Сопротивление движению поезда

Возникающие при движении поезда силы трения в узлах подвижного состава, силы взаимодействия между подвижным составом и путем, наружными поверхностями подвижного состава и окружающей воздушной средой, а также силу тяжести, проявляющуюся на уклонах пути, относят к силам сопротивления движе­нию поезда. Равнодействующая всех этих сил обычно направлена против направления движения и лишь на крутых спусках совпа­дает с ним. Значения всех сил сопротивления не зависят от маши­ниста, однако он должен знать, что эти силы, из-за разных причин, изменяются, и в соответствии с этим при ведении поезда регулировать режим работы электровоза.

Полное сопротивление движению поезда (локомотива и ваго­нов) W подразделяют на основное W0 и дополнительное Wд

W=Wo+Wд

Основное сопротивление движению. Оно представляет собой сумму всех сил, препятствующих движению на прямых горизон­тальных участках пути, и возникает в результате взаимного тре­ния деталей подвижного состава, сопротивления от взаимодействия; пути и подвижного состава, а также сопротивления воздушной среды при отсутствии ветра.

Сопротивление от взаимного трения деталей подвижного состава. Это сопротивление, прежде всего, зависит от силы трения в буксовых подшипниках колесных пар, определяется типом и состоянием подшипников, качеством и количеством смазки, температурой наружного воздуха (влияет на вязкость смазки), скоростью движения поезда и нажатием подшип­ника на шейку оси. В роликовых буксовых подшипниках вместо трения скольжения действует трение качения, что обеспечивает значительное уменьшение сил трения; следует учитывать, что сила нажатия на буксовую шейку оси колесной пары электровоза пре­вышает 10 тс, а у полностью груженых вагонов достигает 9 тс.

Внутреннее сопротивление движению электровоза обусловлено также трением в зубчатой передаче, якорных и моторно-осевых подшипниках, между щетками и коллекторами тяговых двигателей и т. п.

Внутреннее сопротивление уменьшается при правиль­ном уходе и исправном состоянии этих узлов.

Сопротивление от взаимодействия пути и по­движного состава. Оно возникает в результате трения каче­ния и трения скольжения между колесами и рельсами. При боль­шой твердости материала колес и рельсов они меньше вдавли­ваются друг в друга и трение качения уменьшается; применений бесстыкового пути и рельсов более тяжелого типа также уменьшает это трение. Трение скольжения между колесом и рельсом возни­кает при неравенстве диаметров колес одной колесной пары, соприкосновении гребней бандажей с боковыми гранями головок рельсов и поперечном скольжении во время виляния тележек. Чем выше скорость, тем больше препятствуют движению эти явления.

Необходимо учитывать также толчки от набегания колес на торцы рельсов на стыках, крестовинах стрелочных переводов. Это сопротивление может быть снижено улучшением содержания по­лотна железной дороги и рельсов, а также увеличением длины рельсов. Неровности рельсов или бандажей колес (выбоины, оваль­ность) также увеличивают сопротивление движению, так как при вертикальном перемещении ходовых частей часть энергии локомо­тива поглощается деталями рессорного подвешивания, как самого электровоза, так и вагонов; кроме того, имеются потери энергии в обрезиненных деталях поводков букс.

Сопротивление воздушной среды. Оно вызывается давлением воздуха на лобовую поверхность подвижного состава, разрежением воздуха за задней торцовой стенкой каждого вагона и трением поверхности подвижного состава о воздух. На значе­ние этого сопротивления наибольшее влияние оказывают скорость движения поездов, форма вагонов и локомотива.

Мероприятия по уменьшению основного сопротивления движе­ния:

- полная загрузка вагонов; правильное формирование составов (сосредоточение однотипных вагонов по группам — полувагонов, платформ и т. п.);

- закрытие дверей и люков, улучшающее обте­кание вагонов воздухом;

- устранение трения тормозных колодок о колеса;

- улучшение состояния верхнего строения пути;

- сокраще­ние времени стоянок, облегчающее трогание составов с места, особенно в зимнее время.

Подсчет основного сопротивления движению: Полное основное сопротивление движению поезда Wо складывается из основных сопротивлений движению локомотива W'о и состава W''o, т. е. Wo=W'o+W''o.

Дополнительное сопротивление движению поезда. Это сопротивление возникает при движении в кривых, по уклонам, при низкой температуре наружного воздуха и сильном встречном и боковом ветре.

Для уменьшения дополнительного сопротивления движении смягчают профиль пути, увеличивают радиусы кривых, смазывая боковые поверхности головок наружных рельсов в кривых или гребни бандажей специальной смазкой, закрывают двери грузовых вагонов, пассажирские вагоны скоростного движения выполняют более обтекаемой формы.

Сопротивление от уклонов. Крутизну уклона определяют как отношение разности высот (от горизонтальной линии начала и конца уклона к длине участка, на котором расположен уклон, т. е.

I= MH/МО.

Сопротивление от кривых участков пути. При движении по кривым под действием силы инерции гребни банда­жей колесных пар прижимаются к боковой поверхности головки наружного рельса, что приводит к возникновению тремя между ними. При большой кривизне пути, малом поперечном разбеге колесных пар в трехосных тележках не только концевые колес­ные пары прижимаются к наружному рельсу, но и средние (2-я и 5-я) к внутреннему рельсу. Кроме того, возникают дополнитель­ные усилия в опорах кузовов и ударно-тяговых приборах, как у ло­комотивов, так и у вагонов. Все это вызывает дополнительное сопротивление движению в кривой.

Сопротивление движению от ветра. Встречный или боковой ветер вызывает дополнительное сопротивление движению, особенно возрастающее при высоких скоростях; попутный ветер способствует повышению скорости движения. Боковой ветер, при­жимая гребни колес к рельсам, приводит к значительному увели­чению сопротивления движению, особенно вагонов, следующих с открытыми дверями и люками.

Сопротивление движению от низкой температуры наружного воздуха. При низких температурах со­противление движению возрастает в основном за счет повышения вязкости смазки в узлах трения. Его учет рекомендуется произ­водить при температурах ниже — 25°С в процентах от основного сопротивления движению; например, для грузовых вагонов при скорости 80 км/ч и температуре воздуха — 30 °С это повышение сопротивления принимается равным 7%.