Силы сопротивления движению и их учет

Природа сил сопротивления движению.При движе­нии подвижного состава возникают силы трения в его элементах, между колесами и рельсами или путем, между наружными поверхностями подвижного состава и окружа­ющим воздухом. При движении на подъеме или уклоне образуется скатывающая составляющая силы тя­жести.

Все эти силы представляют собой силы сопротив­ления движению подвижного состава. Результирую­щая сил сопротивления движению действует против направления движения подвижного состава. На крутых спусках она может принимать отрицательное значе­ние, т. е. совпадать с направлением движения.

На преодоление сил сопротивления затрачивает­ся работа, совершаемая тяговыми двигателями. Силы сопротивления приложены в различных точках под­вижного состава. Они зависят от скорости и месторас­положения подвижного состава, от его конструкции и верхнего строения пути, профиля и плана пути, от внеш­них условий.

Даже когда подвижной состав движется с постоянной скоростью и на неизменном уклоне, сопротивление движению не остается постоянным, так как непрерывно меняются внешние условия: подвижной состав прохо­дит по неровностям пути или стыкам, в результате чего возникают колебания в подвижном составе, меняется сопротивление движению от трения наружных поверх­ностей подвижного состава и окружающего воздуха.

Под полным сопротивлением движению понимают эквивалентную силу, приведенную к ободам колес, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как и на преодоление всех действительных сил, противодействующих движению.

Энергия, которая затрачивается на преодоление сил сопротивления, связанных с различными видами трения, невозвратима, так как тратится на истирание пути и деталей подвижного состава и превращается в тепло, рассеиваемое в окружающую среду. Энергия, которая затрачивается на преодоление подъемов, мо­жет быть возвращена, так как подвижной состав в этом случае накапливает потенциальную энергию, которую можно использовать на последующих участках пути или при движении в обратную сторону.

Полное сопротивление движению.Полное сопротив­ление движению поезда делят на следующие состав­ляющие.

1. Основное сопротивление движению W_o, которое обусловлено внутренним трением в подвижном составе, сопротивлением от взаимодействия подвижного состава и пути на прямом игоризонтальном участках и сопротивлением от взаимодействия подвижного состава и воздуха (при отсутствии ветра).

2. Сопротивление движению от уклонов W_i.

3. Сопротивление движению поезда от кривых участков W_кр.

4. Дополнительное воздушное сопротивление W_д.

Таким образом, полное сопротивление движению представляют в виде суммы

W = W₀ + W_i + W_кр +W_д.

Если подвижной состав содержит несколько раз­личных подвижных единиц, то при расчетах полное сопротивление движению представляют в виде суммы сопротивления движению моторных вагонов и со­противления движению прицепных вагонов , т. е.

W = +

Такое разделение является условным, так как силы соп­ротивления движению физически неотделимы и при­сущи подвижному составу в целом.

Для удобства выполнения тяговых расчетов сопротив­ление движению выражают в удельных единицах, от­несенных к единице веса, Н/кН:

где mg - вес подвижного состава.