Антиплагиат (1225592), страница 5
Текст из файла (страница 5)
3. 1 Сопротивление от трения в буксовых подшипниках.Сила тяж ести кузова вагона (локомотива) Рк через буксы и, далее, буксовые подшипники передается на ось колесной пары.Во время движ ения меж ду подшипниками и шейками осей возникают силы трения, однако они, ввиду наличия смазки меж ду шейками иподшипниками, сущ ественным образом отличаются от сил трения, возникающ их при относительном движ ении сухих, несмазанныхтел26.
Под действие силы тяж ести Рк при вращ ении шейки оси в буксовых подшипниках колесной пары возникает сила трения(3.3.1.1)где 1000 - коэ ффиц иент перевода из кН в Н; qo – осевая нагрузка, т/ось; qкп - масса колесной пары, т; µск - коэ ффиц иент трения(скольж ения или качения в зависимости от типа используемых подшипников) в зоне контакта буксового подшипника и шейки осиколесной пар. Образование силы сопротивления движ ению от трения в буксовых подшипниках представлено на рисунке 3.3.1.1ы.Рис.3.3.1.1 Образование силы сопротивления движ ению от трения в буксовых подшипникахМомент трения Рк µск dш / 2 в точке опирания буксового подшипника на шейку оси колесной пары числено равен моменту в точкесоприкосновения колесной пары с рельсом Wб Dк / 2.
Следовательно:(3.3.1.2)где dш - диаметр шейки оси, м; Dк - диаметр колеса, мОтсюда полное (для колесной пары) и удельное сопротивление движ ению, обусловленное трением в буксовых подшипниках(3.3.1.3)(3.3.1.4)Поскольку отношение dш / Dкколеблется для вагонных колесных пар в небольших пределах (( 0.14), удельная сила сопротивления движению от трения вбуксовых подшипниках зависит от коэффициента трения µск. Он изменяется в зависимости от типа подшипника, вязкостисмазки, ее физико-химических свойств, силы нажатия на единицу площади подшипника,[28]материала и состояния трущ ихся поверхностей,частоты вращения шейки и температуры наружного воздуха.
С понижением температуры возрастает вязкость смазки иувеличивается коэффициент трения.[28]Зависимость µск от V была установлена на основании полож ений гидродинамической теории смазки, разработанной в 1883 г.профессором Н.П. Петровым. В дальнейшем она была развита и усовершенствована Н.Е. Ж уковским, С.А. Чаплыгиным и др.
Результатымногочисленных опытов, произведенных с ц елью определения значений коэ ффиц иента трения подшипников, работающ их в условияхнормальной смазки, подтвердили основные выводы гидродинамической теории смазки.Согласно э той теориидвижение шейки в подшипнике скольжения начинается при сухом трении, т.к.[46]при неподвиж ном колесе меж ду шейкой и вкладышем отсутствует ж идкостная пленка. Поэ тому при трогании µск оказываетсянаибольшим. Затем при скорости, достаточной для засасывания смазки,начинается образование жидкостной пленки между вкладышем и шейкой и появление так называемого «масляного клина»,[46]вследствие чего коэ ффиц иент трения уменьшается и достигает минимальных значений в диапазоне скоростей 30 - 50 км/ч.
Вдальнейшем при наличии смазки и увеличения скорости движения свыше 50 км/ч коэффициент трения возрастает в[28]силу повышения температуры смазки и уменьшения ее вязкости - чисто ж идкостное трение часто нарушается, что приводит кувеличению сил трения.3. 3. 2 Сопротивление оттрения качения колес по рельсамВ результате перекатывания колес по рельсам[29]возникает сила трения качения, на преодоление которой затрачивается э нергия движ ения поезда.Физическая природа трения качения обусловлена следующими явлениями.
Под влиянием нагрузки от колеса на рельс Ро=qоg/2 происходит деформация материала.[29]Образование силы сопротивления движ ению от качения колеса по рельсу представлено на рисунке 3.3.2.1Рисунок 3.3.2.1 Образование силы сопротивления движ ению от качения колеса по рельсуДвиж ение ж елезнодорож ного подвиж ного состава сопровож дается обоюдным вдавливанием колеса и рельса. Чем больше будетвзаимное вдавливание колеса и рельса, тем больше оказывается величина сопротивления качению. Движ ущ иеся колеса гонят передсобой «упругую волну» по головке рельса; за колесами такж е следует волна, но несколько меньших размеров из-за наличияостаточных деформац ий в рельсах. Вследствие э того получается, что колесо все время преодолевает некоторый подъем на рельсе.Таким образом, при качении возникают потери э нергии наупругий гистерезис(упругую деформац ию под нагрузкой и восстановлениеформы материала рельсов).Вследствие упругого проскальзывания колес по рельсам появляется трение скольжения.
Под поверхностью трения возникаетдеформация пластического сдвига, которая сопровождается значительным рассеянием энергии. Затрачивается энергия и наразрушение фрикционных связей между колесами и рельсами, возникающих в результате молекулярного взаимодействия ихповерхностей ([29]явление адгезии).Обозначим силу тяги, прилож енную в ц ентре О для преодоления силы трения качения, символом F. Под действием нагрузкиРодеформируется материал, под действием силы F происходит качение, образование наплыва впереди колеса и явление упругогогистерезиса, в результате которого э пюра сж атия становится несимметричной относительно вертикальной оси и равнодействующ ая Nперемещ ается в точку С.
Разлож им N на составляющ ие и напишем уравнение равновесия колеса по проекц иям сил на оси: F – Wтк= 0 и��о– Р = 0. Очевидно, пара сил F и Wткстремится перекатывать колесо, а пара сил Рои Р препятствует э тому. Момент P(пары сил РоиР называют моментом сопротивления качению, а(- плечом трения качения.При равномерном движ ении реактивный момент трения качения P(равен активному моменту силы тяги WткDк/ 2, прилож енному кколесу. Откуда полное (для колесной пары) и удельное сопротивление движ ению, обусловленное трением качения(3.3.1.5)При величине смещ ения(= 0. 1 - 0. 2 мм и диаметре колесных пар Dк= 950 - 1250 мм удельное сопротивление от трения качениясоставляет wтк= 0.
2 - 0. 4 Н/ кН. Необходимо отметить, что Н. П. Петров, анализируя многочисленные опыты Куломба, Морена и Вуда,ещ е в XIX веке пришел к выводу, что величина wткне зависит от скорости.Значения Wтксниж ается суменьшением нагрузки от колесных пар на рельсы, увеличением диаметра колес, твердости материала колес, рельсов ижесткости пути.3.
3. 3[28]Сопротивление воздушной среды.Всякое тело испытывает сопротивление той среды, в которой оно движ ется. Это в полной мере относится к движ ению тел в воздушнойсреде. При э том происходят слож ные явления взаимодействия меж ду движ ущ имся телом и окруж ающ им воздухом.
Движ ущ ееся телокак бы врезается в воздушную среду, уплотняя впереди леж ащ ие слои и раздвигая воздух по сторонам. Лобовые поверхностиподвергаются давлению уплотняемого воздуха (скоростной напор), а у тыловых поверхностей происходит разреж ение. Одновременнос э тим остальные части тела подвергаются трению о воздух.Сила сопротивления воздушной среды, как показывает повседневный опыт и спец иальные исследования, зависит от скоростидвиж ения, а такж е от размеров и формы тела. Обычный ж елезнодорож ный поезд, являясь слож ной системой сц епленных меж ду собойповозок, имеет спец ифический спектр воздушного обтекания, схематически воссозданный на рисунке 3.3.3.1 по результатамсоответствующ их испытаний как на моделях, так и на натурном подвиж ном составе.
Из э той несколько упрощ енной схемы видно, что вголове поезда, на расстоянии 2 - 3 м от передней части локомотива, имеет место разделение воздушных струй. Вследствие э тогооказывается, что передняя стенка локомотива при движ ении поезда со скоростью 80 - 150 км/ч испытывает очень слабое давление.Рисунок 3.3.3.1. Взаимодействие поезда и воздушной средыИз рисунка далее видно, что в головной части поезда наблюдается возмущ ение воздушного потока, вызывающ ее, помимо лобовогодавления, значительное поверхностное сопротивление.
Несколько меньшие завихрения имеют место в меж дувагонных промеж утках, входовых частях и в хвосте поезда.Спокойное состояние воздуха устанавливается на некотором расстоянии по сторонам от движ ущ егося поезда. Из непосредственногоопыта известно, например, что возмущ енный воздушный поток от тихо идущ его поезда ощ ущ ается на расстоянии менее 1 м, а отскоростных поездов - на расстоянии 2 - 3 м и более.Воздушное сопротивление поезда состоит из лобового сопротивления, зависящ его преимущ ественно от формы и размеров головнойчасти и пропорц ионального скоростному напору, и из сопротивления трения, определяемого степенью шероховатости и размерамиповерхностей трения подвиж ного состава.
Количественное соотношение меж ду сопротивлением лобового давления и сопротивлениемтрения зависит от формы, размеров площ ади поперечного сечения и длины движ ущ егося тела. Так, при движ ении одиночныхлокомотивов и вагонов, а такж е коротких поездов преобладает лобовое сопротивление, а при движ ении длинных поездов наибольшеезначение имеет сопротивление поверхностного трения.Таким образом, сопротивление воздушной среды обусловливается силами давления и трения воздуха, возникающ ими при движ ениипоезда. Оно возникает в результате:- скоростного напора воздуха на лобовую поверхность локомотива;- завихрения и разреж ения воздуха у задней стенки хвостового вагона;- трения воздушных струй о боковую поверхность подвиж ного состава;- трения турбулентных потоков воздуха в меж вагонных промеж утках и под поездом (в т.
ч. из-за работы колес вагонов и локомотивовнаподобие вентиляторных лопастей).Расчет потерь э нергоресурсов на тягу при перекошенном полож ении колесной парыОпределение зависимости угла перекоса колесной пары и силы давления рельса на гребень набегающ его колеса. А так ж еисследование влияния на силу давления гребня параметров модели. Для достиж ения э той ц ели решаются следующ ие задачи:определяются скорости упругого проскальзывания контактных точек колес, составляются дифференц иальные уравнения перекосаколесной пары в рельсовой колее.Все необходимые расчеты проводились при использовании математической программы Maple.Определение сил бокового давления4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
