機(jī)車車輛基礎(chǔ)知識(shí)
車體的重量通過由橡膠和鋼板復(fù)合而成的二系緩沖裝置作用在轉(zhuǎn)向架上,轉(zhuǎn)向架再通過與輪對(duì)軸之間的一系緩沖裝置(彈簧),將重量傳遞到鋼軌上。一根軸的兩個(gè)車輪壓在鋼軌上的重量稱為軸重。


轉(zhuǎn)向架上的兩個(gè)電機(jī)在變流器的控制下,以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn), 并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T。電機(jī)與輪對(duì)之間通過齒輪實(shí)現(xiàn)力的傳遞,輪對(duì)軸上的大齒輪與電機(jī)軸上的小齒輪的直徑的比值是一個(gè)固定值,稱為傳動(dòng)比。
大齒輪與輪對(duì)軸是緊配合的,因此它得到的轉(zhuǎn)矩會(huì)傳遞到輪軌的作用點(diǎn)上,并在該點(diǎn)處形成對(duì)鋼軌的推力。鋼軌對(duì)輪對(duì)產(chǎn)生大小相等、方向相反的力f,稱為輪周牽引力。
?動(dòng)輪與鋼軌接觸處,由于正壓力而出現(xiàn)的保持輪軌接觸處相對(duì)靜止、而不相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為“黏著”。
?f本質(zhì)上是由輪軌之間的“黏著” 機(jī)制產(chǎn)生的,叫做黏著牽引力,黏著力與車輪與鋼軌之間的垂直載荷值比,稱為黏著系數(shù)。
?在動(dòng)輪正壓力的作用下,輪軌接觸處產(chǎn)生彈性變形,形成橢圓形的接觸面。從微觀上看,兩接觸面是粗糙不平的。由于切向力的作用,動(dòng)輪在鋼軌上滾動(dòng)時(shí),車輪和鋼軌的粗糙接觸面產(chǎn)生新彈性變形,接觸面間出現(xiàn)微量滑動(dòng),即所謂“蠕滑”。

??由于蠕滑的存在,動(dòng)輪的滾動(dòng)圓周速度將比其前進(jìn)速度高,用蠕滑率表示蠕滑的大小。

?牽引時(shí),如果電機(jī)的轉(zhuǎn)矩過大,有可能大于輪軌接觸條件所能提供的最大黏著力fmax,此時(shí)輪軌之間將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象,稱為空轉(zhuǎn);
?在制動(dòng)時(shí),我們把黏著失去的現(xiàn)象稱為滑行 ;
空轉(zhuǎn)及滑行的危害:
?空轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí),牽引力急劇下降,容易造成坡停和運(yùn)緩;
?空轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí),輪軌劇烈摩擦發(fā)熱,甚至造成輪箍松弛;
?牽引電機(jī)高速旋轉(zhuǎn),造成電機(jī)及齒輪箱損壞。
?空轉(zhuǎn)和滑行將造成動(dòng)輪和鋼軌的擦傷。? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?嚴(yán)重空轉(zhuǎn)的后果
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影響?zhàn)ぶ禂?shù)的設(shè)計(jì)因素:
軸重的影響
輪對(duì)和鋼軌材值的影響
輪軌間的摩擦系數(shù)
機(jī)車走行部的動(dòng)力學(xué)性能

列車運(yùn)行中主要影響?zhàn)ぶ禂?shù)的被動(dòng)因素:
??環(huán)境因素
主要指氣候和鋼軌表面污染的影響;
??運(yùn)用因素
駕駛?cè)藛T的操作方法、
速度、加速度、線路的特性等
黏著系數(shù)μ并不是輪軌間傳力關(guān)系的表述,只是客觀上輪軌間所能傳遞的牽引力大小的表征,任何引起牽引力變化的現(xiàn)象都可以表示為黏著系數(shù)μ的變化,所以黏著系數(shù)μ是電力牽引控制系統(tǒng)的一個(gè)重要參量 。
電牽引系統(tǒng)的根本目的是通過牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生使列車前進(jìn)的動(dòng)力,即牽引力,而牽引力的產(chǎn)生則取決于輪軌間的接觸傳力機(jī)制 ;
?電牽引系統(tǒng)與提高車輛的粘著系數(shù)μmax無關(guān),但與實(shí)際應(yīng)用黏著系數(shù)μp有關(guān)。電牽引系統(tǒng)通過控制手段可以提高應(yīng)用黏著系數(shù),提高列車的牽引力。
?使動(dòng)輪對(duì)在各種不同的條件下都能充分發(fā)揮牽引力,即充分利用黏著 ;
能在工作點(diǎn)失去之后盡可能快地重新確定新的穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn) ;
??輪周牽引力f首先傳遞到固定輪對(duì)的框架——轉(zhuǎn)向架上,?再由轉(zhuǎn)向架與車體之間的中央支承及牽引桿,將牽引力傳遞到車體上,最后通過車體上的車鉤裝置將牽引力傳遞到車輛上。

?上述從電機(jī)軸開始,直到輪軌作用點(diǎn)為止,力的傳遞途徑上的部件都是剛性的,如果忽略傳遞過程中的損耗,可知:
① 輪周牽引力f與電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T成正比;
② 列車的運(yùn)行速度v與電機(jī)的轉(zhuǎn)速n成正比;
③ 列車的功率與所有電機(jī)的功率之和相等,即P= Fv=∑niTi。
?牽引力F與速度v之間的關(guān)系,即 F=f(v),稱為機(jī)車車輛的牽引特性。牽引力F隨速度v變化的規(guī)律通常用F-v平面上的曲線表示,稱為牽引特性曲線。
?電制動(dòng)力B與速度v之間的關(guān)系,即 B=f(v),稱為機(jī)
車車輛的制動(dòng)特性。制動(dòng)力B隨速度v變化的規(guī)律通常用B-v平面上的曲線表示,稱為制動(dòng)特性曲線。


縱坐標(biāo)FB
?理想的牽引制動(dòng)特性曲線通常由恒牽引力控制區(qū)和恒功率控制區(qū)兩部分構(gòu)成。
恒功率控制區(qū):當(dāng)列車功率上升到額定功率,或某一功率給定值時(shí),不再希望它進(jìn)一步上升,以免傳動(dòng)系統(tǒng)過熱,?此時(shí)一般希望列車以恒定的功率運(yùn)行,以充分利用設(shè)備容量并提高列車的運(yùn)行效率。
?恒牽引力控制區(qū):在列車的起動(dòng)階段,一般希望列車有較大的牽引力,盡快加速以減小起動(dòng)過程的時(shí)間,同時(shí)為了保證起動(dòng)過程的平穩(wěn),此階段通常采取恒牽引力的控制策略。由于牽引力恒定,所以列車的功率P會(huì)隨速度線性上升。
?機(jī)車車輛的牽引制動(dòng)特性曲線由四條限制線確定,從左到右依次為電機(jī)最大電流限制、輪軌粘著限制、最大功率限制、最高構(gòu)造速度限制。在這四段線組成區(qū)域內(nèi)的任意一點(diǎn),列車的牽引特性原則上都是可以通過的,但列車的牽引特性一般按特定的規(guī)律設(shè)計(jì),例如恒牽引力、恒功率、恒速控制。
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牽引特性控制方式:恒牽引力、準(zhǔn)恒速特性控制
??恒功率區(qū):在高速區(qū),列車以恒功率實(shí)施電制動(dòng),所以列車的功率P保持不變,速度降低。
??恒制動(dòng)力區(qū): 進(jìn)入恒制動(dòng)力區(qū)后,列車以恒制動(dòng)力實(shí)施電制動(dòng),所以列車的功率P線性下降,速度降低。
進(jìn)入低速區(qū)后,由于電機(jī)在低速時(shí)勵(lì)磁不足,故電制動(dòng)力無法使列車致停,電制動(dòng)力迅速減弱為零,此時(shí)用空氣制動(dòng)補(bǔ)足列車制動(dòng)力,直至列車停車