Освіта сили тяги

Локомотив може рухатися в режимі тяги, вибігу (холостого ходу) або гальмування.

У режимі тяги машиніст за допомогою контролера включає енергетичну установку, яка живить струмом тягові електродвигуни (ТЕД), що обертають колісні пари тепловоза через осьові редуктори. Якби контакт колісних пар з рейками був відсутній, то колеса оберталися б, але тепловоз не міг би поступально переміщатися. Рух локомотива здійснюється завдяки взаємодії коліс з рейками в контактних точках, що перешкоджає вільному обертанню колісних пар. При відсутності прослизання колеса починають перекочуватися, при цьому вони поступально переміщують вісь, на яку діє сила тяги ^ х (рис. 1.3). Ця сила через букси впливає на раму візка, що переміщує через шворінь головну раму, яка, в свою чергу, через зчіпний пристрій надає руху вагони.

У точці дотику коліс з рейками виникає сила яка дорівнює силі тяги ^ х і протилежна їй за напрямком. Цю силу, яка називається дотичній, можна розрахувати за формулою

Мал. 1.3. Сили, що діють в колесно-

моторному блоці: 1 - зубчасте колесо осі колісної пари; 2 - колесо колісної пари; 3 - зубчасте колесо якоря ТЕД (шестерня); 4 - ТЕД; П - навантаження від колеса на рейку, т; ^ Т - сила тяги; Мвр - момент обертання колісної пари; Рк - дотична сила (внутрішня сила), яка прагне провернути колесо навколо центру обертання щодо рейки; / "Сц - сила зчеплення; Лк - радіус колеса; Л3 до - радіус зубчастого колеса де Мда - момент обертання якоря ТЕД; г - радіус шестерні; Дз.к - радіус зубчастого колеса осі колісної пари; Лк - радіус кола катання колеса колісної пари .

Машиніст, змінюючи потужність енергетичної установки за допомогою контролера, може управляти величиною дотичній сили Сила, що перешкоджає вільному прослизанню колісних пар щодо рейок, дорівнює силі Рк і протилежна їй за напрямком. Цю силу називають силою зчеплення і позначають ^ сц. Її величина прямо пропорційна навантаженні П коліс на рейки:

де 1 | / сц - коефіцієнт тертя спокою, званий також коефіцієнтом зчеплення.

Коефіцієнт зчеплення залежить від безлічі факторів: чистоти поверхонь взаємодії коліс і рейок, швидкості перекочування, вологості, температури і т.д. Значення УСЦ визначають дослідним шляхом і використовують в тягових розрахунках.

Якщо ^ до перевищує граничне значення РСЦ, то відбувається прослизання (боксування) коліс щодо рейок і різко зменшується сила тяги. Це пов'язано з тим, що в точках торкання коліс і рейок замість тертя спокою діє тертя ковзання і різко зменшуються РСЦ, а отже, і Стабілізувати зчеплення коліс з рейками дозволяє спеціальний пристрій на локомотивах - пісочна система. При прийманні тепловоза локомотивна бригада зобов'язана перевірити якість подачі піску на рейки, щоб забезпечити рух поїзда в режимі тяги без боксування колісних пар.