Локомотив может двигаться в режиме тяги, выбега (холостого хода) или торможения.
В режиме тяги машинист с помощью контроллера включает энергетическую установку, которая питает током тяговые электродвигатели (ТЭД), вращающие колесные пары тепловоза через осевые редукторы. Если бы контакт колесных пар с рельсами отсутствовал, то колеса вращались бы, но тепловоз не мог бы поступательно перемещаться. Движение локомотива осуществляется благодаря взаимодействию колес с рельсами в контактных точках, препятствующему свободному вращению колесных пар. При отсутствии проскальзывания колеса начинают перекатываться, при этом они поступательно перемещают ось, на которую действует сила тяги ^х (рис. 1.3). Эта сила через буксы воздействует на раму тележки, перемещающую через шкворень главную раму, которая, в свою очередь, через сцепное устройство приводит в движение вагоны.
В точке касания колес с рельсами возникает сила которая равна силе тяги ^х и противоположна ей по направлению. Эту силу, называемую касательной, можно рассчитать по формуле
Рис. 1.3. Силы, действующие в колесно-
моторном блоке: 1 — зубчатое колесо оси колесной пары; 2 — колесо колесной пары; 3 — зубчатое колесо якоря ТЭД (шестерня); 4 — ТЭД; П — нагрузка от колеса на рельс, т; ^т — сила тяги; Мвр — момент вращения колесной пары; Рк — касательная сила (внутренняя сила), стремящаяся провернуть колесо вокруг центра вращения относительно рельса; /"сц — сила сцепления; Лк — радиус колеса; Л3 к — радиус зубчатого колеса где Мда — момент вращения якоря ТЭД; г — радиус шестерни; Дз.к — радиус зубчатого колеса оси колесной пары; Лк — радиус круга катания колеса колесной пары.
Машинист, изменяя мощность энергетической установки с помощью контроллера, может управлять величиной касательной силы Сила, препятствующая свободному проскальзыванию колесных пар относительно рельс, равна силе Рк и противоположна ей по направлению. Эту силу называют силой сцепления и обозначают ^сц. Ее величина прямо пропорциональна нагрузке П колес на рельсы:
£щ= УсцП,
где 1|/сц — коэффициент трения покоя, называемый также коэффициентом сцепления.
Коэффициент сцепления зависит от множества факторов: чистоты поверхностей взаимодействия колес и рельс, скорости перекатывания, влажности, температуры и т.д. Значение усц определяют опытным путем и используют в тяговых расчетах.
Если ^к превышает предельное значение Рсц, то происходит проскальзывание (боксование) колес относительно рельс и резко уменьшается сила тяги. Это связано с тем, что в точках касания колес и рельс вместо трения покоя действует трение скольжения и резко уменьшаются Рсц, а следовательно, и Стабилизировать сцепление колес с рельсами позволяет специальное устройство на локомотивах — песочная система. При приемке тепловоза локомотивная бригада обязана проверить качество подачи песка на рельсы, чтобы обеспечить движение поезда в режиме тяги без боксования колесных пар.
⇐ | Особенности конструкции тепловоза | | Устройство и ремонт тепловозов | | Назначение основных систем тепловоза | ⇒