Мероприятия по повышению использования сцепной массы.

Эти мероприятия проводят в двух направлениях:

1. Увеличение силы сцепления колес с рельсами – совершенствование ЭПС.

2. Улучшение использование силы сцепления – условия эксплуатации.

Начнем с условий эксплуатации. Наиболее простым и распространенным способом является подача песка в зону контакта колеса и рельса. Подачу песка необходимо производить небольшими порциями, чтобы не произошло заметного увеличения сопротивления движению. При этом размер зерен песка не должен превышать 2 мм. Наиболее экономичное и эффективное использование этого способа достигается при автоматической подаче песка. До скорости 10 км/ч на мокрых рельсах при подаче песка коэффициент сцепления увеличивается на 70–75%. По мере роста скорости эффект использования песка снижается. Следует отметить, что важно подавать песок в начале процесса боксования, т.к. ликвидация развившегося процесса боксования может привести к повреждению ТД. Основной недостаток способа – сильное загрязнение пути и оборудования ЭПС песком.

Кроме песка испытывались и другие средства:

– нанесения на головку рельса равномерного слоя этиловых соединений (при обилии воды на рельсах эффекта не дает);

– механическая очистка (обдув) рельса – улучшает состояние поверхностей катания. Дает эффект до скорости 20 км/ч;

– электроискровая или плазменная обработка поверхностей катания колеса и рельса – дает значительное увеличение коэффициента сцепления, но резко повышает износ колеса и рельса;

– подача в зону контакта воды под большим давлением – дает некоторое увеличение коэффициента сцепления, но неприменимо зимой.

Еще одним способом увеличения использования сцепной массы является применение противоразгрузочных устройств. На электровозах с унифицированным кузовом (ВЛ10, ВЛ80) к раме кузова крепится пневмоцилиндр, шток которого посредством рычага воздействует на раму тележки. Возможно применение электромагнитных догружателей.

При передаче вращающего момента от ТД на колесную пару, в зависимости от расположения ТД по отношению к направлению движения (перед осью колесной пары или после), возникает сила, которая разгружает или догружает колесную пару. Для компенсации этого эффекта устанавливают связи тележки с рамой кузова в виде наклонных тяг (ВЛ85, ВЛ65, ЭП1). Угол наклона тяг выбирают таким образом, чтобы продолжение их геометрических осей пересекались с плоскостью поверхности рельсов в точке, через которую проходит вертикальная ось симметрии тележки. Это эквивалентно расположению точки передачи силы тяги на уровне головки рельса и не вызывает перераспределения вертикальных сил между отдельными колесными парами.

С целью предотвращения боксования возможно применение уравнительных соединений между параллельно включенными группами ТД (электрическое спаривание осей), которые по исполнению могут быть нескольких типов:

- с уравнительным резистором (увеличиваются потери электроэнергии);

- с уравнительным контактором (не увеличивает потери и повышает эффект выравнивания);

- полупроводниковые (позволяют произвести точную настройку порога срабатывания).

Выбор схемы уравнительных соединений зависит от схемы соединения ТД и общей компоновки схемы силовых цепей электровоза.

Рассмотрим процессы, происходящие в схеме с уравнительным соединением. Предположим, что до начала процесса боксования ЭДС обоих ТД были равны (Е₁ = Е₂). В случае развития процесса боксования, например у колесной пары ТД1, его ЭДС будет увеличиваться за счет увеличения скорости вращения. При этом возникнет уравнительный ток, который будет направлен навстречу тяговому току ТД1 и сонаправлен с тяговым током ТД2. Этот ток вызовет снижение силы тяги ТД1 и увеличение силы тяги ТД2. Вывод: уравнительное соединение позволяет разгрузить боксующий ТД, оно же догружает ТД, спаренный с боксующим, что чревато срывом последнего в боксование.

Кроме уравнительных соединений используются устройства, снижающие силу тяги боксующего ТД. Это может достигаться путем шунтирования якоря боксующего ТД (у ТД последовательного возбуждения), либо снижением магнитного потока у ТД независимого или смешанного возбуждения.

Для увеличения нагрузки на колесную пару возможно использование добалластировки (ВЛ10 ^У). Этот способ усугубляет статическую неравномерность распределения сцепной массы. Кроме этого увеличивается лишь средняя сила сцепления, а, как известно, средняя сила сцепления является математическим ожиданием силы сцепления, величина которой имеет разброс до 50% на практике. Т.е., например, для восьмиосного электровоза (ВЛ10), увеличение статической сцепной массы на 12 т дает увеличение сцепной массы на 3 т (25%), а 9 т – являются "мертвым" грузом, лишь разбивая пути, искусственные сооружения и увеличивающие расходы электроэнергии на тягу.