Условие безюзового торможения

Коэффициент сцепления.

Качение колеса по рельсу без проскальзывания происходит за счет силы сцепления В_с, действующей со стороны рельса на колесо в точке их контакта.

где: q - осевая нагрузка;

φ_к - коэффициент сцепления между колесом и рельсом.

Сцепление колес с рельсами представляет сложный процесс, при котором происходит преодоление механического зацепления микронеровностей поверхностей колеса и рельса и их молекулярного притяжения.

Коэффициент сцепления зависит в основном от осевой нагрузки. состояния поверхностей колеса и рельса, скорости движения, площади контакта, типа тягового привода и может изменяться в широких пределах (0.04 - 0.30). Наиболее неблагоприятное сцепление имеет место при моросящем дожде, образовании на рельсах инея или при загрязнении рельсов перевозимыми нефтепродуктами, смазкой, торфяной пылью. Простым и эффективным способом повышения коэффициента сцепления является подача песка под колесные пары.

Явление, когда колесо прекращает свое вращение и начинает скользить по рельсу при продолжающемся движении поезда, называется заклиниванием или юзом.

Как правило, заклинивание колесной пары не происходит мгновенно. Предварительно колесная пара начинает проскальзывать, скорость ее становится меньше поступательной скорости подвижного состава. Это приводит к увеличению тормозной силы В_т за счет повышения коэффициента трения φ_к. В точке к контакта колеса с рельсом кинетическая энергия превращается в тепловую, что может привести к сдвигу' металла на поверхности катания колеса при проскальзывании (образование навара) или образованию овальной площадки (ползуна) при скольжении. Поэтому максимальная величина тормозной силы ограничивается условиями сцепления колес с рельсами. Следовательно, во избежание юза максимальное тормозное нажатие принимают таким, чтобы тормозная сила не превышала силу сцепления колеса с рельсом. Для этого должно выполняться правило:

или

где:

φ_к - коэффициент трения;

К - сила нажатия колодок на ось;

Ψ_к - коэффициент сцепления колеса с рельсом;

q - осевая нагрузка.

В этом случае максимальное нажатие колодок на ось равно:

Отношение φ_к / Ψ_к = δ называют коэффициентом нажатия тормозной колодки. При заданной осевой нагрузке допустимые значения коэффициента нажатия будут зависеть от значении Ψ_к и φ_к, которые в свою очередь зависят от скорости движения и материала колодок. При расчетах значения 6 для локомотивов принимают в пределах 0.5-0.6.

На рис. 1.4 показана зависимость коэффициентов трения чугунной тормозной колодки и сцепления колеса с рельсом при различных скоростях движения.

Из приведенных графиков видно, что при снижении скорости в процессе торможения значения φ_к становятся больше Ψ_к., следовательно, вероятность заклинивания колесных пар выше при низких скоростях движения; при высоких скоростях значения Ψ_к больше φ_к, и значит, опасность юза практически исключается, а силу нажатия колодки на колесо можно увеличить для реализации большей тормозной силы.