2015-10-13
1078
При заданном токе нагрузки тяговый электродвигатель развивает на валу вращающий момент 
(рис. 1.1), равный по величине
,
где 
- радиус шестерни, м;
- окружное усилие зубчатой передачи, Н.
Окружное усилие зубчатой передачи можно выразить обратно через вращающий момент
.
Частоту вращения вала двигателя и шестерни обозначим 
- число оборотов в минуту.
Рис. 1.1. Схема образования касательной силы тяги
Действуя на радиусе ведомого зубчатого колеса 
, сила вызовет реакцию в центре колеса - 
. Возникнет пара сил , , которая при вращении создает момент 
, несколько меньший чем момент , за счет трения в зубьях. Из этого следует, что
,
где 
- КПД, учитывающий потерю мощности в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках тягового электродвигателя;
- передаточное число.
Зубчатое колесо будет иметь частоту вращения 
, а вместе с ним будет вращаться движущее колесо вокруг центра О. В результате действия вращающего момента и нагрузки от колеса на рельс 
возникнет касательная реакция от рельса на колесо 
и пара сил на движущем колесе 
, 
с моментом
|
|
|
,
где 
- радиус колеса.
Реакция представляет собой силу сцепления колеса с рельсом, приблизительно равную
,
где 
- статический коэффициент трения. Благодаря реакции колесо будет
стремиться вращаться вокруг мгновенного центра вращения С, что приведёт к качению по рельсам.
По закону действия и противодействия силы и взаимно уравновешиваются. Сила остается неуравновешенной иявляется внешней для локомотива, так как она действует на колесо, которое закреплено (благодаря сцеплению) на рельсе в точке мгновенного центра вращения С и составляет вместе с рельсами единую систему - внешнюю по отношению к локомотиву. Следовательно, сила является движущей силой локомотива. Так как для удобства расчетов условились относить все силы, определяющие движение поезда, к ободам движущих колес, то касательной силой тяги считают силу , равную по величине силе . Таким образом,
,
откуда имеем касательную силу тяги, создаваемую одним двигателем:
.
Касательная сила тяги всего локомотива 
будет равна сумме сил всех движущих колес, т. е.
.
Качение колес приводит к поступательному движению локомотива со скоростью
,
где 
- диаметр колеса, м;
- частота вращения колеса, об/мин: 
.
Измерить практически невозможно. Динамометром измеряют силу тяги на сцепке первого к локомотиву вагона 
, и называют ее д инамометрической. Сила меньше силы на величину сил сопротивления движению и сил инерции самого локомотива.
