Создание силы тяги локомотиваСтраница 1
В локомотивах образование движущей силы (силы тяги) происходит вследствие взаимодействия колесных пар с рельсами за счет вращающего момента, создаваемого тяговым двигателем (рис.3.1). К колесной паре 1 приложен вращающий момент Мк, который передается от двигателя 2 через зубчатый редуктор, состоящий из шестерни 3 и зубчатого колеса 4. Шестерня 3 закреплена на валу ТЭД, а зубчатое колесо 4 - на оси колесной пары.
Вращающий момент на колесной паре равен
Мк=Мд.μ.ηз, Н.м, (3.1)
где Мд - момент на валу двигателя, Н.м;
μ - передаточное число зубчатой передачи;
ηз - коэффициент полезного действия зубчатой передачи.
Момент Мк обычно представляют в виде пары сил F1 и F2 с плечом Dк/2, одна из которых (F1) приложена к ободу колеса в точке касания с рельсом (точка А), а другая (F2) - к оси колесной пары. Поскольку силы F1 и F2, действующие на колесную пару, равны по величине и противоположно направлены, то они уравновешивают друг друга и не вызывают поступательного движения колес.
Очевидно, что поступательное движение колесной пары будет возможно в том случае, если скомпенсировать действие силы F1 какой-либо дополнительной силой и нарушить тем самым баланс сил F1 и F2. Подобная ситуация возникает, когда колесная пара (далее для сокращения - колесо) контактирует с рельсом и прижата к нему силой тяжести Gт.
Рис.3.1. Образование силы тяги. 1 - колесная пара; 2 - тяговый электродвигатель; 3 - шестерня; 4 - большое зубчатое колесо
Сила тяжести Gт, приходящаяся на одну ось локомотива, приложена к колесу и через точку контакта А действует на рельс (рис.6.1). Реакция рельса на колесо Gр по III закону Ньютона равна значению силы тяжести Gт по модулю и противоположна ей по направлению. Указанные силы, действующие на колесо в вертикальной плоскости, уравновешивают друг друга.
В горизонтальной плоскости к ободу колеса приложена сила F1, которая, как и сила тяжести Gт, через точку контакта А действует на рельс (сила F1 направлена вдоль поверхности рельсов, поэтому в случае их ненадежного крепления имеет место явление, известное как "угон пути"). Реакция рельса Fр по III закону Ньютона равна силе F1 по модулю и противоположна ей по направлению. Поэтому силы F1 и Fр, действующие на колесо в точке А, уравновешивают друг друга. Сила F2 остается неуравновешенной, что вызывает качение колеса и его поступательное движение относительно рельса.
Следовательно, движущей силой (силой тяги)колесной пары является сила F2, развиваемая тяговым двигателем. Для удобства расчета ее значений, на практике в качестве силы тяги условились считать силу реакции рельса Fр, равную по величине силам F1 и F2 [11]. При этом значения сил определяют, рассматривая равенство моментов
Fр.Dк/2=Mк,
из которого следует, что F2 = Fр = 2. Мк/Dк = 2. Мд.μ.ηз/Dк, Н.
Отметим, что данное уравнение было использовано при построении электротяговых характеристик локомотивов для расчета силы тяги ТЭД на ободе колеса Fкд
Поскольку сила Fр действует по касательной к колесу, ее называют касательной силой тяги
. Для локомотива в целом касательную силу тяги Fк можно определить как
Fк = nос.Fр = m.Fкд, Н, (3.2)
где nос - число движущих осей локомотива;
m - количество тяговых электродвигателей на локомотиве.
Таким образом, качение колесной пары по рельсу происходит, если к ней приложена пара сил F1 и F2 (вращающий момент от тягового двигателя) и сила F1 уравновешена реакцией рельса Fр. Сформулируем особенности силы Fр как касательной силы тяги:
сила Fр, будучи силой реакции, возникает только под действием силы F1, равна ей по модулю и поэтому пропорциональна величине вращающего момента ТЭД Мд;
Расчет технико-эксплуатационных показателей работы автобусов
Для работы денного автобуса определим технико-эксплуатационные показатели работы на линии: время в наряде, выполняемая транспортная работы, общий пробег, среднесуточный пробег, автомобиле-часы в работе, автомобиле-часы в движении, автомобиле-дни в работе, техническая и эксплуатационная скорость, ко ...
Схема катапульты
Анализ требований к катапульте позволяют использовать простую схему катапульты – схему с двумя одноступенчатыми цилиндрами тянущего типа, в которой штоки соединены поперечной балкой – траверсой. Траверса непосредственно взаимодействует с разгоняемым объектом. Помимо простоты, к достоинствам данной ...
Расчет рентабельности и срока окупаемости
Рентабельность производства рассчитывается как отношение прибыли от реализации к сумме затрат на производство и реализацию продукции. Коэффициент показывает, сколько предприятие имеет прибыли с каждого рубля, затраченного на производство и реализацию продукции. Этот показатель может рассчитываться ...