.

Сила трения. Коэффициент трения.

Вт=К·φк кГс

Вт – тормозная сила кГс

К – сила нажатия колодки на колесо кГс

φк – коэффициент трения (Фи)

φк=Вт/К

Сила трения возникает при непосредственном соприкосновении 2^-х тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения. При торможении пневматическим тормозом между колодкой и колесом возникает сила трения, численно равная Вт.

Вт=К?φк . φк показывает во сколько раз Вт<К.

φк зависит от материала колодки, скорости движения, t нагрева, состояния трущихся поверхностей. При попадании между колодкой и колесом влаги φк уменьшается, что приводит к увеличению тормозных путей .

Для эксплуатации φк=0,3-0,4