Кривоногов Р.О. полный (1227448), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Нагрузка, действующая между зубьями равна.(1.4)Для колесной пары и для колесно-моторного блока в целом можно написатьследующие три уравнения равновесия:,(1.5),(1.6).(1.7)Обычно, поэтому, т. е. оба колеса нагруженыодинаково. Так как, нагрузка,(1.8)где - передаточное число тягового редуктора;- сила тяги, развиваемая колесной парой.Очевидно.(1.9)Здесь через обозначено изменение нагрузки колесной парыЗдесь через обозначено изменение нагрузки ко¬лесной пары от действиясил и моментов, передаваемых на нее через корпус двигателя и тяговыйРисунок 1.2 - Схема действия сил в тяговомприводе при опорно-осевом подвешиваниитягового двигателяредуктор. При движении колесной парой вперед сила будет разгружатьрельс, а сила — нагружать раму тележки.
При движении тяговымдвигателем вперед — направления действия этих сил изменятся напротивоположные.На рисунке 1.3 приведена схема перераспределения нагрузокРисунок 1.3 - Схема перераспределения нагрузок от колёсных парОт колесных пар на рельсы при одностороннем расположении тяговыхдвигателей для экипажа тепловоза 2ТЭ116 с индивидуальным подвешиванием,односторонним расположением тяговых двигателей на каждой тележке исимметричным расположением их относительно главной рамы.
Всепоказанные силы приложены к тележке. Через обозначен о воздействиена колесную пару сил, приложенных к раме тележки . Как видим,.Таким образом, от колесной пары на рельсы от сил, передаваемыхколесно-моторным блоком, и нагрузка от силы, действующей на опоруподвески тягового двигателя, взаимно уничтожаются, как равные ипротивоположно направленные. Остается воздействие от момента - ЗF (Н - R),возникающего при передаче силы тяги, развиваемой тележкой, через шквореньна главную раму и воздействие от моментов, создаваемых нагрузками наопорах тяговых двигателей. В сумме эти нагрузки создают на раме тележкимомент - .
Тогда общий (направленный против часовой стрелки)момент на раме каждой из тележек равен.(1.10)Такой момент мог бы вызвать значительное перераспределение нагрузок,разгружая переднюю (по ходу) колесную пару каждой тележки и перегружаязаднюю.Однако в том случае, когда рессорное подвешивание размещено междурамой тележки и буксами, а вертикальное перемещение рамы тележкиотносительно главной рамы невозможно, момент не может вызватьповорота рамы тележки относительно горизонтальной (поперечной) оси, абудет передаваться на главную раму. На главной раме от действия обеихтележек возникнет общий момент, направленныйпротив часовой стрелки.
Этот момент и будет разгружать колесные парыпередней тележки, и 29 перегружать колесные пары задней тележки. 29 Пренебрегаянебольшим наклоном главной рамы, а следовательно, и поворачивающейсявместе с ней рамы тележки, можно считать дополнительные нагрузкикаждой колесной пары одинаковыми по величине. Тогда,(1.11).(1.12)Это равенство в данном случае можно было бы написать сразу,рассматривая экипаж тепловоза в целом. Однако мы привели последовательноеопределение компонентов дополнительных нагрузок, что необходимо прирассмотрении схемы экипажа, аналогичного экипажу тепловоза ТЭЗ срасположением тяговых двигателей, показанным на рисунке 1.4. В этом случаеможно считать, что усилия, действующие в противоположныхнаправлениях на небольшом расстоянии друг от друга, взаимноуравновешиваются. Тогда общий момент, возникающий на главной раме равен.(1.13)Рисунок 1.4 - Схема перераспределения нагрузок отколёсных пар на рельсы при расположении тяговых двигателей,аналогично тепловозу ТЭ3Момент вызовет дополнительное изменение нагрузки осей задней ипередней тележек.(1.14)Разгрузка первой и второй колесных пар передней тележки будет в этомслучае значительно больше, чем при одностороннем («гуськом») расположениитяговых двигателей .Сопоставление наименьших значений, позволяет сделать вывод о том,что наибольшая сила тяги по сцеплению при втором варианте может превыситьсилу тяги при расположении тяговых двигателей по схеме тепловоза ТЭЗпримерно в отношении 0,938 : 0,805.
Отметим, что такой значительнойразницы в величине наибольшей касательной силы тяги тепловоза на практикене наблюдается. Это объясняется тем, что при достижении предельногозначения силы тяги на ободе колес какой-либо колесной пары, в первуюочередь наиболее разгруженной, явление буксования возникает не сразу.Вначале упругое скольжение этой колесной пары переходит вдействительное скольжение, которое в процентном отношении не слишкомвелико, вследствие чего резкого снижения силы тяги еще не происходит.
Впроцессе движения нагрузки, передаваемые от колесных пар на рельсы,изменяются не только в зависимости от силы тяги на автосцепке, но и отколебаний надрессорного строения локомотива при движении колесных пар понеровностям пути и т. д., т. е. значения отдельных коэффициентовиспользования сцепного веса непрерывно изменяются. Это приводит кявлению «перемежающегося буксования», при котором колесные парыпроскальзывают поочередно, не переходя в режим действительногобуксования. Тем не менее, положительное влияние улучшения коэффициентаиспользования сцепного веса на повышение тяговых качеств локомотиванесомненно.
Испытания тепловозов 2ТЭ10Л с односторонним расположениемтяговых двигателей, проведенные ЦНИИ МПС в 1970 г., показали, что силатяги по сцеплению таких тепловозов увеличивается примерно на 10% посравнению с тепловозами, имеющими тележки прежней конструкции, иотличается большей стабильностью.Отметим также, что при использовании группового привода пониженныезначения коэффициента использования сцепного веса одних колесных паркомпенсируются 24 повышенными значениями для других колесных пар, такчто 24 средний в группе коэффициент будет близок к единице.Тепловоз с двухъярусным (двухступенчатым) рессорным подвешиванием.Еще более значительное изменение (уменьшение) коэффициентаиспользования сцепного веса может иметь место у локомотивов сдвухступенчатым рессорным подвешиванием и индивидуальнымэлектроприводом колесных пар, представленных на рисунке 1.5.
Дляупрощения рассмотрим четырехосный локомотив, где существенную рольиграет высота расположения середины шкворня тележки над головкамирельсов. 28 Действие сил в колесно-моторном блоке прежнее, т. е. первая и третьяколесные пары будут при движении вперед разгружены силами, а вторая и четвертая колесные пары - перегруженыаналогичными силами. Дополнительные нагрузки на кронштейны подвесоктяговых двигателей будут взаимно уравновешиваться, иначе говоря, доL – расстояние между серединами тележекРисунок 1.5 - Схема перераспределения нагрузок от колёсных пар нарельсы при двухступенчатом рессорном подвешиваниинительная вертикальная нагрузка (от действия привода) на колесные парыпередаваться не будет (действием незначительного по величине моментапренебрегаем вследствие малости плеча ).На рамы тележек от сил тяги, развиваемых тележками и приложенных кшкворням, будут действовать моменты .
В данном случаеэти моменты будут вызывать наклон рам тележек и перераспределениенагрузок на колесные пары, разгружая первую (или третью) колесные пары иперегружая вторую и четвертую. Кроме того, на главной раме возникнетмомент, который будет разгружать переднюю тележку иперегружать заднюю.Особенно неблагоприятен случай, когда сила тяги передается от рамытележки через шкворень на высоте .Дополнительные нагрузки в этом случае будут больше, чем при отсутствиивторой (кузовной) ступени рессорного подвешивания, а коэффициентиспользования сцепного веса уменьшится.Значительно более удачное конструктивное решение сводится к тому, чтошкворень располагают на уровне осей колесных пар, а есливозможно, то и еще ниже.
Если, то на рамах тележек не возникаютдополнительные моменты, т. е. они не будут наклоняться.1.3 Принцип реализации силы тяги тепловозомСилу тяги тепловоза (локомотива) на ободе колес принято представлятьв виде доли веса (суммарной вертикальной нагрузки движущих колес нарельсы), т. е. . Коэффициент пропорциональности обычноназывают коэффициентом тяги локомотива.Наибольшую развиваемую тепловозом силу тяги или, как ее частоназывают, силу тяги по сцеплению, определяют по формуле,(1.15) 33где – сцепной вес тепловоза, тс;– расчётное значение коэффициента сцепления, равенмаксимальному значению коэффициента тяги.Оба множителя в этой формуле представляют собой изменяющиесявеличины. Однако вариация величины обычно невелика, так какобусловлена возможным отклонением от номинального значения в результатедопусков при постройке и изменением веса тепловоза по мере расходованиязапасов топлива, смазки, воды и песка.Изменение веса обычно не превышает 6 - 7%.
Более значительны пределыизменения коэффициента сцепления. Наибольшее влияние на его величинуоказывает состояние рабочей поверхности рельсов и бандажей, существеннозависящее от погоды и других факторов. Кроме того, на величину влияют:тип и конструкция приводной системы и тяговой передачи; общая компоновкаэкипажной части тепловоза; распределение нагрузки между отдельнымиколесами в состоянии покоя и, особенно, при движении; качество рельсовогопути и т. д. Наконец, существенное влияние оказывает скорость движения. Причистых сухих рельсах или при их поверхности, хорошо промытой обильнымдождем и более, а при загрязненных поверхностях головок рельсов ибандажей .Естественно, что на любой конкретный локомотив действуют многиефакторы, влияющие на величину коэффициента сцепления локомотива.
Кчислу таких факторов относят общую компоновку экипажной части тепловоза,тип и конструкцию приводной системы и тяговой передачи, особенностиэлектрической схемы тепловоза и т.п. Однако факторы другого рода (состояниеповерхностей головок рельсов, наличие неровностей рельсового пути,вызывающих перераспределение нагрузок между колесами во время движения,метеорологические условия и т. п.) представляют собой совокупностьслучайных величин и определяют разброс значений коэффициента сцеплениядля данного локомотива.Рисунок 1.6 - Тяговая характеристика1.4 Новый взгляд на реализацию силы тягиСейчас проблема повышения тяговых свойств электроподвижного состава(ЭПС) не стоит так остро, как раньше при вождении тяжеловесных грузовыхпоездов, однако остается актуальной. Одной из важных оценок тяговыхсвойств 5 ЭПС является его устойчивая работа на пределе по сцеплению колес срельсами.
Во всех странах она определяется кривой ограничениякоэффициента сцепления в зависимости от скорости движения.За последние 40 - 50 лет благодаря применению передовых методоввождения поездов, совершенствованию конструкции 5 ЭПС удалось поднятькривую ограничения коэффициента сцепления и повысить на 10 - 15 % 5использо-вание тяговых свойств локомотивов.В настоящее время коэффициент сцепления определяют как отношениекасательной силы 5 на ободе колеса к нагрузке от оси на рельс :.(1.16) 5Однако величину касательной силы на ободе колеса еще никому не удалосьопределить экспериментально: ее устанавливают косвенно по силе,образованной вращающим моментом тягового двигателя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
