機(jī)車牽引力基本概念

1、1、機(jī)車牽引力的定義機(jī)車牽引力是由動(dòng)力傳動(dòng)裝置產(chǎn)生的、與列車運(yùn)行方向相同、驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行并可由司機(jī)根據(jù)需要調(diào)節(jié)的外力。它是由機(jī)車動(dòng)力裝置發(fā)出的內(nèi)力(不同類型機(jī)車的原動(dòng)力裝置不一樣)經(jīng)傳動(dòng)裝置傳遞，通過(guò)輪軌間的粘著而產(chǎn)生的由鋼軌反作用于機(jī)車動(dòng)輪周上的切線力。二、機(jī)車牽引力的分類按照不同條件可以把機(jī)車牽引力作如下分類：1按能量傳遞順序的分類F指示牽引力i:假定原動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃牽引時(shí)就是柴油機(jī))所做的指示功毫無(wú)損失的傳到動(dòng)輪上所得到的機(jī)車牽引力。指示牽引力是個(gè)假想的概念。輪周牽引力F:實(shí)際作用在輪周上的機(jī)車牽引力，F(xiàn)Ft。F車鉤牽引力g:除去機(jī)車阻力的消耗，實(shí)際作用在機(jī)車車鉤上的牽引力。在列車作等速運(yùn)行時(shí)

2、，車鉤牽引力與輪周牽引力有如下關(guān)系F，F(xiàn)-W、g(11)式中W機(jī)車阻力。我國(guó)牽規(guī)規(guī)定，機(jī)車牽引力以輪周牽引力為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，即以輪周牽引力來(lái)衡量和表示機(jī)車牽引力的大小。由于動(dòng)輪直徑的變化會(huì)影響輪周牽引力的大小，牽規(guī)規(guī)定，機(jī)車牽引力按輪箍半磨耗狀態(tài)計(jì)算。不論是設(shè)計(jì)還是試驗(yàn)資料，所提供的輪周牽引力和機(jī)車速度數(shù)據(jù)，必須換算到輪箍半磨耗狀態(tài)。機(jī)車輪箍半磨耗狀態(tài)的動(dòng)輪直徑叫做計(jì)算動(dòng)輪直徑。我國(guó)常速電力機(jī)車的動(dòng)輪直徑原形是1250mm,計(jì)算動(dòng)輪直徑是1200mm；常速內(nèi)燃機(jī)車的動(dòng)輪直徑原形是1050mm,計(jì)算動(dòng)輪直徑是1013mm。動(dòng)力分散式動(dòng)車組的動(dòng)輪直徑與客車輪徑相同，即915mm,計(jì)算動(dòng)輪直徑是880m

3、m。2按能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的限制關(guān)系的分類任何機(jī)車都是把某種能量轉(zhuǎn)化成牽引力所做外機(jī)械功的一種工具。這種能量轉(zhuǎn)換要經(jīng)過(guò)若干互相制約的環(huán)節(jié)。機(jī)車一般都有幾個(gè)能量轉(zhuǎn)換階段，并相應(yīng)地有幾個(gè)變能部分。電力機(jī)車的電能是由牽引變電所供給，可以認(rèn)為它的容量是足夠大的，電力機(jī)車牽引力的發(fā)揮不會(huì)受牽引變電所電能供給者的限制，進(jìn)入機(jī)車的單相交流電經(jīng)過(guò)變壓整流后輸入牽引電動(dòng)機(jī)(交直傳動(dòng)電力機(jī)車)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)閹?dòng)輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功，然后借助于輪軌間的粘著轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)輪周上的牽引力所做的機(jī)械功。因而電力機(jī)車牽引力將要受到牽引電動(dòng)機(jī)和輪軌間粘著這兩個(gè)變能部分工作能力的限制，而內(nèi)燃機(jī)車牽引力則受到柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置和輪軌間粘著的限制。

4、對(duì)應(yīng)這些限制，機(jī)車的牽引力可分為:(1)電力機(jī)車牽引電機(jī)牽引力:受牽引電機(jī)功率限制的輪周牽引力。粘著牽引力：受輪軌間粘著能力限制的輪周牽引力。(2)內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)牽引力：受柴油機(jī)功率限制的輪周牽引力。傳動(dòng)裝置牽引力：受傳動(dòng)裝置能力限制的輪周牽引力。粘著牽引力：受輪軌間粘著能力限制的輪周牽引力。實(shí)際條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)的機(jī)車牽引力是上述這些牽引力中的最小者。三、粘著牽引力輪周上的切線力大于輪軌間的粘著力時(shí)動(dòng)輪就要發(fā)生空轉(zhuǎn)。在不發(fā)生空轉(zhuǎn)的前提條件下,所能實(shí)現(xiàn)的最大輪周牽引力稱為粘著牽引力。其值按下式計(jì)算：F=Pg(kN)(12)FJ式中計(jì)算粘著牽引力，kN；P機(jī)車計(jì)算粘著質(zhì)量，t；J計(jì)算粘著系數(shù)；g重

5、力加速度，g9.81m/s2。三、計(jì)算粘著系數(shù)計(jì)算粘著系數(shù)不同于(小于)理論粘著系數(shù)(輪軌間的靜摩擦系數(shù))，它考慮了機(jī)車軸重和牽引力分配不均、運(yùn)行中軸重增減載、牽引力的波動(dòng)、輪軌間的滑動(dòng)(縱向的和橫向的)等不利因素的影響，并且主要與機(jī)車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、輪軌表面清潔狀況和機(jī)車運(yùn)行速度等因素有關(guān)。影響計(jì)算粘著系數(shù)的因素比較復(fù)雜，不可能用理論方法計(jì)算，只能用專門試驗(yàn)得出的試驗(yàn)公式表達(dá)。試驗(yàn)公式表示在正常粘著條件下計(jì)算粘著系數(shù)和機(jī)車運(yùn)行速度的關(guān)系。粘著條件不好時(shí)可以用撒砂來(lái)改善；采用交流傳動(dòng)以及改進(jìn)機(jī)車走行部結(jié)構(gòu)可以提高粘著系數(shù)；采用徑向轉(zhuǎn)向架可以提高曲線上的粘著系數(shù)；采用防空轉(zhuǎn)裝置可以提高機(jī)車粘著利用程

6、度。我國(guó)牽規(guī)規(guī)定的計(jì)算粘著系數(shù)公式如下：0.24,0.24,12j100,8v(1)國(guó)產(chǎn)各型電力機(jī)車-0.189+8.86j44,v(-0.189+8.86j44,v(2)6K型電力機(jī)車(14)40.28,0.0006v(3)8G型電力機(jī)車j50+6v(15)式中v運(yùn)行速度,km/h。機(jī)車在曲線上運(yùn)行時(shí)，因運(yùn)動(dòng)更不平穩(wěn)，輪軌間的滑動(dòng)加劇等原因，粘著系數(shù)比直線上有所降低，尤其在小半徑曲線上更為明顯，在這種情況下需要對(duì)計(jì)算粘著系數(shù)進(jìn)行修正。三軸轉(zhuǎn)向架電力機(jī)車在曲線半徑R小于600m的線路上運(yùn)行時(shí)，曲線上的計(jì)算粘著系數(shù)r按下式計(jì)算，(0.67+0.00055R)rj(16)2內(nèi)燃機(jī)車5.9，0.24

7、8+-(1)國(guó)產(chǎn)各型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車j75+20v(17)72，0.242+(2)ND5型內(nèi)燃機(jī)車j800+11v(18)內(nèi)燃機(jī)車在曲線半徑R小于550m的線路上運(yùn)行時(shí)，曲線上的計(jì)算粘著系數(shù)r按下式計(jì)算，(0.805+0.000355R)rj(19)上述(13)、(14)、(15)、(17)和(18)式表達(dá)的計(jì)算粘著系數(shù)與速度的關(guān)系見(jiàn)表11。表11各種機(jī)車不同運(yùn)行速度下的計(jì)算粘著系數(shù)v機(jī)型0102030405060國(guó)產(chǎn)各型電力機(jī)車0.3600.3070.2860.2750.2690.2640.2616K型電力機(jī)車0.3900.3530.3270.3090.2940.2830.2748G型電力機(jī)車

8、0.3600.3100.2920.2790.2700.2610.254國(guó)產(chǎn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車0.3270.2690.2600.2570.2550.2530.253nd5型內(nèi)燃機(jī)車0.3320.3210.3130.3060.3000.2950.291從表11可見(jiàn)，隨著運(yùn)行速度的提高，各種機(jī)車的計(jì)算粘著系數(shù)都有所下降。不同類型機(jī)車的計(jì)算粘著系數(shù)有所區(qū)別，主要原因是它們的走行部結(jié)構(gòu)不同。電力機(jī)車中6K型機(jī)車的計(jì)算粘著系數(shù)最高，與它所采用的B0B0B0轉(zhuǎn)向架和低位牽引拉桿等結(jié)構(gòu)有關(guān)。我國(guó)尚缺交流傳動(dòng)機(jī)車計(jì)算粘著系數(shù)的正規(guī)資料，必要時(shí)可參閱國(guó)外資料。四、粘著牽引力曲線將表11中的計(jì)算粘著系數(shù)和機(jī)車計(jì)算粘著質(zhì)

9、量代入（12）式，即可得出各型機(jī)車的粘著牽引力。根據(jù)各型機(jī)車不同速度下的粘著牽引力，可以在坐標(biāo)圖中繪出粘著牽引力與速度的關(guān)系曲線，稱為粘著牽引力曲線，如機(jī)車牽引特性曲線圖中帶陰影的曲線。由于客運(yùn)機(jī)車的粘著牽引力一般要比傳動(dòng)裝置牽引力大許多，機(jī)車牽引力不受粘著牽引力的限制，所以客運(yùn)機(jī)車的牽引特性曲線圖上通常不把粘著牽引力曲線畫出來(lái)。由上述內(nèi)容可以看出：機(jī)車粘著牽引力是機(jī)車牽引力的一個(gè)限制值，牽引電機(jī)牽引力、原動(dòng)機(jī)牽引力是機(jī)車本身所具有的能力，這兩部分牽引力必須很好地配合才能使機(jī)車牽引力發(fā)揮在最佳狀態(tài)。對(duì)電力機(jī)車來(lái)說(shuō)，如牽引電動(dòng)機(jī)能力過(guò)大而超過(guò)粘著牽引力，則牽引電動(dòng)機(jī)功率不能充分發(fā)揮，機(jī)車真正能實(shí)現(xiàn)的牽引力是按粘著牽引力限制值得到的粘著牽引力;反之，如牽引電動(dòng)機(jī)的牽引力小于粘著牽引力，則機(jī)車牽引力受牽引電動(dòng)機(jī)能力的限制，機(jī)車能實(shí)現(xiàn)的牽