Электрический тормоз локомотива

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к электрическим тормозам локомотивов и может быть использовано на рельсовых транспортных средствах. Устройство состоит из тяговых электродвигателей, которые механически связаны с колесными парами, установленными на рельсах, и работают в генераторном режиме, преобразуя механическую энергию движущегося поезда в электрическую энергию, содержащих якоря и независимые обмотки возбуждения. При этом якоря тяговых электродвигателей имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами, а независимые обмотки возбуждения соединены последовательно и подключены к источнику питания, который путем изменения тока независимых обмоток возбуждения обеспечивает регулирование тормозной силы локомотива. В электрическом тормозе к якорям тяговых электродвигателей последовательно с тормозными резисторами через скользящие контакты подключены колесные пары. В результате образуется участок электрической цепи для прохождения тормозного тока якорей по колесным парам и рельсам, что позволяет воздействовать электрическим током на зоны их контакта. Технический результат заключается в повышении коэффициента сцепления колесных пар с рельсами и тормозной силы локомотива. 3 ил.

Реферат

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и непосредственно касается электрических тормозов локомотивов.

Известен электрический тормоз локомотива [1, 2], состоящий из тяговых электродвигателей, которые механически связаны с колесными парами, установленными на рельсах, и работают в генераторном режиме, преобразуя механическую энергию движущегося поезда в электрическую энергию, содержащих якоря и независимые обмотки возбуждения. При этом якоря тяговых электродвигателей имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами, что обеспечивает гашение электрической энергии и создание тормозного момента двигателей. Независимые обмотки возбуждения соединены последовательно и подключены к источнику питания, который путем изменения тока независимых обмоток возбуждения обеспечивает регулирование тормозной силы локомотива.

К недостаткам указанного технического решения относится невозможность существенного повышения тормозной силы локомотива из-за ограниченного значения коэффициента сцепления колесных пар с рельсами.

Техническим результатом изобретения является повышение тормозной силы локомотива путем увеличения коэффициента сцепления колесных пар с рельсами внешним воздействием на зоны их контакта электрическим током.

Технический результат достигается тем, что электрический тормоз состоит из тяговых электродвигателей, которые механически связаны с колесными парами, установленными на рельсах, и работают в генераторном режиме, преобразуя механическую энергию движущегося поезда в электрическую энергию, содержащих якоря и независимые обмотки возбуждения. Якоря тяговых электродвигателей имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами, что обеспечивает гашение электрической энергии и создание тормозного момента двигателей, а независимые обмотки возбуждения соединены последовательно и подключены к источнику питания, который путем изменения тока независимых обмоток возбуждения обеспечивает регулирование тормозной силы локомотива. При этом к якорям тяговых электродвигателей последовательно с тормозными резисторами через скользящие контакты подключены колесные пары, образующие вместе с рельсами участок электрической цепи для прохождения тормозного тока якорей. Колесные пары и скользящие контакты снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции локомотива.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Электрический тормоз состоит (фиг.1) из тяговых электродвигателей 1, которые механически связаны с колесными парами 2, установленными на рельсах 3, содержащих якоря 4 и независимые обмотки возбуждения 5. Якоря 4 тяговых электродвигателей имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами 6, а независимые обмотки возбуждения 5 соединены последовательно и подключены к источнику питания 7.

Колесные пары 2 подключены к якорям 4 тяговых электродвигателей 1 последовательно с тормозными резисторами 6 через скользящие контакты 8.

Для упрощения на фиг.1 приведена схема электрического тормоза с двумя колесными парами. При большем числе колесных пар схема не имеет принципиальных отличий.

В целях обеспечения необходимых защитных функций и прохождения полного тока якорей тяговых электродвигателей через контакты колес с рельсами колесные пары изолированы от других элементов конструкции локомотива, например (фиг.2), прокладками 1, установленными между буксами 2 и рамой тележки, прокладками 3 - между корпусом 4 тягового электродвигателя и рамой тележки и выполненными из электроизоляционного материала. В качестве скользящих контактов можно использовать (фиг.2) вкладыши 5 опорно-осевых подшипников, имеющих собственную электроизоляцию 6 от корпуса 4 тягового электродвигателя.

Электрический тормоз работает следующим образом.

Тяговые электродвигатели 1 (фиг.1) работают в генераторном режиме по схеме с независимым возбуждением, получая через механическую связь (тяговые редукторы) механическую энергию движущегося поезда от колесных пар 2, установленных на рельсах 3, и преобразуя ее в электрическую энергию. При этом якоря 4 тяговых электродвигателей 1 имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами 6, что вызывает прохождение по резисторам тормозного тока якорей I и, как следствие, гашение выработанной двигателями 1 электрической энергии. Одновременно тормозной ток I участвует в создании тормозного момента тяговых электродвигателей 1, передаваемого далее через механическую связь колесным парам 2. Независимые обмотки возбуждения 5 двигателей 1 соединены последовательно и подключены к источнику питания 7, в качестве которого на локомотивах используется тяговый генератор [1] или полупроводниковый преобразователь [2]. Путем изменения тока Iв независимых обмоток возбуждения 5 источник питания 1 обеспечивает регулирование тормозной силы локомотива, которая формируется в зоне контакта колесных пар 2 и рельсов 3. Предельное значение тормозной силы В определяется [1, 2] суммарной нагрузкой от колесных пар локомотива на рельсы G и коэффициентом сцепления ψ колеса и рельса, зависящим от скорости движения и состояния контактирующих поверхностей и достигающим максимального значения ψ≈0,20:

В=ψG.

Поэтому для определенной конструкции локомотива при существующем ограничении нагрузки от колесной пары на рельсы нельзя значительно повысить тормозную силу локомотива без внешнего воздействия на зоны контакта колес с рельсами, увеличивающего коэффициент сцепления ψ.

Известно [3], что коэффициент сцепления колеса и рельса зависит от плотности тока в пятне их контакта и может быть повышен до значений 0,5 и более. Для реализации указанного эффекта к якорям 4 тяговых электродвигателей 1 последовательно с тормозными резисторами 6 через скользящие контакты 8 подключены колесные пары 2, образующие вместе с рельсами 3 участок электрической цепи для прохождения тормозного тока якорей I. В зависимости от силы тока I и площади контакта колесных пар и рельсов, определяющих плотность тока в пятне контакта, обеспечивается соответствующее увеличение коэффициента сцепления колеса и рельса и, следовательно, тормозной силы локомотива.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что в электрическом тормозе к якорям тяговых электродвигателей последовательно с тормозными резисторами через скользящие контакты подключены колесные пары. При этом образуется участок электрической цепи для прохождения тормозного тока якорей по колесным парам и рельсам, что позволяет воздействовать электрическим током на зоны их контакта и таким образом повысить коэффициент сцепления колесных пар и рельсов и, следовательно, тормозную силу локомотива.

С целью определения влияния электрического тока на коэффициент сцепления колеса с рельсом были проведены исследования на специально разработанной экспериментальной установке, содержащей модели колеса и рельса, устройство для фиксации силы реакции рельса на колесо В и источник постоянного тока, подключенный электрическими проводами к моделям. На фиг.3 приведена характерная осциллограмма исследуемого процесса, где моменту включения тока соответствует точка С.

Результаты исследований показали, что для испытываемых моделей колеса и рельса при прохождении тока в зоне их контакта возможно повышение коэффициента сцепления и, соответственно, тормозной силы более чем в два раза.

Источники информации

1. Электропередачи тепловозов на переменно-постоянном токе / Колесник И.К., Кузнецов Т.Ф., Липовка В.И. и др. - М.: Транспорт, 1978. - 149 с. С.116-121.

2. Осипов С.И. и др. Основы локомотивной тяги / С.И.Осипов., К.А.Миронов, В.И.Ревич. - М.: Транспорт, 1979. - 440 с. С.142, 162, 166.

3. Ткаченко В.П. Кинематическое сопротивление движению рельсовых экипажей / Монография. - Луганск: Издательство Восточно-украинского государственного университета, 1996. - 200 с. С.78-79.

Электрический тормоз локомотива, состоящий из тяговых электродвигателей, которые механически связаны с колесными парами, установленными на рельсах, и работают в генераторном режиме, преобразуя механическую энергию движущегося поезда в электрическую энергию, и содержащих якоря и независимые обмотки возбуждения, якоря тяговых электродвигателей имеют прямое электрическое соединение с тормозными резисторами, что обеспечивает гашение электрической энергии и создание тормозного момента двигателей, а независимые обмотки возбуждения соединены последовательно и подключены к источнику питания, который путем изменения тока независимых обмоток возбуждения обеспечивает регулирование тормозной силы локомотива, отличающийся тем, что к якорям тяговых электродвигателей последовательно с тормозными резисторами через скользящие контакты подключены колесные пары, образующие вместе с рельсами участок электрической цепи для прохождения тормозного тока якорей, при этом колесные пары и скользящие контакты снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции локомотива.