Учебна програма по спец. Двг

16
Прието е F
k
да се нарича допирателна теглителна сила на локомотива, като тя всъщност е сбор от така получените сили на всички колела. Директното и измерване е трудно и поради това е въведена т.нар. динамометрична теглителна сила, измервана на куката на локомотива. Разглеждането и в рамките на този ученик не е предвидено.
Изхождайки от фиг. 2.1. и (2.1) може да се формулира така наречения в много литературни източници основен закон на локомотивната тяга. Той гласи, че за да съществува движение без боксуване е необходимо теглителната сила да бъде по-малка или най-много равна на сцепната. Той се изразява чрез (2.2):
(2.2)
, kN.
Възможен е различен от показаното в неравенство (2.2) случай, а именно теглителната сила е по-голяма от сцепната, т.е. неравенството (2.2) е с обратен знак. Това е типичен случай на буксуване. При железопътната техника това явление е нежелано, поради високите стойности на натоварванията върху колелата и тежките динамични процеси, получаващи се при рязкото му прекратяване и др. За това във всички локомотиви се вграждат различни системи предотвратяващи буксуването. Типични представители са системите за подаване на пясък, различните типове противобуксовъчни защити и др. Важно е да се поясни, че още на фазата проектиране на локомотива и ходовата му част се вземат конструктивни мерки за намаляване риска от поява на буксуване, независимо от споменатите системи. Тези мерки включват специално проектирани талиги и други елементи от ходовите части, целящи намаляване на разтоварването на отделните колооси в двигателен режим на локомотива и особено при потегляне, също така електрически системи, позволяващи допълнително токово натоварване на тяговите двигатели на понатоварените колооси и др.
От (2.2) се вижда, че ролята на коефициента на сцепление μ
s
е особено важна. Той всъщност представлява отношението на максималната теглителна сила, определена в момента на започване на боксуването към вертикалното натоварване на колелото. По аналогичен начин той се определя и в режим на спиране. Физическите основи на сцеплението са обяснени в следващата точка.
2.2. Сцепление на колелата с релсите
Процесите на сцепление на колелата с релсите имат сложен физически характер, определен от специфичността на трибологичните процеси протичащи в зоната на контакт и възникващите в тях еластични деформации. Тези процеси са със значителна сложност и за съжаление до момента няма единна научна теория, която да ги описва еднозначно и с достатъчна достоверност.
Съществуват няколко научни хипотези, описващи процесите на сцепление, като най-популярните от тях са тази на Картър, на Троос, молекулярно-механичната и др. При всичките се използват едни и същи общи предпоставки за анализиране на процесите, които ще се изяснят в хода на разглеждането им.

17 2.2.1. Хипотеза на Картър
Сложността на разглежданите процеси произтича от големите натоварвания между колелата и релсите, достигащи в съвременния подвижен железопътен състав до 25 t на ос. От друга страна контактуващите повърхности, през които се предават те, са много малки и в резултат контактните напрежения в зоната на контакт между колелата и релсите достигат много високи стойности. В следствие на това се наблюдават еластични и дори пластични деформации, взаимно проникване на двете тела – колелото и релсата, процеси свързани с междумолекулярни взаимодействия и др. Поради деформациите контактното петно не е точка или линия, повърхност с определено, макар и малко лице. За да бъдат изяснени процесите сравнително просто се приема, че контактуващите тела (колелото и релсата) са части от цилиндри с взаимно перпендикулярни оси. Това приемана е коректно, тъй като главата на релсата се изработва с определен радиус, фиг. 2.2, а колелото може да се разглежда с цилиндрична форма.
Фиг. 2.2. Цилиндрична форма на колелото и релсата
Доказано е, че контактното петно има формата на елипса, като чрез несложни математически преобразувания е изведено и уравнението и. Също така лицето му е най-често в границите 100÷400 mm
2
, зависимост от диаметъра на колелото, действащите сили от колелото на релсата, както и от свойствата на материала на двете контактуващи тела. З зависимост от износването на повърхността на колелото се променя и ориентацията на елипсата, а също така и формата на самото петно. Поради това се забелязват промени във формата и направлението на осите на петното в процеса на експлоатация на железопътните возила.
Що се отнася до формата на разпределението на напреженията в контактното петно, то те се разпределят по форма като елипсоид, фиг. 2.3.

18

Фиг. 2.3. Форма на контактното петно и разпределението на напреженията:
P – нормалното натоварване; 1 – разпределението на напреженията в колелото;
2 – разпределението на напреженията в релсата.
При прилагането на въртящ момент се получават значителни промени в зоната на контакт. Симетрията в разпределението на натоварването по опорната повърхност, показано на фиг. 2.3 се нарушава. Входящите в контактната повърхност влакна от материала на колелото са натоварени на натиск (+), а излизащите от тази зона на опън (–), фиг. 2.4. Това различно натоварване е резултат от проявата на сили на молекулярно сцепление.
Фиг. 2.4. Разпределение на натоварването в зоната на контакт при приложен въртящ момент.
Едновременно с това под действието на въртящия момент M по допирната повърхност възниква и допирателната сила T, равна на произведението на коефициента триене μ

Изтегляне 4.37 Mb.

Сподели с приятели: