Тема № 2. Процесс образования тормозной силы.

Наиболее распространенным средством для получения тормозных сил является колодочный тормоз, при котором торможение осуществляется прижатием колодок к вращающимся колесам, благодаря чему возникают силы трения между колодкой и колесом.

Образование тормозной силы происходит следующим образом:

Если по катящемуся по рельсу колесу, нагруженному силой Р_к прижать тормозную колодку с силой К, то между поверхностью катания колеса и колодкой возникнет сила трения В = К _к, где _к – коэффициент трения между колодкой и колесом.

Коэффициент трения показывает, какую часть от силы нажатия составляет сила тре­ния.

Величина коэффициента трения тормозной колодки зависит от многих факторов: материала колодки, скорости движения, удельного давления колодки, материала колеса, состояния трущихся поверхностей, особенно рельсов, и др. При смазывании и загрязнении поверхно­стей этот коэффициент резко уменьшается. Поэтому так вредно замасливание колодок или колес: коэффициент, а значит, и сила тре­ния могут намного уменьшиться, несмотря на большую силу нажатия тормозных колодок на колеса.

Коэффициент трения чугунных колодок резко снижается по мере увеличения скоро­сти поезда. Композиционные колодки имеют высокие значения коэффициента трения (особенно на высоких скоростях движения) по сравнению с чугунными колодками и в меньшей степени зависят от скорости движения.

Композиционные колодки обладают примерно в 3 раза большей износостойкостью по сравнению с типовыми чугунными колодками, но имеют худшую теплопроводность при увеличенной работе сил трения. Кроме этого, при увлажне­нии, особенно в зимний период из-за метелей и снегопадов, компо­зиционные колодки увлажняются и обледеневают, что требует пе­риодического включения тормозов для их просушивания.

Под действием нагрузки и тормозной силы в точке соприкосновения вращающегося ко­леса с рельсом возникает сила сцепления В_с, как реакция рельса. Сила сцепления равна произведению величины нагрузки, воспри­нимаемой колесом, на коэффициент сцепле­ния: В_с = Р_{к ,} где – коэффициент сцепления.

Коэффициент сцепления показывает, какую часть от нагрузки на колесо составляет сила сцепления. Коэффициент сцепления , равный отношению максимально возможной силы сцепления к действительной нагрузке колеса на рельс, зависит от состояния поверхности рельсов и колес, от нагрузки колеса на рельс и скорости движения. Этот коэффици­ент снижается при замасливании и загрязне­нии колес и рельсов. Наиболее высокие его значения получаются при сухих и чистых рельсах, а также при наличии на них тонкого слоя сухого чистого песка.

Между тормозной силой и силой сцепле­ния существует строго определенная зависи­мость: для вращения заторможенного колеса необходимо, чтобы тормозная сила не пре­восходила силу сцепления его с рельсом железнодорожного пути.

Нарушение этой зависимости ведет к за­клиниванию колесной пары колод­ками, и тогда она начинает скользить по рельсам. Явление, когда колесо прекращает вращение и скользит по рельсу при продолжающемся движении поезда, называется заклиниванием или юзом.

При этом в точке касания колеса с рельсом кинетическая энергия интенсивно превращается в тепловую, и вследствие истирания и воздействия высокой температуры на поверхности катания колеса образуется ползун (овальная площадка). Это явление сопровождается характерным сдвигом металла в месте образования ползуна. При движении юзом не только повреждаются колеса и рельсы, но и в не­сколько раз снижается эффективность тор­можения.

При затяжном юзе ползун может увеличиться настолько, что ко­лесной паре уже трудно будет самостоятель­но выйти из юза, однако если вращение и начнется, то колесо с такой выбоиной, ударяя по рельсу, может повредить рельсовый путь, особенно зимой при низкой температуре. Сила удара будет зависеть от скорости движения поезда, размера выбоины и на­грузки на колесную пару.

В зимнее время несвоевременно обнаруженный ползун может привести к появлению трещин в рельсах при ползуне глубиной 2 мм.

Чтобы не произошло юза при торможении, допускаемое тормозное нажатие принимают таким, чтобы сила трения не превышала силу сцепления.

Недопустимо совмещать рекуперативное и пневматическое торможение на электровозе, так как это тоже может привести к заклиниванию колесных пар.

Тормозной путь и его элементы. Тормозным путем называется расстояние, проходимое поездом за время от момента перевода ручки крана машиниста в тормозное положение до полной остановки. Различают тормозной путь при экстренном, полном служеб­ном и служебном торможении. Тормозной путь при экстренном торможении надо знать для того, чтобы определить минимальное расстояние от сигналов ограждения до мест выполнения ремонтных путевых работ и мест препятствий на пути движения любого поезда.

Дата добавления: 2015-07-24