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粘着系数

机车动轮不空转时的最大轮周牵引力与粘着重量的比值。机车动轮踏面和钢轨接触面间的摩擦阻力,称为粘着力。

机车牵引车列运行时,动轮作用于钢轨的力在任何情况下至多只能等于而不能大于粘着力,否则动轮就会在钢轨上空转(打滑),使机车牵引力急剧下降甚至消失。在机车不空转条件下,根据粘着系数确定的机车牵引力,称为粘着牵引力。机车粘着重量是机车所有动轮作用于钢轨的垂直重量之和。粘着系数μ、粘着重量Pμ和粘着牵引力Fμ的关系如下:

Fμ=Pμμ

一定类型的机车具有的设计粘着重量是固定值。机车的粘着重量确定后,就由粘着系数决定粘着牵引力,从而决定与之匹配的原动机功率。

粘着系数是机车动轮和钢轨接触点上的静摩擦系数,即相对速度趋于零时的滑动摩擦系数。它同许多因素有关,主要的有:

机车原动机传给动轮的力越是均衡、稳定,粘着系数就越大。如电力机车和电力传动柴油机车,每个牵引电动机的特性相同,分配的电流相等,粘着系数就大。蒸汽机车动轮上的曲拐销处于轴心上下垂直位置时,动轮的扭矩最大;处于轴心前后水平位置时,扭矩最小。左右侧曲拐销相隔90度,在动轮旋转一周中两侧曲拐销受力之和呈波形变化,所以蒸汽机车的粘着系数小于电力机车和柴油机车。

表面越是平整、干燥,粘着系数就越大。如果表面不平、潮湿或有霜、雪、冰、水、油垢等,则粘着系数降低。向动轮和钢轨间撒以小颗粒的干砂,可以增大摩擦力、提高粘着系数。

各动轮的直径越一致,装配越准确,粘着系数就越大。蒸汽机车各动轮的直径不同,或者动轮轴与钢轨平面的投影不成直角,都会使动轮在滚动中带有空转,降低粘着系数。

粘着系数随机车运行速度的提高而降低。机车在运行中,会产生冲击、振动和蛇形运动,动轮在钢轨上会发生纵向滑动和横向滑动。而且钢轨表面不平整,运行速度越高,这些现象越严重,轴重转移也越大,重量减少的动轮会发生空转,全机车的粘着系数会减小。

曲线半径越小,粘着系数越低。机车在小半径曲线线路上运行,受离心力和向心力的影响,动轮在钢轨上产生横向滑动。此外,动轮踏面有一定斜度(内方直径大,外方直径小),在小半径曲线线路上,由于外轨有超高,当机车速度不够高而偏靠内轨,则同一轴上左右两动轮以直径不同的滚动圆滚动,还有内外轨长度不同,造成一侧动轮在滚动中带有空转,横向滑动和空转都降低粘着系数。通常用对比试验的方法求出粘着系数的降低率。

粘着系数由专门试验确定,其计算公式一般归纳为与机车运行速度V成反比的形式。 式中ABCD是根据不同机车类型的专门试验结果确定的系数。试验结果证明:粘着系数受随机因素的影响,试验点的离散度较大,但粘着系数的图形基本上是一条随运行速度提高而降低的带状面,称为带状粘着区,通常采用这个粘着区的平均值作为计算标准,所以把它称为计算粘着系数。为了简化计算,不论运行速度高低,机车的计算粘着系数按机车类型不同,采用固定数值,如1/3或1/4等。


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