Читать онлайн «Динамика тягового привода локомотива в режимах перехода от тяги к боксованию»

Ростовский государственный университет путей сообщения Буксование колесных пар локомотива, а также негативные последствия этого явления известны со времен паровой тяги. Однако борьба с буксованием остается актуальной проблемой мирового масштаба и в настоящее время. Эффективность противобуксовочных систем главным образом зависит от их быстродействия. Все известные противобуксовочные системы реагируют на факт развивающегося буксования и не способны прогнозировать буксование непосредственно до его начала. В Ростовском университете путей сообщения ведутся разработки по созданию противобуксовочной системы, способной прогнозировать буксование на основе экспресс-анализа динамических процессов в системе "тяговый привод – путь" /2/. Некоторые признаки "предбуксовочного" состояния изложены в данной статье. Классификация динамических режимов работы тягового привода локомотива основана на положении равновесной точки а, отражающей равенство тягового момента M т и момента сцепления M c на характеристике сцепления колеса с рельсом, показанной на рис. 1. М Мс М* а Мт 0  *  кр  ск Рис. 1. Взаимное расположение характеристики момента сцепления и тягового момента, приведенного к колесной паре. Многочисленные исследования показали, что зависимость момента сцепления М с от угловой скорости скольжения колеса  ск имеет восходящий ( ск   кр ) и падающий ( ск   кр ) участки, где  кр – критическая угловая скорость скольжения, соответствующая максимальному моменту сцепления. Очевидно, что если точка а находится на восходящем участке характеристики сцепления и не выходит за его пределы, то привод реализует устойчивый режим тяги (или выбега – при М т  0 ). Если же точка а находится на падающем участке характеристики сцепления, то имеет место "буксование". В общем случае момент сцепления колесной пары с рельсами определяется выражением М с  R к (П о  П) о k ( ск ) , (1) где R к - радиус колеса; П о - статическая нагрузка от колесной пары на рельсы; П - вертикальная динамическая составляющая в контакте колесной пары с рельсами, обусловленная колебаниями экипажа;  о - потенциальный (максимальный для данной скорости движения локомотива) коэффициент сцепления; k ( ск )   /  о - безразмерная характеристика сцепления; здесь  - мгновенный коэффициент сцепления. Так как   t  является функцией времени и отражает догружение и разгружение контакта колес с рельсами, то момент сцепления тоже является переменной во времени величиной, то есть M c  M c t  . Тяговый момент М т , приложенный к колесной паре, тоже имеет динамическую составляющую, обусловленную колебаниями крутильной системы привода: М т  М т 0  Мt  (2) Взаимное расположение характеристик М с t  и М т t  с учетом динамических нагрузок показано на рис. 1, из которого ясно, что равновесная точка а совершает флуктуации в окрестности стационарного режима М* ,  *  .