2.4. Контрольные вопросы

1) Дать определение основного сопротивления движению электровоза.

2) Какие факторы обусловливают основное сопротивление движению электровоза?

3) С помощью каких методов определяют основное сопротивление движению электровоза?

4) Чему равно основное сопротивление движению на холостом ходу у реальных электровозов?

5) Одинаково ли основное сопротивление движению электровоза под током и без тока?

6) Как можно использовать информацию, полученную в процессе выполнения лабораторной работы, в практической работе железных дорог?

Лабораторная работа 3

КОЭФФИЦИЕНТ СЦЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА

Цель работы: получить практические навыки определения коэффициента сцепления электровоза.

3.1. Общие сведения

Максимальная касательная сила тяги электровоза ограничена сцеплением его колес с рельсами. Физические свойства и параметры сцепления определяются в основном трением покоя и скольжения колес по рельсам. Отношение максимальной касательной силы тяги к силе тяжести (весу) электровоза называют коэффициентом сцепления [1, 2].

Коэффициент сцепления зависит от многих факторов, аналитический расчет его очень сложен, поэтому определяют этот коэффициент обычно экспериментально динамометрическим методом в режиме тяги электровоза (Э) с составом вагонов (С) на участке пути с известным уклоном (рис. 3.1, а) [1, 2].

При динамометрическом методе в случае установившейся скорости движения (V = const) на прямом участке пути с максимальной касательной силой тяги F_к коэффициент сцепления электровоза рассчитывается по формуле:

(3.1)

где F_{с max} – максимальная сила тяги, измеряемая динамометром на автосцепке испытуемого электровоза перед срывом сцепления колес, кН;

m_л – масса электровоза, т;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

– удельное основное сопротивление движению электровоза в режиме тяги (под током), Н/кН;

i – крутизна уклона, ‰.

В диапазоне скорости движения 0 – 100 км/ч расчетный коэффициент сцепления ψ существующих электровозов постоянного тока составляет 0,34 – 0,211, а переменного тока – 0,36 – 0,226 [1, 2].

3.2. Порядок выполнения работы

1) Установить крутизну уклона пути i лабораторного стенда 40 ‰.

2) Проверить исправность измерительных приборов для регистрации скорости движения V, силы тяги F_с, тока I_д и напряжения U_д тяговых двигателей (ТД) электротележки (модели электровоза).

3) Перемещая электротележку в режиме тяги с разной установившейся скоростью, записать 10 – 20 значений максимальной силы тяги F_{с max} в моменты времени, предшествующие срыву сцепления хотя бы одной колесной пары, путем увеличения тормозной силы вспомогательного электродвигателя. Срыв сцепления колесной пары характеризуется резким увеличением напряжения или уменьшением тока соответствующего ТД.

4) Результаты записать в табл. 3.1 и по формуле (3.1) рассчитать значения ψ, приняв массу электротележки равной 150 кг. Поскольку величина неизвестна, приближенно можно считать w_х, значения w_х принять по данным лабораторной работы 2.

Таблица 3.1 Результаты измерений и расчетов при определении коэффициента сцепления
Номер опыта	Скорость движения электротележки V, м/с	Сила тяги Fс max, Н	Удельное основное сопротивление движению , Н/кН	Коэффициент сцепления ψ
1
2
…
n

5) Экспериментальные данные из табл. 3.1 обработать на компьютере по типовой программе с использованием метода наименьших квадратов и получить уравнение вида:

ψ = с₀ + с₁V + c₂V², (3.2)

по которому построить зависимость ψ(V), при этом на график нанести экспериментальные точки (рис. 3.1, б). Построить гистограмму распределения ψ, определить его математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации [4, 5].

6) Проанализировать полученные данные и сформулировать выводы о сущности коэффициента сцепления электровоза и соответствии полученных в результате расчета значений коэффициента сцепления для электротележки значениям этого коэффициента для реальных электровозов.