牵引力,制动力的粘着力浅析

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1、牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析牵引力,制动力的粘着力浅析D一第14卷第a期1995年g月兰州铁道学院JOURNALOFLANZHOURAILWAYIHSTITVo】.14No.3pt.1995牵引力,制动力和粘着力浅析吴禄保(南京铁路运输学校,南京g10037)20//f),摘要本文根据力学原理分析了牵引力和制动力产生的机理以及两者与粘着力.的关_亲,得出牵引力和制动力的相同与不同之处,并提出应试验研究”计算

2、最大制动力的粘着系数吡霹套式”?U2703}5赫譬√分类号..’u机车牵引力,列车翩动力在铁路技术中常会遇到.如研究机车的牵引重量,就必定要涉及到机车牵引力;研究列车的制动距离也要涉及到列车制动力.虽然从我们主观愿望上希望机车牵引力大,列车翩动力大,但客观上又不可能无限制地增大,它们叉都受粘着力的限制.因此,这牵引力和触动力的大小究竟决定于那些条件?又为什么都受到粘着力的限制?牵引力,制动力和粘着力这三者究竟是什么关系?本文试从力学原理对这些问题作肤浅的分析研究.1牵引力和粘着力无论是蒸气,内燃和电力机车,在牵引运行时,都是由动力装置施加给动轮一个转动力矩,

3、这个转矩使得动轮产生转动.因动轮有重量压于钢轨,轮轨之间又有摩擦状态,因而动轮的转动便与钢轨产生摩擦作用,动轮和钢轨的接触点之间便出现摩擦力.如图1所示,动轮在转矩村作用下,与钢轨接触点的A,欲产生向右的滑动趋势.动轮作用于钢轨的摩擦力是,,,和,是一对作用力和反作用力.这时动轮和钢轨处于相对静止状态,属于静摩擦作用.动轮得到钢轨给予的摩擦力,,也就是动轮得到钢轨给予的支持点.因而动轮在转矩的作用下,欲轮轨接触向前滚动.如果没有这个静摩擦力f,则动轮只能向前运行一由此可知,锕轨给予动轮的静摩擦力f,就是使机车前进的牵引力.又因为轮轨接触点始终处于相对静止状态

4、,同时接触点又时刻在改变,所以动轮处于动态下的瞬时静摩擦状态,其轮轨间的摩擦力为瞬摩擦力.由上面分析可知,机车牵引力是属于静摩擦力.也就是说,这时钢轨给予动轮的静摩擦力起牵引力纳作用.但如在另一种情况下,轮轨之间的静摩擦力则起阻力作用.田3动轮向前壤动示意图4牵引力作用下车轮滑动趋势示意以车辆的车轮为倒,如图4所示.机车的牵引力JF通过车钩转向架作用于车轴.这时车轮在F力作用下有向左的滑动(是平移不是转动)趋势,车轮作用于钢轨的摩擦力,,锕轨作用于车轮的摩擦力,和,仍是一对静摩擦力.车轮在静摩擦力,和牵引力JF作用下,不断改变接触点而向前滚动.如轮轨间没有摩

5、擦力,,则车轮在牵引力F作用下,只能作无摩擦的向前滑动,车轮不会滚动.显然,车辆的车轮往前滚动需要有两个条件,一个是牵引力,一个是静摩擦力.这个静摩擦力,与牵引力方向相反,起阻力作用.因此,欲使机车动轮获得牵引力,需要有三个条件:(1)动轮需要有转动力矩的作用井产生旋转运动;(2)动轮需要有压于钢轨的重量Q,即正压力,或轴重;(3)动轮与钢轨之间需要有摩擦系数三个条件缺一不可.由于有后两个条件,动轮的旋转运动方能使轮轨间产生摩擦力.机车在牵引运行时,动轮处于绕瞬时中心转动的平衡状态,如不考虑其他因素(轴和轴承间的摩擦等),同时机车作等速运动,则可列出动轮的动

6、态平衡式::F?R或f=M/R,式中R为动轮半径.转矩M的大小决定于机车功率.当动轮直径确定后,欲提高机车牵引力就是增加机车功率.增加机车的功率时必须有一个条件,就是动轮和钢轨之间不得有滑动,要始终维持瞬时静摩擦状态t即动轮必须是纯滚动.又因为牵引力是静摩擦力,而静摩擦力有一个极限值,即最大静摩擦力(),_叫=Q-如果机车功率过大,使得动轮转矩产生的力,超过钢轨所能给出的最大静摩擦力,即,(=M/R)>(Q?),则动轮和钢轨之间的静摩擦作用受到破坏,动轮不再是纯滚动而产生滑动摩擦,即动轮空转.这时尽管机车功率很大,但得不到相应的牵gI力,反而造成动轮和

7、钢轨的摩擦伤.由此可见,机车牵引力决定于机车功率,功率大动轮得到的转矩大,牵引力也大.但为了保证动轮的纯滚动,牵引力有一个限制值,即牵引力不会超过轮轨闯的最大静摩擦力.或者说,机兰州铁道学院第14卷车的功率和它所能发出的最大牵引力,受静摩擦条件的限制.上述情况完全是根据力学原理分析的.然而机车动轮在钢轨上实际运行情况,与力学原理中理想的静摩擦状态是不相同的:(1)动轮在钢轨上的滚动,是在不断改变接触点状态下的瞬时静摩擦,也就是动态下的瞬时静摩擦.(2)动轮在钢轨上也不是纯滚动.因受线路状态等影响,动轮在滚动的同时,必定会有纵向和横向的滑动.所以动轮和钢轨之间

8、并不是理想的静摩擦状态,它既有滚动又有滑动,实际上是