牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析

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1、牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析牽引力,制動(dòng)力的粘著力淺析D一第14卷第a期1995年g月蘭州鐵道學(xué)院JOURNALOFLANZHOURAILWAYIHSTITVo】.14No.3pt.1995牽引力,制動(dòng)力和粘著力淺析吳祿保(南京鐵路運(yùn)輸學(xué)校,南京g10037)20//f),摘要本文根據(jù)力學(xué)原理分析了牽引力和制動(dòng)力產(chǎn)生的機(jī)理以及兩者與粘著力.的關(guān)_親,得出牽引力和制動(dòng)力的相同與不同之處,并提出應(yīng)試驗(yàn)研究”計(jì)算

2、最大制動(dòng)力的粘著系數(shù)吡霹套式”?U2703}5赫譬√分類(lèi)號(hào)..’u機(jī)車(chē)牽引力,列車(chē)翩動(dòng)力在鐵路技術(shù)中常會(huì)遇到.如研究機(jī)車(chē)的牽引重量,就必定要涉及到機(jī)車(chē)牽引力;研究列車(chē)的制動(dòng)距離也要涉及到列車(chē)制動(dòng)力.雖然從我們主觀愿望上希望機(jī)車(chē)牽引力大,列車(chē)翩動(dòng)力大,但客觀上又不可能無(wú)限制地增大,它們叉都受粘著力的限制.因此,這牽引力和觸動(dòng)力的大小究竟決定于那些條件?又為什么都受到粘著力的限制?牽引力,制動(dòng)力和粘著力這三者究竟是什么關(guān)系?本文試從力學(xué)原理對(duì)這些問(wèn)題作膚淺的分析研究.1牽引力和粘著力無(wú)論是蒸氣,內(nèi)燃和電力機(jī)車(chē),在牽引運(yùn)行時(shí),都是由動(dòng)力裝置施加給動(dòng)輪一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,

3、這個(gè)轉(zhuǎn)矩使得動(dòng)輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng).因動(dòng)輪有重量壓于鋼軌,輪軌之間又有摩擦狀態(tài),因而動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)便與鋼軌產(chǎn)生摩擦作用,動(dòng)輪和鋼軌的接觸點(diǎn)之間便出現(xiàn)摩擦力.如圖1所示,動(dòng)輪在轉(zhuǎn)矩村作用下,與鋼軌接觸點(diǎn)的A,欲產(chǎn)生向右的滑動(dòng)趨勢(shì).動(dòng)輪作用于鋼軌的摩擦力是,,,和,是一對(duì)作用力和反作用力.這時(shí)動(dòng)輪和鋼軌處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),屬于靜摩擦作用.動(dòng)輪得到鋼軌給予的摩擦力,,也就是動(dòng)輪得到鋼軌給予的支持點(diǎn).因而動(dòng)輪在轉(zhuǎn)矩的作用下,欲輪軌接觸向前滾動(dòng).如果沒(méi)有這個(gè)靜摩擦力f,則動(dòng)輪只能向前運(yùn)行一由此可知,錒軌給予動(dòng)輪的靜摩擦力f,就是使機(jī)車(chē)前進(jìn)的牽引力.又因?yàn)檩嗆壗佑|點(diǎn)始終處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)

4、,同時(shí)接觸點(diǎn)又時(shí)刻在改變,所以動(dòng)輪處于動(dòng)態(tài)下的瞬時(shí)靜摩擦狀態(tài),其輪軌間的摩擦力為瞬摩擦力.由上面分析可知,機(jī)車(chē)牽引力是屬于靜摩擦力.也就是說(shuō),這時(shí)鋼軌給予動(dòng)輪的靜摩擦力起牽引力納作用.但如在另一種情況下,輪軌之間的靜摩擦力則起阻力作用.田3動(dòng)輪向前壤動(dòng)示意圖4牽引力作用下車(chē)輪滑動(dòng)趨勢(shì)示意以車(chē)輛的車(chē)輪為倒,如圖4所示.機(jī)車(chē)的牽引力JF通過(guò)車(chē)鉤轉(zhuǎn)向架作用于車(chē)軸.這時(shí)車(chē)輪在F力作用下有向左的滑動(dòng)(是平移不是轉(zhuǎn)動(dòng))趨勢(shì),車(chē)輪作用于鋼軌的摩擦力,,錒軌作用于車(chē)輪的摩擦力,和,仍是一對(duì)靜摩擦力.車(chē)輪在靜摩擦力,和牽引力JF作用下,不斷改變接觸點(diǎn)而向前滾動(dòng).如輪軌間沒(méi)有摩

5、擦力,,則車(chē)輪在牽引力F作用下,只能作無(wú)摩擦的向前滑動(dòng),車(chē)輪不會(huì)滾動(dòng).顯然,車(chē)輛的車(chē)輪往前滾動(dòng)需要有兩個(gè)條件,一個(gè)是牽引力,一個(gè)是靜摩擦力.這個(gè)靜摩擦力,與牽引力方向相反,起阻力作用.因此,欲使機(jī)車(chē)動(dòng)輪獲得牽引力,需要有三個(gè)條件:(1)動(dòng)輪需要有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用井產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);(2)動(dòng)輪需要有壓于鋼軌的重量Q,即正壓力,或軸重;(3)動(dòng)輪與鋼軌之間需要有摩擦系數(shù)三個(gè)條件缺一不可.由于有后兩個(gè)條件,動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方能使輪軌間產(chǎn)生摩擦力.機(jī)車(chē)在牽引運(yùn)行時(shí),動(dòng)輪處于繞瞬時(shí)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡狀態(tài),如不考慮其他因素(軸和軸承間的摩擦等),同時(shí)機(jī)車(chē)作等速運(yùn)動(dòng),則可列出動(dòng)輪的動(dòng)

6、態(tài)平衡式::F?R或f=M/R,式中R為動(dòng)輪半徑.轉(zhuǎn)矩M的大小決定于機(jī)車(chē)功率.當(dāng)動(dòng)輪直徑確定后,欲提高機(jī)車(chē)牽引力就是增加機(jī)車(chē)功率.增加機(jī)車(chē)的功率時(shí)必須有一個(gè)條件,就是動(dòng)輪和鋼軌之間不得有滑動(dòng),要始終維持瞬時(shí)靜摩擦狀態(tài)t即動(dòng)輪必須是純滾動(dòng).又因?yàn)闋恳κ庆o摩擦力,而靜摩擦力有一個(gè)極限值,即最大靜摩擦力(),_叫=Q-如果機(jī)車(chē)功率過(guò)大,使得動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的力,超過(guò)鋼軌所能給出的最大靜摩擦力,即,(=M/R)>(Q?),則動(dòng)輪和鋼軌之間的靜摩擦作用受到破壞,動(dòng)輪不再是純滾動(dòng)而產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦,即動(dòng)輪空轉(zhuǎn).這時(shí)盡管機(jī)車(chē)功率很大,但得不到相應(yīng)的牽gI力,反而造成動(dòng)輪和

7、鋼軌的摩擦傷.由此可見(jiàn),機(jī)車(chē)牽引力決定于機(jī)車(chē)功率,功率大動(dòng)輪得到的轉(zhuǎn)矩大,牽引力也大.但為了保證動(dòng)輪的純滾動(dòng),牽引力有一個(gè)限制值,即牽引力不會(huì)超過(guò)輪軌闖的最大靜摩擦力.或者說(shuō),機(jī)蘭州鐵道學(xué)院第14卷車(chē)的功率和它所能發(fā)出的最大牽引力,受靜摩擦條件的限制.上述情況完全是根據(jù)力學(xué)原理分析的.然而機(jī)車(chē)動(dòng)輪在鋼軌上實(shí)際運(yùn)行情況,與力學(xué)原理中理想的靜摩擦狀態(tài)是不相同的:(1)動(dòng)輪在鋼軌上的滾動(dòng),是在不斷改變接觸點(diǎn)狀態(tài)下的瞬時(shí)靜摩擦,也就是動(dòng)態(tài)下的瞬時(shí)靜摩擦.(2)動(dòng)輪在鋼軌上也不是純滾動(dòng).因受線(xiàn)路狀態(tài)等影響,動(dòng)輪在滾動(dòng)的同時(shí),必定會(huì)有縱向和橫向的滑動(dòng).所以動(dòng)輪和鋼軌之間

8、并不是理想的靜摩擦狀態(tài),它既有滾動(dòng)又有滑動(dòng),實(shí)際上是