Схема сил действующих на колесо

Если к катящему по рельсу колесу, нагружённому силой Р (рис.), прижать тормозную колодку с силой К, то между поверхностью катания колеса и колодкой возникает сила трения B=Kjк, где jк– коэффициент трения между колодкой и колесом.

Со стороны колеса на колодку и далее на подвеску, раму и буксу действует реактивная сила R, равная силе В и противоположно направленная. Сила Впо отношению к колесу является внутренней силой, которая сама по себе не может произвести торможение; она создаёт момент Мв=Вт, направленный против вращения колеса.

Под действием момента Мв в точке а контакта колеса с рельсом возникает сила Вт, действующая на рельс со стороны и стремящаяся сдвинуть его.

Внешняя сила Вт, действующая на колесо со стороны рельса, числено, равна силе В и направленная в сторону, обратную движению, и является т о р м о з н ой с и л о й:

Вт=В= Kjк

Момент силы трения Мт, направленный против вращения колеса, называется т о р м о з н ы м м о м е н т о м:

Мт=Втr.

Таким образом, тормозная сила реализуется в точках контакта колёс с рельсами.

========================================================================

Вопрос 2:

Коэффициент сцепления ( y- пси ), равный отношению максимально возможной силы сцепления к действительной нагрузке колеса на рельс, зависит от скорости, от погодных условий, состояния колеса, состояния контактной поверхности.

Для грузовых вагонов при скоростях от 20 до 120 км/ч и нагрузке колёсной пары на рельс от 60 до 220 кН коэффициент сцепления изменяется от 0,13 до 0,07 и для пассажирских при скоростях от 40 до 160 км/ч – от 0,14 до 0,09. Во время тумана, росы, при моросящем дожде, особенно при образовании на рельсах инея и загрязнённых рельсах, коэффициентy уменьшается и может быть менее 0,04. При сильном дожде, когда чистые рельсы, коэффициентy остаётся таким же, как и при сухих рельсах. При входе колёс в кривые участки пути и при выходе из них коэффициент y уменьшается на 5-10%. Коэффициент сцепления повышается до 0,2 при подсыпке песка на рельс и различных способах очистки их.

yр= (0,17 – 0,00015 (q – 50)f(u),

где: q – нагрузка от колёсной пары на рельсы (осевая нагрузка), кН;

f(u) -функция скорости, параметры которой зависят от типа

подвижного состава.

Расчётные коэффициенты сцепления для разных типов

Подвижного состава

Тип подвижного состава	Расчётная скорость км/ч	Значение функции f(u)	Расчётный коэффициент сцепления при нагрузке от колёсной пары на рельс, кН

Пассажирские и изотермические вагоны, вагоны электро- и дизель - поездов		0,70 0,55 0,53 0,51	0,140 0,110 0,106 0,101	0,135 0,107 0,102 0,097	0,130 0,102 0,098 0,094	0,124 0,097 0,094 0,090	--- --- --- ---
Грузовые Вагоны		0,71 0,52 0,47	0,131 0,097 0,092	0,125 0,094 0,090	0,121 0,090 0,085	0,116 0,086 0,081	0,110 0,081 0,070
Локомотивы		0,65 0,49 0,46	--- --- ---	--- --- ---	0,132 0,097 0,087	0,126 0,093 0,083	0,119 0,088 0,078

Значения расчётных коэффициентов сцепления для различных типов подвижного состава при скоростях движения, принимаемых для проверки отсутствия заклинивания колёсных пар, приведены в таблице.

Коэффициент трения (jк – фи) тормозной колодки зависит от многих факторов: материала колодки, скорости движения, удельного давления колодки, материала колеса, погодных условий, состояния рельсов и др. Коэффициент трения показывает, какую часть от силы нажатия составляет сила трения.

Юз – движение колеса без вращения, проскальзывание, когда тормозная сила больше силы сцепления колеса с рельсом.

Вт>Вс = jК>yР

При скоростях близких к 0 коэффициент трения коэффициента сцепления на 20%, при этом нажатие должно быть менее на 20% силы сцепления.

Причины юза:

а) неисправности рычажной передачи или ВР;

б) неправильная установка режима установки ВР (загрузки);

в) неправильное применение ступеней торможения (без подачи

песка);

г) начало движения без выдержки времени отпуска;

д) торможение при завышенном давлении;

Схема сил действующих на колесо - student2.ru

========================================================================

Вопрос 3:

Для решения тормозных задач определения, например:

- тормозной силы поезда;

- тормозного пути;

- допустимой скорости движения:

нужно знать действительную силу нажатия на колодку и действительный коэффициент трения. Но эти величины не постоянны и всё время меняются, поэтому решить задачу в этих условиях представляется крайне сложно. Поэтому для упрощения решения этих задач вводятся специальные расчётные значения, но при условии, чтобы произведения действительной и расчётной оставались примерно равными.

КрРр=Кд>Рд

Эти расчётные значения даются в справочнике, и даже в других документах (ВУ-45). Обеспеченность поезда и состава тормозами, определяется величиной расчётного тормозного коэффициента, который определяется по формуле:

Схема сил действующих на колесо - student2.ru SК

J = ------- 100% - для состава

S -сумма;К –нажатие; Q – вес состава; P – вес локомотива

Схема сил действующих на колесо - student2.ru SК

J = ------- 100% - для поезда

Q+Р

Для того чтобы поезда следовали без расформирования с максимальной скоростью, в инструкции по тормозам имеется таблица тормозных коэффициентов:

Схема сил действующих на колесо - student2.ru

SК

J = ------- 100% - 33т/100т. - для состава (грузовые)

Схема сил действующих на колесо - student2.ru

SК

J = ------- 100% - 60т/100т - для поезда (пассажир.)

Q+Р

Если в пути следования машинист отключит тормоза состава (из-за неисправности), то измениться тормозное нажатие и делается новый расчёт на оборотной стороне справки ВУ-45.

Если после отключения тормозов состава, расчётный коэффициент будет меньше допустимой нормы ( 33т/10т – 28т/100т – для грузового состава; 60т/100т – 58т/100т – для пассажирских поездов ), то нужно уменьшить скорость. При нехватке каждой тонны нажатия на 100т/веса – скорость уменьшается на 2-а км/ч и округляется в меньшую сторону. Самостоятельно машинист может снизить скорость до коэффициента нажатия – 28т/100т – грузовые; 58т/100т – пассажир.