Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В настоящее время в локомотивных депо, эксплуатирующих электровозы ВЛ10, одна из основных причин постановки их на обточку колесных пар – образование выбоин (ползунов) в режиме рекуперативного торможения. Образование выбоин может происходить и при подторможивании прямодействующим тормозом, который часто используется как перед постановкой рекуперации, так и после разбора схемы. В этом случае ПРУ не работают и перераспределении нагрузок колесных пар на рельсы ничем не выравнивается.

Сотрудниками кафедр «Подвижной состав» и «путь и путевое хозяйство» НИИЖТа на Восточно-Сибирской дороге было проведено исследование склонности электровоза ВЛ10 к юзу в связи с интенсивным боковым износом рельсов на спуске и подрезом гребней колесных пар. На четырех колесах второй по ходу секции электровоза ВЛ10-1605 и одном колесе динамометрического вагона были установлены индукционные датчики числа оборотов колес. Одновременно записывались токи в цепях: якорей, возбуждения тяговых двигателей и независимого возбуждения тяговых двигателей и независимого возбуждения генератора преобразователя [4].

За время опытных поездок на участке, имеющем спуск 14–17 ‰ много кривых малого радиуса, было зафиксировано 42 случая юза колесных пар контролируемой секции (второй по направлению движения). Они распределились следующим образом: у 5-й по ходу колесной пары юзов не было, у 6-й – 8, 7-й – 20, 8-й – 14. Из них одновременно заклинивались 7-я и 8-я колесные пары 1 раз, 6-я и 7-я – 3 раза. Почти половина всех юзов пришлась на 7-ю ось, что подтвердило результаты расчетов.

Сравнительно большое количество юзов последней оси объясняется тем, что они возникают, в основном, в момент роста тока рекуперации при наборе тормозных позиций. В этом случае из-за резкого увеличения тормозной силы пневматические цилиндры ПРУ не успевают заполняется сжатым воздухом и тем самым компенсировать разгрузку последних осей.

Было проведено испытание работы противоразгрузочных устройств во время стоянки электровоза. На бумагу осциллографа Н-010М записывались ток якоря двигателя и давление опорных роликов на 1-ой и 3-й тележках. Для этого на валики, крепящие ролики, наклеивались тензодатчики. Из осциллограммы (рисунок 2.7) видно, что при наборе позиций ток двигателей и, следовательно, тяговые и тормозные силы возрастают практически мгновенно, а давление роликов увеличивается постепенно. Такое отставание роста давления роликов достигает 3–4 с и объясняется тем, что воздух в пневматические цилиндры поступает через небольшие отверстия регулятора давления. Поэтому давление в цилиндрах и, соответственно роликов ПРУ взрастает постепенно.

Оциллограмма зависимости давления опорных роликов ПРУ от тока двигателя представлена на рисунке 2.7

Рисунок 2.8 – Осциллограмма зависимости давления опорных роликов ПРУ от тока двигателя: I_я - ток якоря двигателя; Р₁ и Р₃ – давления опорных роликов на первой и третьей тележках

При сбросе позиций снижение давлений роликов также резко отстает от тока двигателей. После выключения двигателей давление роликов остается некоторое время достаточно большим. Это может вызвать неудовлетворительное распределение давлений колес на рельсы в период сброса позиций. Аналогичные явления происходят и при быстром наборе позиций в момент трогания поезда с места.

Все это является существенным недостатком ПРУ. Боксование или юз значительно труднее ликвидировать, чем предупредить. Поэтому желательно, чтобы в конструкции ПРУ не было пневматического привода.

Для улучшения работы потиворазгрузочных устройств необходимо выбрать оптимальную зависимость давления ролика от тока для всех режимов давления и соединений тяговых двигателей. Желательно также соединить пневматические схемы тормоза и цилиндров ПРУ с тем, чтобы при торможении прямодействующим тормозом происходило выравнивание нагрузок колесных пар на рельсы.

Целесообразно эти устройства выполнять электромагнитными. Такие ПРУ должны состоять из корпуса, жестко соединенного с кузовом, и якоря, шарнирно связанного с рамой тележки. В корпусе можно закрепить обмотку, включив ее последовательно в якорную цепь. Тогда при протекании тока якорь будет втягиваться в корпус создавая силу, необходимую для выравнивания нагрузок по осям. У электромагнитных ПРУ давление роликов будет изменяться синхронно с током двигателя. Следовательно, ликвидируется перегружение или недогрузка отдельных колесных пар в момент изменения тяговых или тормозных сил, что значительно сократит боксование и юзы

2.3 Механическая система догружения

В данной работе мы разрабатываем механическую систему догружения для трехосных локомотивов серии ТЭ10М. Она состоит из основания механизма (корпус), которая крепится к раме тележки, двух угловых передач соединенных перемычкой и двух тяговых передач. Создаваемое усилие локомотива через тяговые передачи передаются на угловые передачи, а они в свою очередь передают усилие на корпус механизма, который прикреплен к раме тележки. Тем самым догружая колесные пары. Но в отличии от пневматической системы в которой догружение идет задаваемым давлением, в нашей системе догружение идет механически, то есть какое усилие создается, столько же идет догружение. Тем самым идет равномерное догружение и эффективное использование сцепного веса [11].

Механическая система догружения представлена на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 – Механическая система догружения

2.3.1 Оборудование механической системы догружения

Основанием механизма является корпус. Корпус является основной несущей частью системы, а также распределителем тяговых нагрузок. Т.е. все динамические и статические силы проходят через корпус. Он крепится к раме тележки болтовым соединением.

Корпус представлен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Основнание механизма (корпус)

В системе применяют две угловые передачи. Угловые передачи предназначены для распределения динамических нагрузок от тяг к корпусу.Угловые передачи крепятся к корпусу.

Угловые передачи представлеы на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 – Угловые предачи

Перемычка предназначена для соединения угловых передач. Несет силовое воздействие при работе системы.

Перемычка переставлена на рисунке 2.11

Рисунок 2.11 – Перемычка

В системе применяют две тяговые передачи. Тяговые передачи предназначены для распределения динамических нагрузок от рамы тепловоза к угловым передачам.Тяговые передачи крепятся между угловыми передачами и рамой тепловоза.

Тяговвая передача представлена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 – Тяговая передача

3 ПРЕПОДСЫЛКИ К РАСЧЕТУ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЦЕПНОЙ МАССЫ ЛОКОМОТИВА

Величиной, объективно характеризующей тягово-сцепные качества локомотива, является коэффициент использования сцепного веса. Физический смысл использования коэффициента заключается в количественной оценке реализуемой силы тяги от теоретически возможного значения по наименее нагруженной колесной паре. Чем ближе данный коэффициент к единице, тем удачнее конструкция локомотива.

Снижение коэффициента использования сцепного веса вызывается, в первую очередь, нарушением равномерности распределения нагрузки между осями и колесами локомотива.

Причинами неравномерной нагрузки могут быть:

- нарушение статической развески локомотива;

- изменение параметров упругих элементов рессорного подвешивания;

- различные виды остаточных деформаций рам тележек локомотива,

В динамике имеются факторы, определяющих снижение коэффициента использования сцепного веса локомотива, а именно:

- конструктивные особенности ТЭД;

- конструктивные особенности рессорного подвешивания и конструкции тележек;

- влияние силы сопротивления подвижного состава: догружатели тележек;

- колебательные процессы верхнего строения [4].

3.1 Порядок формирования тяговых сил колесно-моторным блоком локомотива

Известно, что коэффициент сцепления y колеса с рельсом определяется силой сцепления F_сц и нагрузкой Р от колеса на рельс:

, (3.1)

а коэффициент трения скольжения m между различными материалами – в соответствии с законом Амонтона-Кулона уравнением:

, (3.2)

где F_тс – сила трения скольжения.

По рисунку видно, что значения коэффициента трения скольжения практически в 2–3 раза меньше, чем коэффициента сцепления. Однако сравнивая зависимости (1) и (2), можно сделать следующий вывод: коэффициенты сцепления колеса с рельсом и трения скольжения определяются одинаковыми формулами и, следовательно, должны быть равны друг другу, так как сила нормального давления P от колеса на рельс в обеих формулах одинакова, а силы трения скольжения и сцепления равны друг другу, поскольку обе являются касательными к ободу колеса, имеют одинаковую физическую природу и возникают благодаря преодолению межмолекулярных сил и шероховатостей контактирующих поверхностей.

Зависимость коэффициентов сцепления y и трения скольжения m от скорости представлена на рисунке 3.1 [4].

Рисунок 3.1 – Зависимость коэффициентов сцепления y и трения скольжения m от скорости:

1 – y по Пуаре (1852 г.); 2 – y по Михелю и Виккерту (1927 г.); 3 – y по Мюллеру (1928 г.);
4 – y по Пароди и Тетрелю (1935 г.); 5 – y по Котеру (1937 г.); 6 – y для железных дорог России (1986 г.); 7 – y для европейских железных дорог (1974 г.); 8 – среднее значение y;
9 – m по Метцкову; 10 – m по [2]; v – скорость [4]

Несоответствия коэффициентов сцепления и трения скольжения является неправильное представление об образовании сил тяги на ободе колеса и сцепления колес с рельсами, а вследствие этого неверное определение коэффициента сцепления. В теоретических и экспериментальных исследованиях электроподвижного состава в действительности определялся не коэффициент сцепления колеса с рельсом, а коэффициент тяги, так как сила тяги определялась на автосцепке [4].

Далее перечислю и объясню порядок формирования тяговых сил колесно-моторным блоком локомотива.

Допустим, что к зубчатому колесу колесной пары в точке А (рисунок 3.2) приложена внешняя сила F_зк, а к оси колеса – сила сопротивления движению W.

Образование силы тяги на колесе представоена на рисуноке 3.2.

Рисунок 3.2 – Образование силы тяги на колесе [5]

Ввиду того что W препятствует перемещению колеса вдоль пути, внешняя сила стремится повернуть колесо вокруг его центра О. Однако этому препятствует сила сцепления F_сц, возникающая в месте контакта колеса с рельсом. Как видно, эти три силы образуют рычаг второго рода с плечами СО, ОА, а силы F_зк и F_сц стремятся преодолеть силу сопротивления движению. При этом обеспечивается равенство моментов

, (3.3)

где R_зк – диаметр зубчатого колеса, R_б - диаметр колеса по кругу катания, из чего следует

, и . (3.4)

Для обеспечения движения и равновесия системы необходимо, чтобы сумма внешней силы и силы сцепления была равна силе сопротивления движению, т.е.

. (3.5)

Из (5) следует, что сумма сил F_зк и F_сц уравновешивает силу сопротивления движению W и является силой тяги на колесе F_тк:

Характеристики

Список файлов ВКР