Зависимость тормозного пути вагона подвижного состава трамвая от коэффициента сцепления — Часть 1 из 2: Касательная тормозная сила, зависимость коэффициента трения от скорости

Эффективность тормоза трамвайного вагона характеризуется величиной тормозного пути, который зависит от тормозной силы. Однако величина касательной тормозной силы колеса связана с силой сцепления колеса с рельсом зависимостью:

где:

B_кn — тормозная сила колесной пары в кг;

G_кn — вес, приходящийся на тормозную колесную пару, в т;

ψ — коэффициент сцепления.

Величина касательной тормозной силы определяется из уравнения равновесия сил, приложенных к тормозной колесной паре трамвая:

где:

B_кm — касательная тормозная сила колесной пары;

W_об — сопротивление движению колесной пары от сил трения в осевых и моторно-осевых подшипниках в редукторе и механических потерь в тяговых двигателях.

Первый член правой части уравнения (21) во много раз больше второго, поэтому с некоторой погрешностью можно принять, что:

Где 2q — сила нажатия двух тормозных колодок, или:

Следовательно, величина касательной тормозной силы B_кm или тормозной силы колесной пары B_кn не должна превосходить силу сцепления колеса трамвая с рельсом, в противном случае начнется явление юза (проскальзывание колеса или его заклинивание).

При возникновении юза тормозной эффект уменьшается вследствие того, что сила трения T при скольжении между колесом и рельсом менее тормозной силы (коэффициент трения между колесом и рельсом φ_р менее коэффициента сцепления ψ):

В таком соотношении тормозной силы тормозной путь будет больше, чем при торможении с вращающимися колесами.

Движение колесной пары в режиме юза нежелательно не только по причине ослабления тормозного эффекта, но и образования на бандажах колес лысок, из-за которых при известных условиях вагон снимается с линии для ремонта бандажей.

Из уравнения (22) видно, что на эффективность торможения при неизменных q и G_кn оказывают влияние φ и ψ.

Величина φ_к зависит как от материалов трущихся поверхностей (тормозной колодки и тормозного элемента: бандаж, диск, барабан), так и от скорости движения при торможении.

На рис. 1 изображена зависимость коэффициента трения колесно-колодочного тормоза от скорости (по опытам МЭИ).

Рис. 1. Зависимость коэффициента трения от скорости трамвая: 1 — чугунные колодки; 2 — асборезитовые колодки.

Наибольшего значения (0,35) φ_к достигает при скоростях, близких к нулю, на сухих и чистых рельсах.

Величина φ_к заметно снижается на рельсах, покрытых маслом, которое при качении колеса попадает на колодки.

Величина коэффициента сцепления ψ зависит от состояния рельсовых путей, а также от скорости движения. Эта зависимость проверялась многими отечественными и зарубежными исследователями.

Все части: 1 | 2