Лекция 7. Тормозная силы поезда.

Образование тормозной силы от действия тормозных колодок. Образование тормозной силы от действия тормозных колодок. Закон сцепления при торможении. Расчет В_т.

Тормозная сила – искусственно создаваемые внешние силы приложенные к поезду, направленные против движения и управляемые машинистом. Для остановки поезда в определенном месте (станции), когда других сил недостаточно для погашения кинетической энергии поезда, для снижения скорости, полной остановки или внезапной остановки. Эти силы должны быть достаточно большими, чтобы их работа на относительно небольшом расстоянии могла погасить всю кинетическую энергию движущегося поезда.

Тормозная сила обычно в несколько раз превосходит силу тяги локомотива и вызываются во взаимодействии с реверсами следующими способами:

- заклиниванием колес башмаками;

- прижатием тормозных колодок и бандажам колёсных пар;

- превращением ТЭД в генераторы тока (электрическое торможение);

- применением специальных рельсовых магнитов (трамвай).

В настоящее время большое распространение получило торможение путем нажатия тормозных колодок к бандажам колёсных пар.

При нажатии тормозной колодки на обод катящегося колеса силой К, между ними возникает сила трения φ_к*К,

где φ_к – коэффициент трения колодки обода.

Приложим к центру колеса «0» две силы (φ_кК)₁ и (φ_кК)₂, равные по величине, но противоположные по направлению (силе φ_кК). Они взаимно уравновешиваются.

Заменяем пару сил φ_кК (φ_кК)₁ с моментом М_т парой сил В₁, В₂ с моментом, равным по величине моменту М_т и имеющим тот же знак, тогда В₁=В₂= φ_кК.

Сила (φ_кК)₂ приложенная к центру колеса и направленная вверх будет уравновешиваться реакцией R, возникающей на колодке и направленной вниз. Эта реакция тормоза башмака торможению подвеску передается на раму тележки, затем на рессорное подвешивание, а через него на ось.

Одновременно реакция R вместе с силой (φ_кК)₂ создает дополнительный момент, разрушающий или нагружающий колесо в зависимости от того, как расположена колодка торможения (спереди или сзади колеса по ходу движения).

В результате действия момента пара сил B₁ и В₂ в точке касания колеса с рельсом силе В₁ стремится сдвинуть колесо по рельсу вправо. Колесо нагружено силой Р и поэтому между ними возникает сила взаимодействия виде силы сцепления. Эта сила, приложена от рельса к колесу, направлена влево и удерживает его от скольжения по рельсу. Сила сцепления является реактивной силой В_т , т.е. ответной реакцией рельса на колесо и как таковая количественно она может возникнуть лишь в той мере, в какой действует активная сила В₁. Поэтому в нормальных условиях торможения сила В_т и В₁ равны между собой и взаимно уравновешиваются.

Равенство этих сил приводит к тому, что не может быть скольжения колеса по рельсу и точке их касания. «0₁» в каждый момент времени находится в покое относительно колеса, что является необходимым условием для качения колеса по рельсу.

Реактивная сила В_т и сила сцепления тормозного колеса с рельсом F_сц составит

F_сц = ψР = В_т , кГс

Одновременно

В_т = В₁ = φ_кК , кГс

т.к. сила В₁ уравновесилась горизонтальной реакцией рельса В_т, то сила В₂ осталась неуравновешенной. Она стремится теперь повернуть колесо вокруг точки касания Q₁ как вокруг мгновенного центра и тем самым вызвать замедление движения колеса, т.е. торможение. Однако действие силы В₂ было бы невозможным, если не было бы в наличии внешней по отношению к колесу силы В_т. Поэтому силу В_т и следует считать тормозной силой.

При механическом торможении сила поезда представляет сумму тормозных сил осей (колес).

В_т = Σφ_кК=1000φ_кΣК , кГс

Удельно-тормозная сила поезда составит

, кГс/т

где – действительный тормозной коэффициент поезда.

, кГс/т

Чтобы избежать определения φ_к в зависимости от «К» при разных типах вагонов в поезде расчеты производят методом приведения: действительный φ_к , зависящий от «К», заменяют расчетным φ_кр при постоянном для всех колес вагона одного типа расчетном К_р. Такая замена справедлива при условии равенства между действительной и приведенной тормозными силами.

В_т = 1000φ_кΣК= 1000φ_крΣК_р , кГс

, кГс

где – расчетный тормозной коэффициент поезда.

Расчетные коэффициенты трения колодок об обод колеса определяются эмпирическими формулами, приведенных в [1] в зависимости от типа колодок:

- для стандартных и высокофосфористых:

- для композиционных

Расчетную силу нажатия на тормозную ось К_р, принимают из [1] в зависимости от типа тормозного средства.

В расчетах, где учитывается применение экстренного торможения, расчётный тормозной коэффициент принимается равным его полному значению, а при остановках на станциях и раздельных пунктах, предусмотренных графиком движения, принимается равным 0,5 В_т.

В теории тяги поездов тормозную силу В_т, также как и силу сопротивления W_к, определяют через удельную силу.

В_т=b_т(Q+P) , кГс/т.

Лекция 8