На заводах строительных материалов применяют разнообраз­ные локомотивы — мотовозы и электровозы.

Для того чтобы локомотив мог двигаться сам и тянуть за собой вагоны, преодолевая силы сопротивления движению, необходима внешняя сила.

В каждом локомотиве в результате работы электричества в электродвигателе, газа в цилиндре двигателя внутреннего сго­рания развивается механическая работа, которая с некоторыми потерями в передаточном механизме передается движущим осям локомотива. Вследствие трения между колесами и рельсами па ободе движущихся колес при их вращении создается касательная Сила, вызывающая в опорной поверхности (рельсах) равную и противоположно направленную горизонтальную реакцию, которая

По отношению к"локомотиву представляет собой внешнюю силу — силу тяги.

Условно различают:

1) касательную силу тяги FK («), приложенную к ободу движу­щих колес;

2) силу тяги на сцепке Fm («), меньшую чем FK на величину силы сопротивления движению самого локомотива:

• Рт - К - WA н, (291)

Где — сила сопротивления передвижению локомотива при установившемся движении. Величина касательной силы тяги локомотива ограничивается тремя факторами: моментом, развиваемым двигателем, сцепным весом и допустимой форсировкой источника энергии. Максималь­ная величина касательной силы тяги электровоза

* = = №

Где U — напряжение на клеммах двигателя'в в; /д — сила рабочего тока двигателя в а; z — число электродвигателей на электровозе; гд — к. п. д. двигателя и передачи; V — скорость электровоза в м! сек. Величина касательной силы тяги, ограничиваемая сцепным весом, для всех локомотивов

Fk = РсУ я. (293)

Где Рс — сцепиойлзес локомотива в н (сцепным весом называется вес, приходящийся иа ведущие оси); •ф — коэффициент сцепления колес с рельсами. Величина коэффициента ^ зависит от состояния поверхности - Катания бандажей и рельсов и скорости движения.

При неустановившемся движении сила тяги локомотива за­трачивается на ускорение поезда и на преодоление сил сопротив­ления движению поезда.

Силы сопротивления, отнесенные к единице веса поезда, на­зывают общим удельным сопротивлением и обозначают через

= -p^TQ HIKH, (294)

Чде W — общее сопротивление движению в «; Р — вес локомотива в кн; Q — вес вагонеток (брутто) в кн. Различают основное и дополнительное сопротивление движе - Ю. При установившемся движении подвижного состава по пря­Мому и горизонтальному пути возникает только основное сопро­тивление.

Основное сопротивление движению W0, отнесенное к весу поезда, называют удельным сопротивлением движению:

(295)

Wn =

Hi Кн.

P + Q

Удельное сопротивление движению на прямом горизонтальном пути для опрокидных платформ узкой и широкой колеи можно определить по эмпирической формуле

16,3

= 2,3 + 0,005би2 -1-

<7+0,31

(296)

Н/кн,

Где V — скорость движения состава в м! сек; Q — емкость вагона в м3. Сопротивление при трогании следует принимать большим

(297)

W,

Тр

I00Q(P-Q)imfl-Wy

Рис. 163. Схема действия'сил при движении поезда на подъеме

Дополнительное сопротивление возникает при движении на

1,5ш0.

Подъеме и по кривым. Сопротивление при движении на подъеме пропорционально весу поезда и может быть выражено:

TOC o "1-3" h z W„ = {P+ Q) Wy «, (298)

Где Wy — удельное сопротивление от уклона в н/кн.

Из разложения сил на наклонной плоскости (рис. 163) дополни­тельное сопротивление от уклона

= 1000 (Р + Q) Sin р к. (299)

При малых углах можно считать, что sin ft = tg ft = I, где I — Уклон пути. Тогда

Wy = 1000 (Р + Q) i Н. (300)

Из уравнений (299) и (300) следует, что Wy = IOOOJ = IQ, Где г о — уклон пути в °/00.

Дополнительное сопротивление при движении подвижного Состава по кривым возникает вследствие трения реборд колес

282
О рельсы и скольжения колес от качения их по рельсам разной кривизны.

Удельное сопротивление при движении по кривым можно опре­делить по формуле

WKp = 350— н(кн, (301)

Где а — ширина колеи в м;

R — радиус кривой в ж.

Следовательно, общее сопротивление движению поезда при установившемся движении

W = (Р + Q) (W0 ± /0 + WKP) н. (302)

Кроме рассмотренных естественных сопротивлений движению поезда, для уменьшения его скорости или быстрой остановки. создается искусственное добавочное сопро­тивление, величину которого может регу­лировать машинист.

Наибольшее значение суммы тормозных сил, на которое можно рассчитывать, на­зывают тормозной силой поезда. Тормоз­ные силы могут вызываться прижатием тормозных колодок к колесам и превраще­нием электродвигателей в генераторы (электрическое торможение).

Рассмотрим наиболее типичный слу­чай — механическое торможение (рис. 164).

При торможении на колесо действует ; сила сцепления с рельсами, равная 1000

Яф(я), и сила торможения. Во избежание юза (движения локомо - тива с застопоренными колесами) следует соблюдать условие

NJk < 1000 AJ) н, (303)

J где NK — сила нажатия тормозных колодок в н; ; FK — коэффициент трения колодок о бандажи; Р — сцепной вес локомотива в кн ; i|) — коэффициент сцепления колес с рельсами. Если условие формулы (303) ие будет соблюдено, колеса пере - (станут вращаться, и начнется скольжение их по рельсам. С мо - ,мента скольжения колес по рельсам тормозной силой становится 1000 Рф', гдет|з' — коэффициент трения скольжения между колесом рельсом при движении.

Скольжения колес допускать нельзя, так как это приводит к износу бандажей и ухудшает условия торможения вследствие того, что коэффициент трения скольжения при движении я|/ примерно в 1,5—2 раза меньше, чем при относительном покое. Кроме того, при юзе тормоз перестает быть управляемым.

L-' 283

Коэффициент трения тормозной колодки FK зависит от скорости движения, удельного давления, материала колодок и продолжи­тельности торможения

FK ^ 0,2 — 0,0015», (304)

Где и — скорость движения в км/ч.

Наибольшая величина силы нажатия колодок

NK = ЮООР6 и, (305)

IK

Где б ---------- коэффициент нажатия тормозных колодок.

!к

Так как с увеличением скорости движения FK убывает, то для разного подвижного состава б принимают различным.

Для карьерных электровозов и мотовозов можно принимать

Б = 0,7-0,8.

Полная тормозная сила поезда

Вк = NJK.

Но бывает так, что торможения одного локомотива недоста­точно, тогда прибегают к применению тормозных вагонеток.

В период неустановившегося движения (разгон, торможение) уравнение движения поезда будет

F« - W = 100 (р + QH1 + Y) Ж * (306)

Где FK — ^W — ускоряющая сила в н;

2 W — суммарное сопротивление движению поезда, включая тормозную силу, в н; 100 (Р + Q) (1 + v) — масса поезда в кг;

У — коэффициент, учитывающий вращаю­щиеся массы колес поезда;

— ускорение поезда в м/сек2. Если FK > 2 ^ т0 > 0 и скорость поезда возрастает.

При FK < 2 ^F <0 скорость поезда понижается.

J

Если FK = У, W, — 0, то будет иметь место установив­шееся движение.

Торможение поезда производят при включенных двигателях, т. е, когда FK — 0. При этом к силам естественного сопротивления прибавляется искусственное сопротивление — тормозная сила и уравнение движения будет

- (2 1*7 + Вк) = 100 (Р + Q)(l + • (307)

При свободном выбеге Вк - 0 и уравнение примет вид

- 2 Г = 100 {Р + Q) (1 + 7)^7 ■ (308)

Решая уравнения (306), (307) и (308) относительно ~, можно

Найти ускорение при трогании и замедление при торможении или свободном выбеге.