【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 阻力 坡道阻力是列車在坡道上運(yùn)行時(shí) ， 由于列車重力沿坡道傾斜方向的分力而引起的阻力 。 很明顯 ， 只是沿坡道上行時(shí)此分力才成為阻力 ， 而沿坡道下行時(shí) ， 此外力則變成列車運(yùn)行的主動(dòng)力了 。 設(shè) β為坡道的傾角 ， 則坡道阻力為 (45) 在計(jì)算時(shí)，如列車為上坡運(yùn)行，上式右端取“ +”號(hào)，如為下坡，則取“－”號(hào)。 一般情況下，電機(jī)車運(yùn)行軌道的傾角都很小，因此， 而 式中 i —— 軌道坡度 ， ‰ 。 將上面兩式代入 (45)式 ， 即得 (46) ? ? ?si ngQPW i ??? ?? tansin ?i?tan ? ?giQPWi ??? 列車運(yùn)行的靜阻力應(yīng)為基本阻力和坡道阻力之和，即 或 (47) 將式 (43)和式 (46)代入式 (41)， 便得到牽引電動(dòng)機(jī)所必須產(chǎn)生的牽引力為 (48) 上式就是列車在 牽引狀態(tài)的運(yùn)行基本方程式 。 利用這個(gè)方程式可求出在一定條件下電機(jī)車所必須給出的 牽引力 ，或者根據(jù)電機(jī)車的牽引力求出列車中的 礦車數(shù) 。 iWWW ?? 0 ? ? ? ?? ?agiQPF ???? ?? ?? ?giQPW ??? ? 其次 ， 研究列車慣性狀態(tài)的運(yùn)行方程式 。 在慣性狀態(tài)下 ， 電機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)斷電 ， 牽引力等于零 ， 列車依靠斷電前所具有的動(dòng)能或慣性繼續(xù)運(yùn)行 。 在一般條件下 ， 列車將產(chǎn)生一定的減速度：在這種情況下 ， 列車除了受有靜阻力 W以外 ， 還受到由于減速度所產(chǎn)生的慣性阻力 Wa。 Wa與列車運(yùn)行方向相同 ， 正是它使列車?yán)^續(xù)運(yùn)行 。 慣性狀態(tài)時(shí)列車力的平衡方程式為 (49) 或 (410) 即減速度 b為 (411) 公式 (411)中 ， 上坡滑行時(shí) i取 “ +”號(hào) ， 下坡時(shí)取 “ － ” 號(hào) 。 0aWW? ? ?? ? 75 0i g b? ? ? ?? ? 5igb ? ?? 當(dāng)列車運(yùn)行阻力系數(shù)為一定時(shí) ， 慣性狀態(tài)的減速度取決于軌道坡度的大小和上下坡 。 上坡時(shí)減速度 b始終保持正值 ， 直至停車為止 。 下坡時(shí) ， 如 i＜ ω， 則 b為正值即仍為減速運(yùn)行 ， 直至停車； 如 i＞ ω， 則 b變?yōu)樨?fù)值 ， 此時(shí)不再是減速而是加速運(yùn)行了 。 可見(jiàn) ， 慣性狀態(tài)是很不可靠的 ， 操作時(shí)應(yīng)予以特別注意 。 ? ? 2, 5igb m s? ?? 最后 ， 討論制動(dòng)狀態(tài)的運(yùn)行方程式 。 在制動(dòng)狀態(tài)下 ， 牽引電動(dòng)機(jī)斷電 ， 牽引力等于零 ， 并利用機(jī)械或電氣制動(dòng)裝置施加 — 個(gè)制動(dòng)力 B。 這個(gè)制動(dòng)力與列車運(yùn)行方向相反 ， 在力的平衡方程式中應(yīng)為負(fù)值 ， 與基本阻力的性質(zhì)和方向一致 。 在制動(dòng)力和靜阻力作用下 ， 列車必定產(chǎn)生減速度 。 因而 ， 此時(shí)慣性阻力 Wa卻與運(yùn)行方向一致 ， 即為正值 。 制動(dòng)狀態(tài)的力平衡方程式應(yīng)為 (412) 所以 (413) 式中 Wa應(yīng)代以減速時(shí)的慣性阻力 。 0aB W W? ? ? ?aB W W?? 設(shè) b表示制動(dòng)時(shí)的減速度 ， 則 (414) 將 (47)及 (414)式代入 (413)式 ， 即可得到制動(dòng)狀態(tài)列車運(yùn)行方程式 ， 即 (415) 式中 i之符號(hào)；當(dāng)上坡制動(dòng)時(shí)取正號(hào) ， 下坡制動(dòng)時(shí)取負(fù)號(hào) 。 利用公式 (415)可以求出在一定條件下制動(dòng)裝置必須產(chǎn)生的制動(dòng)力；或者給定制動(dòng)力 ， 求出減速度及制動(dòng)距離 。 ? ? 75aW P Q b??? ? ? ? 5B P Q b i g?? ? ? ????? 二、電機(jī)車的牽引力 如圖 414所示 ， 主動(dòng)輪對(duì)受到牽引電動(dòng)機(jī)傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩 M。 轉(zhuǎn)矩 M對(duì)整個(gè)電機(jī)車來(lái)說(shuō)屬于內(nèi)力 ，它不能使電機(jī)車運(yùn)動(dòng) 。 可以設(shè)想將電機(jī)車放在接觸面絕對(duì)光滑的面上 ， 那么主動(dòng)輪對(duì)將如一個(gè)飛輪一樣 ， 按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái) 。 3) 由于 M的作用 ， 輪對(duì)將有繞中心 c作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的趨勢(shì)；而輪緣上的同軌面接觸的那一點(diǎn) o， 相對(duì)于軌面來(lái)說(shuō) ， 有向左滑動(dòng)的趨勢(shì) ， 因此在輪緣上的 o點(diǎn)受到軌面所給與的切向摩擦反力 F0， 其方向是向右的； 4) 由于摩擦反力 F0的作用 ， 使輪緣上的同鋼軌接觸的那一點(diǎn) o不會(huì)在軌面上向左滑動(dòng) 。 在理想情況下 ， 整個(gè)輪對(duì)將以 o點(diǎn)為瞬時(shí)中心向前滾動(dòng) ， 即輪對(duì)作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 。 而輪對(duì)中心 c點(diǎn)則作向前的平移運(yùn)動(dòng) 。 此時(shí) ， 列車的一部分運(yùn)行阻力將通過(guò)電機(jī)車的聯(lián)接器 、 車架及軸箱作用在輪對(duì)的中心 c點(diǎn) ， 這就是圖中的 Wc， 它包括靜阻力和慣性阻力 。 主動(dòng)輪對(duì)還受到下面幾個(gè)力的作用： 1) 電機(jī)車分配在一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)上的那部分重力 P0g ， 它是通過(guò)中心 c作用在輪對(duì)上的； 2) 軌面對(duì)輪對(duì)的法向反力 N0， 它是作用在 o點(diǎn) ， 與 P0g 在 一條直線上； 根據(jù)平衡條件得到 式中 R —— 主動(dòng)輪對(duì)輪緣半徑 。 解上面的方程組 ， 得到 (416) (417) 由上述分析可以看出 ， 主動(dòng)輪對(duì)得到一個(gè)轉(zhuǎn)矩 M以后 ， 軌面對(duì)接觸點(diǎn)產(chǎn)生了一個(gè)摩擦反力 F0， 它的方向與列車運(yùn)行方向相同 。 正是這個(gè)摩擦反力 F0克服了列車的運(yùn)行阻力 Wc而使列車向前作平移運(yùn)動(dòng) 。 對(duì)于電機(jī)車來(lái)說(shuō) ， F0是牽引列車向前運(yùn)動(dòng)的外力 ， 稱為 牽引力或輪緣牽引力 。 0000000cN P gFWM F R??????00N P g?0 cMFWR?? F0與 Wc大小相等 、 方向相反 ， 但作用在兩條平行線上 ， 形成一對(duì)力偶 。 該力偶矩與轉(zhuǎn)矩 M大小相等而方向相反 ， 使轉(zhuǎn)矩 M得以平衡 ， 而輪緣上的 O點(diǎn)不致于沿軌面滑動(dòng) 。 這樣 ， 就使輪與軌面互相接觸的那一點(diǎn)好象粘著在一起一樣 ， 所以 F0又稱為 粘著力 。 由式 (417)可知 ， 當(dāng)列車運(yùn)行阻力 Wc增加時(shí) ， 必然引起轉(zhuǎn)矩 M的增加 ， 也就是說(shuō)牽引電動(dòng)機(jī)必須給出更大的轉(zhuǎn)矩 。 同時(shí) ， 輪緣牽引力 F0也必須同時(shí)增大 ， 以平衡列車運(yùn)行阻力使列車向前運(yùn)動(dòng) 。 但是 ， 無(wú)論是電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 ， 還是粘著力都不能無(wú)限制地增大 。 電動(dòng)機(jī)輸出的牽引力 （ 由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成的輪緣牽引力 ） 受到電動(dòng)機(jī)的溫升條件限制 。 0 cMFWR?? 至于粘著力 ， 它本質(zhì)上是摩擦力 ， 受到摩擦條件或者叫做粘著條件的限制 。 單個(gè)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引力為 (418) ? 式中 P0 —— 粘著質(zhì)量 ， 即電機(jī)車分配在該主動(dòng)輪對(duì)上的一部分質(zhì)量 ， t； g —— 重力加速度 ， 取 ； ψ —— 粘著系數(shù) 。 為了使主動(dòng)輪對(duì)的輪緣上同軌面的接觸點(diǎn)在軌面不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) ，該主動(dòng)輪對(duì)產(chǎn)生的輪緣牽引力 F0， 應(yīng)滿足 (419) 這就是單個(gè)輪對(duì)的粘著條件。 0 m a x 0F P g ??00F P g ?? 以上是就一個(gè)主動(dòng)輪對(duì)而言 。 對(duì)于整臺(tái)電機(jī)車 ， 能夠產(chǎn)生的最大輪緣牽引 (420) ? 式中 Pn —— 電機(jī)車的粘著質(zhì)量 ， t， 如電機(jī)車的全部輪對(duì)均為主動(dòng)的 ，則其粘著質(zhì)量等于電機(jī)車的總質(zhì)量 ， 即； Pn＝ 2P0＝ P。 整臺(tái)電機(jī)車的粘著條件是 (421) ? 式中 F — 電機(jī)車為克服列車運(yùn)行阻力所必須提供的牽引力 ， 由式 （ 48）根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)求出 。 m a x nF P g ??nF P g ?? 為了使列車能按預(yù)定的狀態(tài)運(yùn)行 ， 必須遵守式 （ 421） 所表示的電機(jī)車粘著條件 。 這個(gè)公式中關(guān)鍵的參數(shù)是粘著系數(shù) ψ 。 粘著力實(shí)際上是摩擦力 ， 在理想狀態(tài) ， 也就是在車輪沿軌道作純滾動(dòng)的情況下 ， 粘著系數(shù)應(yīng)為靜摩擦系數(shù) 。 因?yàn)殡姍C(jī)車的每個(gè)主動(dòng)車輪不可能同時(shí)都作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) 。 通常是有的是純滾動(dòng) ， 有的則有某種程度的相對(duì)滑動(dòng) 。 因此 ， 就整臺(tái)電機(jī)車而言 ， 粘著系數(shù)值介于靜摩擦系數(shù)值與滑動(dòng)摩擦系數(shù)值之間 。 此外 ， 電機(jī)車的粘著系數(shù)值還取決于其它許多因素 ， 如輪緣的材料 、 鋼軌是否 、 軌面狀況 、 運(yùn)行速度等 。 對(duì)于煤礦井下運(yùn)輸 ， 電機(jī)車的粘著系數(shù)按表 46選取 。 三、制動(dòng)力 在列車中只是在電機(jī)車上裝備有制動(dòng)裝置 ， 礦車上沒(méi)有制動(dòng)裝置 。 因此 ， 列車制動(dòng)時(shí)所需的制動(dòng)力全部由電機(jī)車給出 。 下面分析手動(dòng)機(jī)械閘制動(dòng)時(shí)電機(jī)車產(chǎn)生的制動(dòng)力 。 用一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)來(lái)說(shuō)明制動(dòng)力的產(chǎn)生 。 P0g 為制動(dòng)輪對(duì)所分配的電機(jī)車重力；為軌面對(duì)輪對(duì)的法向反力 ， 顯然 ， P0g = N0。 當(dāng)閘瓦施以正壓力 N1（ 作用在輪緣上的均布力 ， 以集中力代之 ） 時(shí) ， 輪緣即產(chǎn)生切向滑動(dòng)摩擦力 T0， 其方向 與車輪 旋轉(zhuǎn)方向相反 ， 其大小為 (422) ?式中 φ — 制動(dòng)閘瓦與輪緣間的滑動(dòng)摩擦系數(shù) ， 它的數(shù)值取決于閘瓦襯墊的材料 、 運(yùn)行速度及閘瓦的比壓 (閘瓦單位面積上所受的正壓力 )；對(duì)于生鐵閘瓦 ， 一般可取為 ~。 01TN?? 在 T0的作用下 ， 車輪受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩 。 在這一轉(zhuǎn)矩作用下 ， 車輪輪緣上同軌面的接觸點(diǎn) o有沿軌面向前滑動(dòng)的趨勢(shì) 。 因而軌面對(duì)輪緣產(chǎn)生一個(gè)切向靜摩擦力 B0， 它的方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向相同 ， 根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡條件 ， 得出 (423) 由此可見(jiàn) ， B0就是電機(jī)車一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)所產(chǎn)生的制動(dòng)力 。 在 B0和靜阻力 W1的作用下 。 輪對(duì)即列車減速運(yùn)行 ， 減速度為 b， 因而產(chǎn)生制動(dòng)的慣性力 Wal。 B0及 W1一起與 Wal正好平衡 。 當(dāng) T0增大時(shí) B0相應(yīng)地增大 ， 因而減速度也增加 ， 使列車能較快地制動(dòng)住 。 00 0B R T R??00BT? 制動(dòng)力 B0受粘著條件的限制 。 一個(gè)制動(dòng)輪對(duì)能夠產(chǎn)生的最大制動(dòng)力為