венно создаваемые силы, возникающие в процессе торможения подвиж* ного состава. Тормозные силы направлены против движения, управляемы и зависят в определенных пределах от реакции машиниста
Процесс торможения происходит при нажатии тормозных колодок на колеса или специальные тормозные диски при применении электрического (реостатного, рекуперативного) торможения.
Тормозная сила, создаваемая тормозными колодками, зависит от коэффициента трения между колодками и поверхностью колес или дисков от силы нажатие колодок и от числа тормозлых осей в составе. Сила трения, возникающая между ободом движущего колеса и колодкой (рис. 16.5), направлена в сторону, противоположную вращению, и равна фк К, где <рк — коэффициент трения между колесом и колодкой; К — сила нажатия колодки, тс.
Сила трения создает относительно центра колес момент, препятствующий вращению и вызывающий реакцию рельса В. Реакция рельса В = ц>кК и является тормозной силой.
Расчетная тормозная сила поезда определяется Как сумма тормозных сил, создаваемых всеми тормозными колодками,
Вт= 10002Фкр/Ср= 1000cphp 2/Ср
Расстояние, проходимое поездом от начала торможения (после поворота ручки крана машиниста в тормозное положение) до полной остановки, называется тормозным путем sT; он складывается из пути подготовки тормозов к действию sn и действительного пути торможения sa: st== sn~t"~ sa.
Sn = - |
3,6 ' |
60 • 60 |
Расстояние (м), проходимое с момента поворота ручки крана машиниста, до достижения расчетной силы нажатия тормозных колодок на колесе;
16.3. РАСЧЕТ МАССЫ СОСТАВА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА
Движение поезда происходит под действием рассмотренных сил — силы тяги Fk, сил сопротивления U?K и тормозной силы Вт. Две из них, а именно сила тяги и тормозная сила, находятся под контролем машиниста и служат для управления движением поезда. Характер движения определяется значением и направлением равнодействующих сил, действующих на Поезд. Практически имеет место один из следующих режимов:
режим тяги, когда движение происходит за Счет работы двигателей локомотива и равнодействующая сила равна Fк—WK\
режим холостого хода, когда двигатели отключены, а движение происходит за счет накопленной ранее кинетической энергии или за счет силы тяжести (на уклонах). В этом случае действуют лишь силы сопротивления №к;
режим торможения, когда введена тормозная сила. Равнодействующая в этом случае равна BT-{-WK
При расчете массы состава и скорости движения поезда исходят из условий полного использования мощности локомотива с учетом кинетической энергии поезда в соответствии с нормами, приведенными в ПТР.
При движении с установившейся скоростью на затяжных подъемах сила тяги равна силам сопротивления движению поезда, т. е. имеет место равномерное движение. Это условие является исходным при расчете массы состава, которая устанавливается такой, чтобы при движении по наиболее трудным элементам профиля, встречающимся на участке, скорость поезда не падала ниже установленного для каждого локомотива расчетного значения.
За расчетный элемент профиля для определения массы состава принимается наиболее крутой и затяж-
нои подъем ip, встречающийся на участке, с учетом дополнительного сопротивления от кривых, если они совпадают с этим подъемом. Условие равномерного движения поезда на расчетном подъеме требует равенства сил тяги локомотива и полного сопротивления поезда
FK=U/K или FK— Р(Шо-Мр) + QW-Mp). откуда
FK-p(w:+i?)
®о + <р
где w'o, w"—основное удельное сопротивление локомотива и вагонов при расчетной скорости;
FK — сила тяги локомотива при той же скорости
Поскольку на участке могут быть относительно короткие подъемы круче расчетного, масса состава, определенная указанным способом, должна быть проверена на прохождение этих подъемов со скоростью не ниже расчетной. Далее проверяют массу состава по длине приемо-от- правочных путей и на трогание поезда с места в соответствии с ПТР.
При электрической и тепловозной тяге, кроме того, проверяют массу поезда по условиям нагревания обмоток электрических машин.
Определение скорости движения поезда, времени прохождения им определенных отрезков пути и другие задачи, связанные с движением поезда, решаются с помощью уравнения движения поезда. В-ыведенное на основе законов механики, оно выражает зависимость ускорения движения поезда от действующих на поезд •удельных сил и имеет вид
I — ускорение движения поезда, км/ч2, от действия удельной силы 1 кгс/т (для эксплуатационных расчетов £ =120 км/ч2).
Уравнение движения показывает, что приращение кинетической энергии поезда равно сумме элементарных работ всех сил, действующих на движущийся поезд.
Уравнение движения поезда может быть решено аналитическим, в том числе и на ЭВМ, или графическим способом. При этом принимают постоянными ускоряющие силы, действующие на поезд в определенных интервалах изменения скоростей; на основе опыта при тяговых расчетах за интервал изменения скоростей принимается 5—10 км/ч.
-J-=Е(/К _«,,); dt: |
Интегрируя уравнение движения, получают ряд зависимостей. Например, зависимость времени от скорости движения поезда выводится следующим образом:
dv
dv,
dt: |
h — |
■5 Л;
I f.-»,'
Для получения зависимости пройденного пути от скорости движения поезда s — f(v) заменим в исходном
vdv ~1Г |
vdv, |
уравнении dt через —, тогда:
= ds
Ц1 „-».)
|
vdv.
|
2 2 1 v2 ~ [2] l 21 f.-w.' |
s., — s, = |
При 1=120 км/ч2, принимая s в м, получим |
dv dt
/к — равнодействующая удельных сил, кгс/т,
5 Зак 774
Таблица 161
|
Расчетная формула | Скорость, км/ч | |||||
F** P+Q w'0= 1,9 + 0,01 v + 0,0003y2** W'o^Pw'o* „ Л,, 8+ 0,1 у + 0,0025t>2** w6= 0,7+ ------ qo W'o' = Qw'o* Wo = W'o+W'o'* Wo** W°-P+Q f„ — wg* | 24 600 4,67 3,15 810 1,66 8300 9110 1,73 2,94 | 20 900 3,97 3,58 920 1,85 9250 10 170 1,93 2,04 | 17 800 3,38 4,07 1050 2,07 10 350 11 400 2,16 1,22 | 15 500 2,94 4,62 1190 2,30 11 500 12 690 2,41 0,53 | 13 300 2,53 5,23 1350 2,55 12 750 14 100 2,68 -0,15 | 11 200 2,13 5,90 1520 2,85 14 250 15 770 3,00 -0,87 |
* В кгс ** В кгс/т |
|
Может быть также выведена зависимость пройденного пути от времени и скорости движения поезда.
Указанные зависимости открывают возможность для решения широкого круга задач тяговых расчетов. В результате получают кривые скорости и времени движения.
Для построения кривой скорости в зависимости от пройденного пути составляют расчетные таблицы ускоряющих сил, действующих на поезд (табл. 16.1). Последняя строка в этой таблице дает разность удельной силы тяги и сил сопротивления, т. е. результирующую силу, которая обеспечивает ускорение движению поезда.
По расчетным таблицам вычерчивают графики, по которым строят кривые скорости и времени (рис. 16.6) одним из принятых методов. При трогании с места реализуется наибольшая сила /к — wu, поэтому сразу же возникает большое ускорение. По мере увеличения скорости сила тяги- падает, а силы сопротивления растут. Поэтому их равнодействующая постепенно уменьшается и
соответственно уменьшается ускорение.
В рассматриваемом примере при достижении скорости v = 40 км/ч в точке а, как видно из табл. 16.1, равнодействующая силы тяги и сил сопротивления на площадке равна 4,53 кгс/т. Но так как поезд в точке а вступил на девятитысячный подъем возникает дополнительное сопротивление и движение его резко замедляется.
В точке б при скорости 23 км/ч наступает равенство ускоряющих сил и сил сопротивления от подъема (fK — Шо)=!'к, и поезд движется с равновесной расчетной скоростью до точки в на кривой скорости.
о,км/ч{ J) Л |
В (\)tjtuH |
Рис. 16 6 Кривые скорости и времени хода поезда |
5* |
На площадке от точки в до точки г движение поезда ускоряется. Последующий профиль пути с восьмитысячным уклоном можно было пройти при выключенных двигателях, и тогда кривая скорости пошла бы по линии г — к. Для дальнейшего увеличения скорости на этом участке поезд движется с включенными двигателями и его скорость увеличивается от точки г до точки д до 80 км/ч. При этой скорости ускоряющие усилия равны только 0,5-3 кгс/т, и поезд от точки д до точки е проходит путь с незначительным повышением скорости. На восьмитысячном подъеме от точки е до точки ж скорость резко падает, а с точки ж до точки з происходит движение на холостом ходу. От точки з до остановки на станции Б произведено торможение поезда.
16.4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПУТИ И ЛОКОМОТИВА
Нагрузка, передаваемая от локомотива в виде давления колес на рельсы в статическом (неподвижном) состоянии, значительно увеличивается при движении локомотива. Воздействие локомотива на путь может достигнуть такой величины, что станет опасным для прочности рельсов, и, наоборот, настолько уменьшится, что приведет к разгрузке отдельных осей и сходу их с рельсов.
Действие локомотивов на путь слагается из вертикальных усилий и усилий, действующих в горизонтальной плоскости, появляющихся вследствие давления гребней колесных пар на головки рельсов на прямых и особенно кривых участках пути.
Полная вертикальная нагрузка от колес локомотива на рельсы при его движении в основном слагается из постоянной (статической) нагрузки, переменной нагрузки вследствие деформации рессор от колебаний над- рессорного строения локомотива и динамической нагрузки, возникающей при движении колеса по неровностям рельса или из-за неровностей бандажа колес.
Таким образом, кривая v = f(S) позволяет проследить все изменения скорости движения поезда в зависимости от характера профиля и действий машиниста по управлению поездом. На основании кривой скорости строится кривая времени t = f{S), по которой можно установить время хода поезда по перегону или любой его части. |
Статическая нагрузка на рельсы (от неподвижно стоящего локомотива с учетом собственной массы колесной пары) оказывает влияние на выбор мощности верхнего строения пути. Чем она больше, тем более прочные и тяжелые должны быть рельсы. При движении статическая нагрузка несколько перераспределяется между осями локомотива благодаря действию силы тяги, приложенной к автосцепке, при этом создается опрокидывающий момент, разгружающий на некоторую величину передние оси локомотива и перегружающий на ту же величину задние оси,
С увеличением скорости сила тяги становится меньше и, следовательно, снижается разница в нагрузках передних и задних осей локомотива из-за воздействия опрокидывающего момента.
Переменная нагрузка от колебаний надрессорного строения возникает главным образом от вертикальных сил, передающихся кузову локомотива через рессоры при проходе колесных пар по стыкам и другим неровностям пути. Колебания надрессорного строения локомотива могут происходить не только от воздействия пути, но и под влиянием неуравновешенных сил и их моментов. К ним относятся собственные колебания надрессорного строения, получившего толчок и колеблющегося затем без воздействия на него каких-либо внешних сил, и вынужденные колебания, возникающие под влиянием периодически меняющейся силы, например при работе силовой установки локомотива. Эту силу принято называть возмущающей (при движении паровоза она достигает нескольких тонн).
У тепловоза возмущающая сила, вызывающая, колебания кузова при работе дизеля, мала, что объясняется хорошей уравновешенностью его машин.
Различные виды колебаний надрессорного строения могут быть следствием ударов на стыках, пучин в пути, выбоин на колесных парах, просадки нити рельсов, действия ветра, центробежной силы на кривых и др.
Колебания характеризуются частотой и амплитудой. При равенстве частот собственных и вынужденных колебаний наступает явление резонанса, характеризуемое резким возрастанием амплитуды. Это вызывает повышенный износ и поломку деталей локомотивов, расстройство пути и угрожает безопасности движения.
С повышением скорости движения деформации рессор увеличиваются и становятся наибольшими в случае совпадения частоты колебаний локомотива (при периодически повторяющихся толчках от пути) с частотой какого-либо из видов колебаний надрессорного строения. Во избежание возникновения в этом случае резонанса колебаний находят и учитывают значение критической скорости движения. Переменную нагрузку на путь от деформации рессор принимают 15—25% статической нагрузки.
Динамическая нагрузка на путь, возникающая при движении колеса по неровностям рельсов или вследствие неровностей на баидаже колеса, проявляется в виде инерционного давления; передаваемого колесом на рельс. В зависимости от глубины и длины неровности бандажей динамическая нагрузка доходит до 60 % и более статической нагрузки на рельсы. Наличие на бандажах колес большого проката с резко очерченными краями или ползунов может привести к поломке рельсов.
Дополнительная динамическая нагрузка от просадки пути, рельсовых стыков, наличия балластных корыт и других недостатков в содержании пути увеличивается со скоростью движения и при следовании локомотива с конструкционной скоростью может достигать 80—90 % статической нагрузки на рельсы.
Колеса локомотива, помимо вертикальной нагрузки, передают на рельсы еще и горизонтальные усилия, а также воспринимают усилия, действующие на экипаж локомотива в горизонтальной плоскости, в особенности при движении по кривым участкам пути.
При движении по кривой на локомотив и путь действует также центробежная сила, которая возрастает с увеличением скорости движения, а на тележки локомотива, кроме того, действуют силы, которые передаются устройством, возвращающим тележки в исходное положение. Помимо давления гребня набегающего колеса, вызывающего боковой износ его и головки наружного рельса, на рельс действует также поперечная составляющая сила трения, приложенная в точке контакта бандажа с рельсом. Боковое давление, возникающее при этом, может вызвать в некоторых случаях сдвиг и опрокидывание рельсов. При чрезмерном боковом давлении гребень колеса может вползти на головку рельса. Чтобы этого не произошло, соотношение бокового давления и статической нагрузки должно обеспечить соскальзывание колес вниз.
Суммарная нагрузка колес на рельс определяется при расчетах верхнего строения пути на прочность. При этом сложение отдельных составляющих сил и определение суммарной нагрузки» на которую ведется расчет пути, производятся по формулам теории вероятностей.
Расчет сводится к определению напряжения в рельсе при изгибе его соседними колесами. В этом случае рельс рассчитывается как балка, лежащая на упругом основании. Расчеты показывают, что вертикальная суммарная динамическая нагрузка на рельс может в 2—2,5 раза превысить статическую нагрузку.
Общую суммарную нагрузку, действующую на рельс при движении локомотива, вычисляют для нескольких значений скорости движения. Для этих значений определяют напряжения в элементах верхнего строения пути, затем сравнивают полученные напряжения с допустимыми и с учетом этого устанавливают предельную скорость движения поездов и локомотивов принятой конструкции для данного участка пути.
Глава 17
ЛОКОМОТИВНОЕ ХОЗЯЙСТВО
17.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Локомотивное хозяйство обеспечивает перевозочную работу железных дорог тяговыми средствами и содержание этих средств в соответствии с техническими требованиями. К сооружениям и устройствам этого хозяйства относятся основные локомотивные депо, специализированные мастерские по ремонту отдельных узлов локомотивов, пункты технического обслуживания, экипировки локомотивов и смены бригад, базы запаса локомотивов. Под экипировкой понимают комплекс операций по снабжению их топливом, водой, песком, смазкой, обтирочными материалами, связанных с подготовкой локомотивов к работе.
Локомотивные депо — это основные производственные единицы локомотивного хозяйства. Их сооружают на участковых, сортировочных и пассажирских станциях, выбираемых на основе технико-экономического сравнения различных вариантов. Депо, имеющие приписной парк локомотивов для обслуживания грузовых или пассажирских поездов, локомотивные здания, мастерские и другие технические средства для производства текущего ремонта, технического обслуживания и экипировки, называются основными.
Наряду с ними в целях совершенствования организации ремонта и лучшего использования производственных мощностей на дорогах создают и ремонтные базы—депо,, специализированные по видам ремонта и типам локомотива. Например, подъемочный ремонт может быть сосредоточен в наиболее крупных и оснащенных депо при освобождении от этого вида ремонта остальных депо. Такие крупные ремонтные базы могут не иметь приписного парка локомотивов.
По виду тяги различают тепловозные, электровозные, моторвагонные, дизельные, паровозные и смешанные депо. В крупных железнодорожных узлах со специализированными станциями — пассажирскими и сортировочными — предусматривают отдельные локомотивные депо для грузовых и пассажирских локомотивов.
В пунктах оборота локомотивы находятся в ожидании поездов для обратного следования с ними. За это время, как правило, производится их техническое обслуживание, совмещаемое с экипировкой.
Пункты смены бригад предусматривают преимущественно на участковых станциях и размещают исходя из условия обеспечения нормальной продолжительности работы бригад.
Пункты экипировки располагают на деповской территории. Иногда экипировочные устройства размещают непосредственно на приемо- отправочных путях для производства операций без отцепки локомотива от поезда.
Пункты технического обслуживания локомотивов размещают как в локомотивных депо, так и в пунктах оборота и экипировки локомотивов.
Размещение и техническое оснащение локомотивных депо, пунктов технического обслуживания локомотивов, мастерских, экипировочных устройств и других сооружений и устройств локомотивного хозяйства должны обеспечивать установленные размеры движения поездов, эффективное использование локомотивов, высокое качество их технического обслуживания и ремонта, высокую производительность труда.
Все локомотивы, приписанные к дороге или депо и состоящие на их балансе, составляют так называемый инвентарный парк, который подразделяется на эксплуатируемый и не- эксплуатируемый. Эксплуатируемый парк состоит из локомотивов, находящихся в работе, в процессе экипировки, технического обслуживания, приемки и сдачи, а также в ожидании работы. Неэксплуатиру- емый парк составляют локомотивы, находящиеся в ремонте и резерве, в процессе пересылки в холодном состоянии и др.
17.2. ОБСЛУЖИВАНИЕ ЛОКОМОТИВОВ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИХ РАБОТЫ
Электровозы и тепловозы обслуживаются бригадами в составе машиниста и его помощника. По разрешению МПС моторвагонные поезда, поездные и маневровые электровозы и тепловозы могут обслуживаться одним машинистом при наличии устройств автоматической остановки в случае внезапной потери машинистом способности вести поезд. При электрической и тепловозной тяге одна локомотивная бригада может обслуживать несколько локомотивов или постоянно соединенных секций, управляемых из одной кабины.
В связи с оснащением железных дорог электровозами и тепловозами основным способом обслуживания поездных локомотивов стала сменная езда, при которой бригады не прикрепляются к определенным локомотивам. Лишь при вспомогательных видах движения (маневровая работа, передача составов с одной станции узла на другую и т. п.), а также для обслуживания паровозов прикрепляются две, три или четыре бригады. Сменная езда позволила значительно сократить непроизводительные простои локомотивов, удлинить участки их обращения и вместе с тем улучшить условия труда и отдыха локомотивных бригад.
Время непрерывной работы поездных локомотивных бригад не должно превышать 7—8 ч и лишь в исключительных случаях допускается увеличение этой нормы до 12 ч. Если продолжительность работы в одном направлении не укладывается в указанную норму, бригаде предоставляется отдых в пункте оборота длительностью не менее половины времени предшествовавшей работы.
Локомотивы при обслуживании
поездов обращаются на участках различной протяженности. Участки работы локомотивов между основными депо и пунктами оборота небольшой длины (100—140 км для грузового движения) сложились в условиях эксплуатации паровозов и получили название тяговых плеч. При этом локомотивы, приписанные к основному депо (рис. 17.1, а), следуют до участковых станций Б и В, являющихся пунктами оборота. На станцию А локомотив возвращается с поездом обратного направления. Здесь он отцепляется от состава и следует в депо для экипировки, технического обслуживания и смены локомотивных бригад, после чего подается на станцию к следующему составу. Способ обслуживания поездов по такой схеме называется плечевой ездой. Основными недостатками ее являются частые отцепки локомотивов от поездов, потери времени из-за захода на территорию депо, дополнительное занятие горловин и путей станции передвижениями локомотивов.
Для уменьшения простоев локомотивов на станциях основных депо стали применять схему кольцевой езды (рис. 17.1,6). В этом случае локомотивы проходят станцию основного депо без отцепки от составов, бригады меняются на станционных путях, а техническое обслуживание и экипировка локомотивов производятся в пунктах оборота. В основное депо локомотив заходит только' для очередного периодического осмотра и ремонта. Однако и при таком способе обслуживания локомотив следует по кольцу, охватывающему только два тяговых плеча, резервы улучшения его использования не полностью реализуются.
Тепловозная и особенно электрическая тяга в сочетании с обслуживанием локомотивов сменными бригадами позволила применить наиболее эффективную езду на удлиненных участках обращения локомотивов (рис. 17.2). В этом случае локомотивы следуют без отцепки от поезда по большому кольцу, охватывающему несколько участков работы бригад своей и других дорог. На станции А расположено локомотивное депо, на станциях Б к В — пункты оборота, а на станциях Г и Д — пункты смены локомотивных бригад. Экипировка локомотивов и техническое обслуживание их происходят на станциях Б и В, а при необходимости и на станциях смены бригад без отцепки локомотива от поезда. Участки обращения бывают прямолинейными и разветвленными (рис. 17.3). В последнем случае их называют зонами обращения локомотивов.
Рис 17 1 Схемы обслуживания поездов локомотивами при плечевой (а) и кольцевой (б) езде |
Работа локомотивов на удлиненных участках обращения при сменной работе бригад является основ-
Рис 17 2 Схема кольцевой ехды на удлиненном участке обращения локомотивов
Рис 17 3 Зона обращения локомотивов ■ - депо приписки локомотивов ▲ - станции смены бригад © - пункты оборота локомотивов — участки обращения локомотивов участки работы бригад |
ным способом эксплуатации локомотивов. Протяженность участков обращения устанавливают исходя из норм времени работы локомотивов между техническими обслуживания- ми и в зависимости от рода тяги, месторасположения станций формирования поездов, основных депо, наличия пунктов стыкования различных видов тяги и от других факторов. Работа локомотивов организуется по графику их оборота, который составляется на основе графика движения поездов с учетом условий труда и отдыха локомотивных бригад и установленного порядка технического обслуживания, экипировки и ремонта локомотивов.
17.3. ЭКИПИРОВКА ЛОКОМОТИВОВ
Экипировка электровозов заключается в снабжении их песком, смазочными и обтирочными материалами, наружной обмывке и обтирке. В экипировку тепловозов, кроме того, входит снабжение дизельным топливом и водой для охлаждения дизеля. Эта вода приготовляется из химически обработанного конденсата пара.
Пробег электровоза и тепловоза между экипировками ограничивается запасом песка. Экипируются эти локомотивы на специально оборудованных путях или в закрытых экипировочных помещениях. В обоих случаях экипировочные устройства и смотровые канавы, где осматривают нижнюю часть локомотива, а для электровозов, кроме того, специальные площадки для осмотра токоприемников располагаются таким образом, чтобы можно было совместить все операции во времени. На рис. 17.4 показана схема расположения устройств для совмещенной экипировки и технического осмотра тепловозов. Дизельное топливо хранится в металлических резервуарах объемом до 4000 т. Из хранилищ оно подается насосом к раздаточным колонкам, а из них по резиновым шлангам в топливные баки тепловозов.
Для снабжения локомотивов песком имеются склады сырого песка, пескосушилки, раздаточные бункера, компрессоры и вентиляторы для пневматической подачи песка от пескосушилки в бункера, откуда сухой песок самотеком поступает в песочницы локомотивов.
Смазочные масла хранятся в наземных или подземных резервуарах. Заполняются они самотеком через приемные колодцы. Смазочные материалы хранятся в бочках. Подача масел из хранилищ на локомотивы производится насосами через специальные маслозаправочные колонки.
Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 71 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
