20
∂Sh– елементарното еластично приплъзване,
m;
∂S – елементарното преместване на центъра на колелото,
m.
След разделяне на числителя и знаменателя в (2.3.) на
елементарното време ∂t се получава:
(2.4.)
където:
u е моментната скорост на приплъзването,
m/s;
v – моментната скорост на центъра на колелото,
m/s.
След заместване на (2.4.) в (2.1.) се получава:
(2.5.)
Формули (2.4) и (2.5) показват, че силите на сцепление, съответно коефициентът на сцепление
μsзависят от скоростта на приплъзването. Фиг. 2.5. илюстрира в графичен вид тази зависимост.
Фиг.
2.5. Изменение на
коефициента на сцепление μsв зависимост от скоростта на приплъзване.
От фиг. 2.5. се вижда, че максималните стойности на
μsсе получават при т.нар.
критична стойност на скоростта на приплъзване –
u= uкр. При скорости, по-големи от критичната, деформациите в контактната зона надвишават границата на еластичност. Като резултат се нарушава пропорционалността между действащите сили и фактическите деформации и в следствие на
това стойностите на μsсилно намаляват. Т.е. в зоната от графиката за която
u> uкрсе
μsu, m/suкр 21 наблюдава силно влошаване на условията на сцепление между колелото и релсата и възникване на буксуване. Този процес е недопустим за железопътните возила, поради опасните последици, които той поражда и следствие на това всички локомотиви и мотриси, са съоръжени със специални защити против боксуване. Независимо от принципа, по
който те действат, алгоритмът им на работа се разработва на основата на максимално допустимите стойности на
μsПри възникване на буксуване, те (защитите) намаляват големината на приложения към колелото въртящ момент или частично задействат спирачната система, с цел възстановяване на работата на колелото в лявата част на графиката от фиг. 2.5., за която
u< uкр2.2.2. Хипотеза на Троос
В тази хипотеза основното първоначално приемане е, напреженията в контактуващите тела, колелото и релсата надвишават границата на пропорционалност, което ще рече, че те са в зоната на пластичните деформации.
По-важните моменти от тази хипотеза са:
Контактуването между двете тела се извършва по
„микровъзвишениета” на допирните повърхности. В този случай сумата от микродопирните площ не надвишава 50
% от геометричното лице на зоната на контакт.
При движението на колелото по релсата лицето на зоната на контакт се намалява до т.нар. динамично лице, функция на скоростта.
При контактуването по
„микровъзвишения” възникват сили на удар, породени от краткотрайността на процеса. Силите, извършват определена деформационна работа, трансформираща се в топлина.
Резултат от това са температурни пикове в зоната на контакт.
Силата на удара зависи от скоростта на движение, от хидравличното налягане в зоната контакт и от физикомеханичните качества на материалите на двете тела. От своя страна хидравличното налягане се определя ат пластичността на материалите в контактната
микроплощ.
Извършената работа при пластичната деформация зависи в значителна степен от топлинното състояние на телата.
При прилагането на външен момент – двигателен или спирачен, се появява тангенциална реакция. Тя се определя от силите на пластична деформация.
В контактната повърхност се извършват процеси на приплъзване,
доста по-големи от тези, приети в хипотезата на Картър. Различават се три основни участъка. В първия от тях приплъзването достига до 1
%, вторият се характеризира с ускорено приплъзване до 10
% и трети с повишени температури. Като резултат от тях намалява вискозитетът на материалите и респективно деформационната работа, т.е. понижават се пренасяните тангенциални сили. Това от своя страна води до значително намаляване на коефициента на сцепление.
22
Стойностите на
μsне зависят от предаваната от колелото на релсата сила на натиск, тъй като пластичните деформации се реализират и при незначително натоварване.
Наличието на междинни слоеве (т.нар. трето тяло) в контактната зона съществено влияе на големината на
μs. Междинни слоеве са други материали случайно попаднали в зоната на контакт. Тяхната поява зависи основно от условията на експлоатация. Когато тези слоеве са от органични и други материали, например листа, кал и др., те влошават
силно контактуването по „микровъзвишениета” и като резултат се понижават стойностите на
μs. От друга страна наличието на зърнести материали с кристална структура предизвиква увеличаване на деформационната работа и повишаване на коефициента на сцепление.
2.2.3. Молекулярно-механична теория
Разработена е на базата на общата теория на триенето. По-важните моменти от нея са:
Процесът на сцепление се определя от едновременното механично и молекулярно взаимодействие между контактуващите повърхнини, изразено с формула (2.6.):
(2.6.)
,
N, където
pСподели с приятели: