Удельная тормозная сила поезда определяется по формуле:

где - расчетный тормозной коэффициент трения;

V_p -расчетный тормозной коэффициент грузового поезда.

Расчетный коэффициент трения для композиционных коло­док определяется по формуле:

Расчетный коэффициент трения подсчитывается для скоро­стей от V=0 до V=100 км/ч с интервалом в 5 км/ч.

Расчетный тормозной коэффициент грузового поезда равен:

где n_в - количество вагонов;

n_о- количество осей вагона;

k_р - тормозное расчетное нажатие на ось, тс;  

g =9,81м/c².

Полное нажатие колодок реализуется только при экстренном торможении.

При служебном торможении (например, при подходе к оста­новочным пунктам, регулировании скорости) для расчетов прини­мается у грузовых поездов 0,5V_p, в соответствии с этим и рассчи­тывается характеристика удельной тормозной силы для служебно­го торможения - 0,5 b_т (V).

Согласно ПТР, в грузовых поездах на спусках не круче 20 ^о/_оо тормозную силу и вес локомотива в расчет не принимают.

Пример:

Дано: n_в=50 - количество 4-х осных вагонов;

       m_в=80т - масса одного вагона.

Определить b_т (V) и 0,5 b_т (V).

Решение:

Находим φ_кр для скоростей от V=0 до V=100 км/ч.

V=0, φ_кр=0,36

V=10, и т.д.

Определим удельную тормозную силу

V=0,

 и т.д.

Результаты расчетов своди в таблицу 4 (графы 1,2,3,4,5)

Таблица 4

2. Диаграммой удельной замедляющих сил для экстренно­го торможения называется зависимость b _{т +} w_ox  (V); для служеб­ного торможения 0,5 b _{т +} w_ox (V).    

Кривая основного удельного сопротивления при движении поезда на холостом ходу w_ox (V) рассчитаны в практической ра­боте №3 (данные заносятся в графу 6 таблицы 4).

На основании данных таблицы (графы 1,7, 8) строим диа­граммы, которые будут иметь вид, показанный на рис. 5

Масштаб построения:                       1 Н/кН=6 мм. 1 км/ч =1мм

Рисунок 5

3.Тормозные задачи можно решать аналитически (численными методами) или графически. Рассмотрим графический способ решения:

Пример: Имеем поезд, вес состава которого Q =3 550 т,

 расчетный вес локомотива (тепловоза ТЭЗ) Р = 254 т;

 расчетный тормозной коэффициент V_р= 0,31.

Начальная скорость тор­можения V_H = 80 км/ч. Торможение производится на спуске

i_с = 10‰.

Требуется определить полный тормозной путь S_T при усло­вии, что тормоза действуют с полной расчетной силой b_{T .}  Решим данный пример графическим способом. Для этого необходимо произвести построение зависимости скорости от пройденного пути V = V ( S ) выполненное в практической работе №3 заторможенного поезда в соответствии с заданными условиями.

Рисунок 6

Графическое решение тормозной задачи первой группы

Пользуясь снова данными табл. 4 , в левом углу чертежа (рис. 6) построим графическую зависимость от скорости сил w_ox + b _Т, это будет линия mbcdefghmn . Далее разделим диапа­зон скорости от V_n = 80 км/ч до нуля на интервалы через 10 км/ч; отметим точки а, Ь, с, d , е, f , g , h на линии abcdefghmn , соответствую­щие средним значениям скоростей каждого интервала. По условиям примера торможение производится на спуске крутизной i = —10%о; следовательно, полюс построения кривой V = V ( S ) из точки 0 нужно перенести вправо, в точку М, на число кг/т, соответствующее кру­тизне спуска i = —10%₀. Проводим теперь из полюса М через точки а, Ь, с, d , e , f , g , h лучи 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 м и построим к этим лучам перпендикуляры. Эти построения производим на правой стороне чер­тежа, где предварительно фиксируем положение осей координат — скорости O ' V и пути OS с началом координат в точке О'. Для удоб­ства пользования чертежом направление оси пути O ' S принимаем влево от начала координат О'. Так как конечная скорость торможе­ния равна нулю, то построение начинаем с точки О'. Перпендикуляр, проведенный к лучу 1, распространяем на интервал изменения ско­рости от 0 до 10 км/ч; это будет отрезок прямой О'А; далее перпенди­куляр к лучу 2 распространяем на интервал изменения скорости от 10 до 20 км/ч в виде отрезка прямой АВ; к лучу 3 — на интервал от 20 до 30 км/ч отрезком прямой ВС, и т. д.; перпендикуляр к лучу 8 отсекаем в пределах интервала от 70 до 80 км/ч в виде от­резка прямой GH . Начало каждого последующего отрезка перпен­дикуляра совпадает с концом предыдущего.

В результате описанного построения получим ломаную линию О' ABCDEFGH , которая, очевидно, представляет графически выра­женную зависимость скорости заторможенного поезда от пути, т. е. V = V ( S ). Пользуясь построенным графиком V = V ( S ), найдем тормозной путь, соответствующий начальной скорости торможе­ния V = 80 км/ч. Для этого из точки Н линии О' ABCDEFGH , соот­ветствующей скорости V = 80 км/ч, опустим перпендикуляр на ось пути, который пересечет эту последнюю в точке К. Отрезок О'К изображает путь, пройденный заторможенным поездом, при изме­нении его скорости от 80 км/ч до нуля. Однако нужно при этом хорошо помнить, что это будет действительный путь торможения S_Д, ибо он найден при постоянном действии тормозной силы. Поль­зуясь масштабом пути, равным 120 мм в одном километре, мы легко найдем, что S_Д = 956 м.

Практическая работа № 10

«Построение кривой тока»

Сила тяги тепловоза с электрической передачей имеет ограничение по нагреванию обмоток якорей и полюсов тяговых электродвигате­лей и генератора. Степень и интенсивность нагревания электрических машин зависят от продолжительности применения больших токовых нагрузок, что в свою очередь определяется весом состава и характером профиля.

Поэтому после расчета веса состава и построения кривых ско­рости и времени следует произвести проверку нагревания электри­ческих машин и при необходимости — корректировку веса состава или скорости его движения с тем, чтобы не допустить перегрева электрических машин выше установленной нормы.

Прежде чем приступить к расчетам по нагреванию, необходимо построить кривую изменения тока проверяемых электрических машин в зависимости от пройденного пути, т. е. построить график I = f ( S ).

Чтобы уяснить технику этой операции, построим кривую тока генератора для случая, рассмотренного при построении кривых скорости и времени, т. е. для тепловоза ТЭЗ, который ведет состав весом Q = 3 550 т по перегону Аа (рис. 7).

Строим кривую тока, а затем производим проверку на нагре­вание обмоток якоря генератора, потому что он находится в худших условиях, чем тяговые электродвигатели, и быстрее их на­гревается. Однако техника построения кривой тока тяговых электро­двигателей остается такой же, как и при построении кривой тока генератора,

Кривую тока генератора I_г = f ( S ) построим на том же планшете, где построены кривые V = V (S) и t = t (S) на основе имеющейся кривой скорости V = V (S) (рис. 95), а также тяговой характери­стики генератора I_г = f ( V ).

Для этой цели в каждой точке перелома кривой скорости V = V (S определяем скорость, для которой по графику I_г = f ( S ) устанавливаем ток генератора. Так, в точке 1 V₁ = 10 км/ч, по графику I_г = f ( V ) находим, что этой скорости соответствует пусковой ток генератора I_г =  3 380 A .

На вертикальной линии, проходящей через точку 1 перелома кривой скорости, откладываем в масштабе 1 мм — 20 A величину этого тока и получаем точку 1" (рис. 7).

Из графика I_г = f ( V ) видно, что этот ток I г = 3 380 A соответствует ограничению тока по пусковой схеме. Поэтому при скорости V = 0 км/ч  в момент трогания и далее при разгоне до скорости V ₁ = 10 км/ч ток будет равен I _Г = 3 380 A.

Наносим на планшет этот ток и при V =0 получаем точку 0", которую соединяем с точкой I " прямой линией.

Затем на кривой скорости берем точку перелома 2 при V₂ = 12 км/ч. По графику I_г = f ( V ) устанавливаем, что V₂ = 12 км/ч соответствует ток генератора I_г = 3 280 А. Откладываем эту вели­чину в масштабе на вертикали, проходящей через точку 2, и полу­чаем точку 2", которую соединяем прямой с точкой 1".

В интервале изменения скорости от V ₁ = 10 км/ч до V₂ = 12 км/ч, мы допускаем, что величина тока изменяется по прямолинейному закону до выхода на автоматическую характеристику полного поля последовательно-параллельного соединения тяговых электродвигателей СП на 16-м положении рукоятки контроллера.

В точке 3 перелома кривой скорости V = V (S) скорость равна V ₃ = 20 км/ч. Из графика I_г = f ( V ) находим, что этой скорости соответствует ток I_Г3 = 2540 A на характеристике 16 СП (16-я позиция контрол­лера при последовательно-параллельном соединении тяговых элек­тродвигателей). На вертикали, проведенной через точку 3, отклады­ваем в масштабе ток I_Г3 = 2540 A и получаем точку 3", которую сое­диняем прямой линией с точкой 2". Из рассмотрения графика I_г = f ( V ) убеждаемся в том, что при скорости V=27,5 км/ч происходит автоматический переход с полного поля последовательно-параллельного соединения тяговых электро­двигателей (СП) на первую ступень ослабления поля (ОП1).

Поэтому при скорости V=27,5 км/ч откладываем на соответст­вующей вертикали точку СП_3-4 для тока генератора , определенную по графику I_г = f ( V ) для момента перехода с соеди­нения СП на ОП1 по кривой 16 СП при V=27,5 км/ч; соединяем точку СП_3-4 с точкой 3" прямой линией. На этой же вертикали, про­веденной для V=27,5 км/ч, откладываем в масштабе ток генера­тора, соответствующий первой ступени ослабления поля при 16-й позиции контроллера, и получаем точку ОП1_3-4. Величину этого тока определяем по кривой 160П1 графика I_г = f ( V ) при скорости

V=27,5 км/ч.

В дальнейшем, при увеличении скорости движения поезда, величина тока определяется по кривой 160П1, соответствую­щей 16-й позиции контроллера при первой ступени ослабления поля. Так, в точке 4 скорость равна V ₄ = 30 км/ч. Этой скорости со­ответствует ток I_Г4 = 2250 A. Откладываем эту величину в масштабе на вертикали, соответствующей скорости V ₄ = 30 км/ч, получаем точку 4". Соединяем эту точку с точкой ОП1_3-4 прямой линией. Таким же образом получаем точки 5" и 6" графика I_г = f ( V ).  

Далее, по графику I_г = f ( V ) устанавливаем, что при скорости V = 45 км/ч  происходит переход с первой ступени ослабления поля ОП1 на вторую ступень ОП2 при токе I_Г = 1720 A. Наносим на вертикали, проходящей через точку кривой V = V (S) при V = 45 км/ч  , в масштабе ток I_Г = 1720 A и получаем точку ОП1_6-7, которую соединяем прямой линией с точкой 6". На этой же вертикали откладываем в масштабе ток генератора I_Г = 1980 A, соответствующий V = 45 км/ч  на графике

I _г = f ( V ) (кривая 16 0П2) при 16-м положении рукоятки контроллера и второй ступени ослаб­ления поля, получаем точку ОП2_6-7.  В дальнейшем, с увеличением скорости, ток определяем по кривой 160П2. Так, в точке 7 перелома графика V = V (S) при V = 50 км/ч ток генератора будет I_Г = 1830 A. Откладываем в масштабе эту величину по вертикали, проходящей через точку 7 при V = 50 км/ч и получаем точку 7", которую соединяем прямой линией с точкой ОП2_6-7.

Таким же образом находим точки 8", 9", 10" графика I_г = f ( S ) .

Из рассмотрения кривых V = V (S) и I_г = f ( S ) следует, что до точки 8 скорость повышается, а ток уменьшается. Затем после точки 8 скорость начинает уменьшаться, а ток увеличиваться.

Однако, как это видно из кривой 160П2 графика I_г = f ( S ), ток будет увеличиваться только до скорости V = 33 км/ч; при этой скорости произойдет автоматический обратный переход со второй ступени ослабления поля ОП2 на первую ступень ОП1. Здесь необходимо напомнить, что обратный переход с ОП2 на ОП1, а также с ОП1 на СП происходит на скоростях, по значениям не совпадающих со ско­ростями, при которых происходит прямой переход с СП на 0П1 и с 0П1 на 0П2.

Поэтому на кривой V = V (S) отмечаем точку, соответствующую скорости перехода V = 33 км/ч, проводим вертикаль, на которой откладываем в масштабе ток генератора I_Г = 2420 A, соответствую­щий скорости перехода V = 33 км/ч . Получаем точку ОП2_10-11, которую соединяем с точкой 10" прямой линией. На этой же вертикали откладываем величину тока, соответствующую первой ступени ослабления поля и равную I_Г = 2110 A, которую опреде­ляем по кривой 160П1 , и получаем точку ОП1_10-11. Затем находим промежуточную точку 11", соответствующую точке 11 пере­лома скорости графика V = V (S). При скорости

V = 24,5 км/ч совершается обратный переход с первой ступени ослабления поля ОП1 на полное поле СП последовательно-параллельного соедине­ния тяговых двигателей. Поэтому при V = 24,5 км/ч наносим две точки кривой тока I_г = f ( S ): ОП1_11-12, соответствующую току I _Г =2 590 A на кривой 160П1 графика I_г = f ( V ), и CП_11-12, соответ­ствующую току I _Г =2 190 A, на кривой 16СП графика I_г = f ( V ).

Таким же образом определяются далее точки 12", 13", 14", 15" и 16" и точки с учетом перехода с одного соединения на другое CП1_13-14, ОП1_13-14,ОП1_15-16,ОП2_15-16. В точке 16 кривой V= V(S)ток вы­ключается и из точки 16" проводится вертикаль до нуля.

В результате соединения всех точек от 0" до 16" прямыми линиями получаем необходимый график изменения тока генератора I_г = f ( S ) при следовании поезда по перегону A - а.

При дальнейшем следовании поезда по участку (по другим пе­регонам) продолжение построения графика I_г = f ( S ) производится с места включения тяговых двигателей описанным выше способом.

Подобным же образом строится кривая тока тяговых электродви­гателей тепловоза.

Рисунок 7

Пример построения зависимости I _г = f ( S )