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湘潭電機車(chē)改造氣制動(dòng)時(shí)輪軌的粘著(zhù)分析

時(shí)間: 2019-07-25 16:44:42 來(lái)源: 湖南宇翔牽引電氣設備有限公司

地面制動(dòng)力不是隨著(zhù)制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力增大而一直增大的,其要受限于輪軌間粘著(zhù)作用,一旦制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力大于輪軌間的粘著(zhù)極限力,輪軌間的粘著(zhù)就被破壞,車(chē)輪被抱死而打滑,此時(shí)電機車(chē)制動(dòng)力急劇下降,因此有必要了解輪軌的粘著(zhù)特性以及影響粘著(zhù)特性的因素。

1)粘著(zhù)機理 

在軸重載荷的作用下,車(chē)輪與鋼軌的接觸部分緊緊壓在一起。輪軌間切向力使車(chē)輪與鋼軌的接觸點(diǎn)有向左的運動(dòng)趨勢,車(chē)輪作用于鋼軌的力與切向力相同,此時(shí)接觸點(diǎn)向左的運動(dòng)趨勢必然會(huì )引起鋼軌與車(chē)輪向右的摩擦力,即鋼軌對車(chē)輪的反作用力,其大小與車(chē)輪作用于鋼軌的力相等,方向相反。因此,輪軌接觸點(diǎn)相對保持靜止不會(huì )產(chǎn)生滑動(dòng),車(chē)輪在切向力的作用下只作純滾動(dòng)。這種車(chē)輪與鋼軌接觸處相對靜止的現象就稱(chēng)為“粘著(zhù)”。我們將粘著(zhù)狀態(tài)下的輪軌縱向水平切向力的更大值稱(chēng)為極限粘著(zhù)力,粘著(zhù)系數可以表示成輪軌接觸的極限粘著(zhù)力與軸重的比值。機車(chē)制動(dòng)時(shí),制動(dòng)器的制動(dòng)力開(kāi)始時(shí)隨著(zhù)凸輪驅動(dòng)力變大而變大,此時(shí)地面制動(dòng)力等于制動(dòng)器的制動(dòng)力;而當凸輪驅動(dòng)力達到一定值時(shí)地面制動(dòng)力恰好等于粘著(zhù)極限力;當凸輪驅動(dòng)力繼續增加時(shí),車(chē)輪被完全抱死,電機車(chē)產(chǎn)生滑行,粘著(zhù)被破壞,此時(shí)地面制動(dòng)力等于輪軌間的滑動(dòng)摩擦力,電機車(chē)的制動(dòng)力下降,易引起制動(dòng)距離增加。實(shí)踐證明,電機車(chē)完全抱死滑行時(shí)制動(dòng)力下降為粘著(zhù)狀態(tài)下更大制動(dòng)力的0.5%。另外,電機車(chē)滑行不僅會(huì )增大制動(dòng)距離,而且長(cháng)時(shí)間滑行會(huì )加劇車(chē)輪踏面的磨損,縮短車(chē)輪的壽命,影響煤碳運輸的效率。因此,合理地控制制動(dòng)器的制動(dòng)力對縮短制動(dòng)距離至關(guān)重要,制動(dòng)力過(guò)小,制動(dòng)效果達不到,制動(dòng)距離變大;而當制動(dòng)力過(guò)大,車(chē)輪被抱死滑行,制動(dòng)距離超限。盡量保證制動(dòng)力在更大粘著(zhù)力附近,制動(dòng)效果更好。

2)影響粘著(zhù)系數的因素

從上面分析可知,要想獲得更大的制動(dòng)力,就要提高輪軌之間的極限粘著(zhù)力,而極限粘著(zhù)力又由粘著(zhù)系數決定,故有必要探討影響輪軌粘著(zhù)系數的因素,對提高制動(dòng)力有重大意義。目前對粘著(zhù)系數研究主要是依靠實(shí)驗,經(jīng)專(zhuān)家分析輪軌表面條件、線(xiàn)路曲線(xiàn)、車(chē)輛速度以及軸重等對制動(dòng)粘著(zhù)系數的影響比較大 

1)輪軌的表面條件

輪軌表面的干濕和污染程度對粘著(zhù)系數影響很大,如當輪軌表面附有煤泥等潮濕的污染物時(shí),減少了輪軌間實(shí)際接觸面積,相當于在接觸點(diǎn)處發(fā)生微觀(guān)變形減少,導致粘著(zhù)系數會(huì )變低,經(jīng)實(shí)驗驗證當輪軌間帶有水和煤泥狀態(tài)時(shí),粘著(zhù)系數降低很多。相反,輪軌表面干燥清潔時(shí),粘著(zhù)系數較大。另外,在軌面上適當地撒以干燥清潔的沙子可以提高粘著(zhù)系數,電機車(chē)一般通過(guò)撒沙的方式來(lái)提高輪軌粘著(zhù)系數來(lái)減少車(chē)輪“空轉”和“打滑”。 

2)速度

根據相關(guān)實(shí)驗證明,制動(dòng)粘著(zhù)系數在軌面條件不變的情況下隨著(zhù)速度提高而降低尤其是在輪軌表面被煤泥等污染時(shí),粘著(zhù)系數會(huì )隨著(zhù)速度的增加而急劇下降,這是因為車(chē)輪高速旋轉使得輪軌間形成薄膜,即輪軌實(shí)際接觸面積減少,導致粘著(zhù)系數下降。 

3)線(xiàn)路曲線(xiàn)

在軌道的彎曲區段,電機車(chē)在曲線(xiàn)軌道上行駛時(shí),輪軌間存在縱向和橫向蠕滑現象。當電機車(chē)轉彎時(shí),其運行方向與軌道的切線(xiàn)方向形成沖角,導致車(chē)輪產(chǎn)生橫向蠕滑,使得粘著(zhù)系數變小。

4)軸重和輪徑

在軸載荷和軌面半徑相同的條件下,輪徑越大粘著(zhù)系數越大,因為輪徑越大,輪軌間接觸面積越大,能夠傳遞的切向力越大。

綜上所述,輪軌間的粘著(zhù)系數容易受到許多因素的影響,對環(huán)境因素比較敏感。礦用電機車(chē)的運行速度一般很小,且軸重和半徑都不是很大,同時(shí)井下環(huán)境惡劣,因此井下輪軌間的粘著(zhù)主要受到輪軌表面的影響。電機車(chē)制動(dòng)時(shí),良好的粘著(zhù)條件對于其縮短制動(dòng)距離至關(guān)重要。

 




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