Вращающий момент и сила тяги колесной пары

Образование силы тяги электровоза и ее реализация

Современный электроподвижной состав имеет индивидуальный тяговый привод, применительно к которому будем рассматривать задачу об образовании силы тяги.

G _К

М _К V

3

М

1

2

4

D F _К

F _К А F _СЦ

На рисунке изображена колесная пара (1) с большим зубчатым колесом (2), а также индивидуальный тяговый привод с тяговым электродвигателем (3) и шестерней (4). Силу нажатия G _К колеса на рельс считаем постоянной.

Рассмотрим действие на колесо вращающего момента М тягового двигателя, развиваемого на его валу при неравномерном движении. Часть этого момента М _ТР затрачивается на преодоление момента сил трения в тяговом приводе, другая его часть М _ИН - на преодоление момента инерционных сил вращательного движения колеса и деталей тягового привода. Итак, на колесо действует вращающий момент:

.

Представим этот момент в виде пары сил (F _К, F _К) с плечом D/2.

Одна из них F _К, направленная против движения колеса, приложена в опорной точке А и действует от колеса вдоль рельса. Эта сила стремится перемещать точку А против движения колеса. Как реакция на эту силу в опорной точке А под действием нажатия колеса на рельс, возникает внешняя по отношению к колесу сила сцепления F _СЦ, совпадающая с направлением движения колеса.

Другая сила F _К, приложенная в точке О и действующая по направлению движения колеса, через буксы передается на раму тележки и кузов, вызывая перемещение ЭПС в направлении движения.

Пока сила F _К, приложенная в точке А и зависящая от вращающего момента тягового двигателя, не превышает предельного для данных условий значения силы F _СЦ, опорная точка А служит мгновенным центром вращения колеса. Распределение поступательных скоростей точек колеса при его повороте вокруг мгновенного центра, а также траектория точки А колеса показаны на рисунке.

R

2V

V

А p D А ^/

Таким образом, вследствие действия внешней силы F _СЦ в опорной точке колеса его мгновенный центр вращения непрерывно перемещается вдоль рельса, а геометрический центр колеса получает при этом поступательную скорость V, движения поезда.

При установившемся режиме движения силу тяги колесной пары F _К можно выразить через вращающий момент М на валу тягового двигателя:

,

где m - передаточное число тяговой передачи; h _ПЕР - КПД тяговой передачи с учетом трения в подшипниках; D - диаметр колеса по кругу катания (м).

Скорость движения колеса в установившемся режиме:

(км/ч),

где n - частота вращения тягового двигателя (об/мин).

Развиваемая тяговым двигателем механическая мощность равна его электрической мощности с учетом потерь в самом двигателе:

,

где U - напряжение на зажимах тягового двигателя; I - ток двигателя; h _Д - его КПД.

Общий КПД колесно-моторного блока:

.

При равномерном движении поезда, сила тяги:

F = F_К N,

где N - число тяговых двигателей ЭПС.

Дата добавления: 2014-01-06