Силы в автосцепках вагонов

Силы давления – натяжения в автосцепках вагонов являются для поезда внутренними силами. Их можно определить, только расчленив поезд по автосцепке и рассматривая движение или хвостовой, или головной части поезда с учетом силы давления или натяжения в автосцепке между частями поезда.

Уравнение второго закона Ньютона для движения хвостовых вагонов: произведение массы вагонов на ускорение равно векторной сумме всех действующих сил:

. (5.7)

Спроецируем уравнение движения на оси координат

Ох: Δ Ma = F_нат –– F_сопр –– Δ Mg sin α, (5.8)

Oy: 0 = N –– Δ Mg cosa. (5.9)

Обозначим уклон пути sin α = i. Учтем, что cos α ≥ 0,99995 = 1. Примем силу сопротивления качению колес по закону трения F_сопр=μ_сопрN = μ_сопр Δ Mg.

Рассмотрим сначала торможение поезда всеми колесами. В уравнение (5.7) второго закона Ньютона для хвостовой части поезда войдет сила давления на ее передний вагон и сила торможения. В проекции на ось Ох¹ (пунктир на рис. 5.5) с учетом формулы предельной силы при экстренном торможении F_{торм,пред} = μ_сц Δ Mg, уравнение примет вид

Δ М a = μ_сц Δ Mg + μ_сопр Δ Mg + Δ M g i+F_давл.. (5.10)

Подставив формулу ускорения, полученную в главе 3 для экстренного торможении поезда, a_макс = g (m_сц +m_сопр +i), получим парадоксальный на первый взгляд результат: сила давления в автосцепках тормозящего поезда отсутствует, и равна нулю даже в условиях экстренного торможения. Правда, при идентичных условиях торможения всех колес.

Рассмотрим силы давления в автосцепках в условиях торможения поезда только локомотивом.В этих условиях отсутствует сила торможения самих вагонов, их тормозные колодки не прижаты к бандажам колес. Хвостовая часть напирает на головную часть поезда. Замедление хвостовой части состава происходит под действием силы давления передней части состава, силы сопротивления качению и скатывающей силы. Из уравнения движения хвостовой части в проекции на координатную ось Ох¹, направленную по вектору ускорения, против хода поезда (рис. 5.4), получим

F_давл = Δ Ma – (μ_сопр+i)Δ Mg. (5.11)

Силы давления возрастают с увеличением ускорения при торможении. К хвосту состава, с уменьшением массы рассматриваемой части состава, сила давления в автосцепках уменьшается почти по линейному закону. Наибольшая сила давления действует в автосцепке между первым вагоном и локомотивом. Поэтому впереди ставят наиболее нагруженные вагоны.

Дата добавления: 2014-01-04