Дисциплина МДК.02.01. Конструкция и управление локомотивом (тепловозом)
Гр.№36 Машинист локомотива
Занятие №1
Тема программы: Тема 1. Основы тяги и торможения
Тема занятия №1: Силы, действующие на поезд. Образование силы тяги
Цели занятия: изучить силы, действующие на поезд во время движения, изучить схему образования силы тяги
Оборудование урока: компьютер, проектор, плакаты
План урока
I. Организационный момент.
II. Работа над новым теоретическим материалом
1. Силы, действующие на поезд
В процессе движения на поезд действуют различные силы, способствующие увеличению скорости, поддержанию равномерного движения или замедлению движения поезда. Все эти силы, отличающиеся по величине, направлению и характеру действия, разделяют на управляемые и не управляемые машинистом.
К управляемым относят силы тяги и торможения поезда, обозначаемые в расчетах буквами F и В. При необходимости машинист может регулировать величину и продолжительность действия этих сил.
Не управляемыми являются силы различных сопротивлений движению поезда, обозначаемые в расчетах буквой W, а также сила тяжести (веса) поезда. Кроме того, при любом изменении скорости движения проявляется действие сил инерции массы поезда.
При управлении тепловозом машинист регулирует значение и продолжительность действия силы тяги. В зависимости от соотношения величины и направления действия указанных сил изменяется характер движения поезда:
1) если сила тяги, приложенная к поезду, больше сил сопротивления движению, — поезд получает ускоренное движение (разгон);
2) когда сила тяги равна силам сопротивления движению, — устанавливается равномерная (равновесная) скорость поезда;
3) если сила тяги меньше сил сопротивления движению или при отсутствии силы тяги действуют тормозные силы, — поезд замедляет движение.
2. Сила тяги тепловоза
Силой тяги называют внешнюю силу, приложенную к движущим колесам локомотива в направлении его движения, которая вызывает перемещение локомотива и состава. Тяговая мощность тепловоза зарождается в цилиндрах дизеля и снимается с его коленчатого вала в виде вращающего момента. Поэтому существует понятие «эффективная сила тяги», отнесенная к валу дизеля
тепловоза. Но дизель нельзя использовать непосредственно в качестве тяговой машины, потому что в пределах рабочих чисел оборотов коленчатого вала его вращающий момент и тяговое усилие мало изменяются от скорости вращения. В то же время в тепловозе, как в любом локомотиве, во-первых, необходимо иметь наибольшую силу тяги при взятии поезда с места и, во-вторых, нужно, чтобы она изменялась в широких пределах в зависимости от профиля пути, скорости и других обстоятельств.
Для приспособления дизеля к условиям тяги поездов между валом дизеля и колесными парами применяют промежуточные передачи.
Эти передачи позволяют преобразовать постоянный вращающий момент коленчатого вала дизеля в переменный на колесных парах тепловоза.
Наиболее распространенной является электрическая передача, сочетающая хорошие тяговые способности электродвигателей с последовательным возбуждением и возможность автоматического управления работой дизель - генератора.
Сила тяги тепловоза появляется в результате взаимодействия колес с рельсами при прикладывании вращающего момента Мдв от тяговых электродвигателей к колесным парам (рис. 1). Возникающий при этом вращающий момент колеса МK, может быть заменен парой сил, дающей тот же результат. Одна из этих сил FK приложена к центру оси колеса, другая F Kl-в точке К касания бандажа с рельсом. Указанная пара сил, действующая на плече, равном половине диаметра колеса, стремится провернуть колесо вокруг его геометрической оси. Проворачиванию препятствует сила сцепления колеса с рельсом Fc, возникающая как противодействие силе F K. Причем сила сцепления появляется неизбежно, так как бандаж и головка рельса, плотно прижатые друг к другу нагрузкой на ось Р, имеют на своей поверхности множество мелких неровностей. Горизонтальное усилие от колеса на рельс FK1 воспринимается указанными неровностями и на основании третьего закона механики порождает ответную (реактивную) силу F с от рельса на колесо. Физически силу сцепления можно представить в виде упора, не позволяющего колесу проскользнуть по рельсу. Одинаковые по величине, но противоположные по направлению силы FK1 и Fc взаимно уравновешиваются, а оставшаяся сила FK вызывает перекатывание и поступательное движение колесной пары по рельсам. Через узлы экипажной части тепловоза сила FK от каждой колесной пары передается на автосцепку и далее воздействует на состав вагонов, вызывая перемещение поезда. Сила FK и является силой тяги тепловоза.
Условно силу тяги считают приложенной к поверхности катания бандажа (совпадающей с силой сцепления), и поэтому она получила название касательной силы тяги. Вес и скорость поезда рассчитываются по касательной силе тяги.
Силу сцепления колеса обычно отождествляют с силой трения, возникающей между бандажом и рельсом при отсутствии проскальзывания. Поэтому считают
Fс = фП, (1)
где П — нагрузка от колеса на рельс;
ф — коэффициент сцепления колеса с рельсом.
В тепловозах применяют индивидуальный привод и каждая колесная пара использует собственную силу сцепления, а общая сила сцепления тепловоза Fсц пропорциональна сцепному весу
Fсц==Ѱк Рсц, (2)
где Ѱк — коэффициент сцепления тепловоза;
Рсц — сцепной вес тепловоза.
Контрольные вопросы:
1.На какие виды делятся силы, действующие на поезд?
2. Какие силы относятся к управляемым?
3. Какие силы относятся к неуправляемым?
4. Какое соотношение сил тяги и сопротивлении движению при: ускорении, равномерном движении, замедлении?
5. Что называют силой тяги?
IV. Домашнее задание:
Проработать текст. Записать в конспект определения, перерисовать схему образования силы тяги и её описание. Ответить письменно в конспекте на вопросы. Фото конспекта отправить на сайт https://vk.com/club194189853 (Гр.36 ЯЦПТО. Дистанционное обучение) или отправить на электронный адрес vvovk1964@gmail.com или выложить сообщением в здесь в группе
Литература:
1.С.И.Присяжнюк Управление тепловозом и дизель-поездом, М. «Транспорт», 1987;
2. Ю.Г.Гончаров Управление тепловозом и его обслуживание, М, 1961г.