2. (12) Физические основы образования касательной силы тяги электровоза.
Сила тяги возникает в результате трения (сцепления) между вращающимся колесом локомотива и рельсом. Касательная сила тяги образуется в месте контакта движущих колёс и рельсов, а сумма всех этих сил есть касательная сила тяги локомотива
Вращающий момент тягового электродвигателя электровоза через зубчатую передачу передается на колесную пару; этот момент Мк в соответствии с правилами механики можно представить в виде пары сил Fк с плечом действия Rк (здесь Rк — радиус колеса). Итак, Mк = Fк ∙ Rк, а Fк=Mк/Rк.
Колесная пара давит на рельсы с определенной силой, поэтому между колесом и рельсом возникает сцепление, препятствующее проскальзыванию колес. Если сцепление достаточно, то в точке касания колеса и рельса возникает сила, равная по значению силе, но противоположно направленная. Эта сила и является той внешней силой, без которой невозможно движение; ее называют касательной силой тяги на ободе колеса.
Вращающий
момент на валу тягового двигателя:
ηм – коэффициент потерь ТД (вращающего момента)
Частота
вращения вала тягового двигателя:
Вращающий
момент КП:
Частота
вращения КП:
Передаточное
число ЗП:
Грузовые
электровозы:
;
пассажирские:
Билет №4
1. (4) Преимущества электрической тяги по сравнению с тепловозной тягой.
Электрическая тяга в сравнении с другими видами тяги (паровой и тепловозной) имеет следующие преимущества:
1) КПД электрической тяги зависит от КПД электрических станций, линий электропередачи, тяговой подстанции, контактной сети и КПД самого электрического локомотива. В 1970г с учётом всех потерь эксплуатационный КПД электрической тяги составил 21,5%, тепловозной – 20% и паровой – 3,5 – 5%.
2) При электрической тяге возможен возврат электрической энергии в контактную сеть во время движения поезда по спуску (рекуперация электрической энергии). В 1970г благодаря рекуперативному торможению сэкономлено около 550 млн. кВт∙ч эл. энергии. Кроме того, применение рекуперативного торможения уменьшает износ тормозных колодок и колес вагонов, при этом повышается безопасность движения поездов из-за наличия дополнительного торможения (рекуперативного).
3) Мощность электровозов практически не ограничена первичным источником эл. энергии, в то время как у тепловоза она ограничена дизелем.
2. (17) Силы, действующие на поезд при установившейся скорости движения.
Установившийся режим движения поезда наступает тогда, когда работа внешних сил за цикл не изменяет его энергии, т.е. суммарная работа внешних сил за цикл движения равна нулю. В пределах цикла текущее значение суммарной работы не равно нулю. Работа может быть то положительной, то отрицательной. При положительной величине работы машина увеличивает свою кинетическую энергию за счет увеличения скорости, то есть разгоняется. На участках, где суммарная работа отрицательна, кинетическая энергия и скорость машины уменьшается, машина притормаживается. В установившемся режиме величины увеличения скорости на участках разгона и снижения на участках торможения за цикл равны, поэтому средняя скорость движения Vср = const постоянна.
Согласно первому закону Ньютона при постоянной скорости движения поезда можно записать:
В режиме тяги
В режиме выбега
В режиме торможения
Fпроф – сила, обуславливаемая профилем пути;
Fторм – сила, создаваемая тормозами поезда;
Fт – сила тяги;
Fсопр – основное сопротивление действует постоянно и возникает, как только поезд начинает двигаться.
Виды установившегося движения:
1) Движение с Vср=const, на подъёме Fпроф<0, Fторм=0, суммарная сила F=Fт-Fcопр-Fпроф=0; т.е. замедляющая сила создаваемая профилем пути и сила осн. сопротивления компенсируется силой тяги.
2) Движение с Vср = const,на спуске Fпроф>0, Fторм<=0,Fт=>0, суммарная сила F=Fт-Fcопр+Fпроф - Fторм= 0; т.е. ускоряющая сила создаваемая профилем пути гасится основным сопр. или тормозом.
3) Движение с Vср = const, на равнине Fпроф =0, Fторм=0, Fт>0, суммарная сила F=Fт-Fcопр=0; т.е. сила тяги компенсируется основным сопротивлением.
Билет №5