Балластировка локомотива

Сила давления или сила натяжения в автосцепке локомотива со стороны состава создает дополнительный момент сил, действующий на локомотив. При разгоне момент силы натяжения разгружает передние колеса. Недогруженные ведущие колеса локомотива с меньшей силой давят на рельсы и раньше других срываются на буксование. Задние колеса, наоборот, сильнее давят на рельсы, приводя к опасным напряжениям в зоне контакта. В итоге приходится ограничивать мощность тяговых двигателей. А в режиме торможения поезда одним локомотивом состав напирает на автосцепку локомотива.

Рассмотрим режим разгона. Для выравнивания сил давления колесных пар на рельсы применяется балластировка локомотива. Она заключается в погрузке балласта в кузов локомотива так, чтобы выровнять силы давления на все колеса. Поэтому балласт или агрегаты располагаются преимущественно в переднюю часть.

Определим, где должен быть расположен центр масс локомотива после балластировки. На локомотив в процессе движения действуют следующие силы: сила тяги, общая сила тяжести локомотива и балласта mg, силы нормального давления рельсов на все колесные пары N_i, которые по условию балластировки принимаем одинаковыми, и сила натяжения в автосцепке со стороны состава Т (рис. 6.7). Пусть к – число колесных пар. Пренебрежем силой инерции.

Согласно уравнениям статики локомотив в системе отсчета "поезд" будет находиться в равновесии, если сумма векторов всех сил будет равна нулю и сумма моментов сил относительно любой выбранной оси вращения будет равна нулю. Спроецируем уравнение равновесия локомотива на оси координат

О х: F_тяги – T = 0, (6.11)

O y: N ₁ + N ₂ + N ₃ …+ N_к – mg = 0. (6.12)

Сумма моментов сил относительно любой оси должна быть равна нулю. Выберем, например, ось, проходящую через точки опоры задних колес.

–T h – N ₂ l – N ₃ 2 l… – N_к (к –1) l + mg x = 0. (6.13)

Силы давления рельсов на колесные пары примем одинаковыми N_i = mg/k. Подставляя силу давления N_i и силу натяжения T = F_тяги = μ_сцmg, получим . Учтем, что сумма коэффициентов – членов арифметической прогрессии равна произведению половины суммы первого и последнего членов на число членов: k (k –1) / 2. В итоге получим Как видно, центр масс должен быть расположен ближе к носу локомотива на расстояние .

Дата добавления: 2014-01-04