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粘着係數

鎖定
粘着係數是指有關計算機車粘着牽引力的係數,指機車粘着牽引力與機車粘着重量之比。由於機車輪周牽引力為機車動輪與鋼軌間的靜摩擦力,因而粘着係數實質上屬於動輪與鋼軌間的最大靜摩擦係數。但兩者之間又不完全相同,因機車振動、輪對蛇行運動、輪對與軌兩非點接觸和各動輪輪徑的差異等原因,輪軌間實際上存在着微小滑動。影響粘着係數的因素很多,如機車類型、軸重、軸重轉移、輪箍與鋼軌的材料以及它們的表面狀態等。粘着係數的變化範圍相當大,在乾燥清潔的鋼軌面上撒上一薄層細砂,牯着係數可高達0.6,而軌面不清潔且潮濕時,粘着係數僅0.15,甚至更小。粘着係數數值通過大量試驗來確定。 [1] 
中文名
粘着係數
外文名
Adhesion coefficient
定    義
踏面和鋼軌接觸面間的摩擦阻力
實    質
最大輪周牽引力與粘着重量的比值

粘着係數簡介

機車牽引車列運行時,動輪作用於鋼軌的力在任何情況下至多隻能等於而不能大於粘着力,否則動輪就會在鋼軌上空轉(打滑),使機車牽引力急劇下降甚至消失。在機車不空轉條件下,根據粘着係數確定的機車牽引力,稱為粘着牽引力。機車粘着重量是機車所有動輪作用於鋼軌的垂直重量之和 [2] 

粘着係數關係式

粘着係數μ、粘着重量和粘着牽引力的關係如下: [3] 
=·μ [3] 
一定類型的機車具有的設計粘着重量是固定值。機車的粘着重量確定後,就由粘着係數決定粘着牽引力,從而決定與之匹配的原動機功率。 [3] 

粘着係數產生因素

粘着係數是機車動輪和鋼軌接觸點上的靜摩擦係數,即相對速度趨於零時的滑動摩擦係數。它同許多因素有關,主要的有: [4] 

粘着係數動輪受力狀態

機車原動機傳給動輪的力越是均衡、穩定,粘着係數就越大。如電力機車和電力傳動柴油機車,每個牽引電動機的特性相同,分配的電流相等,粘着係數就大。蒸汽機車動輪上的曲拐銷處於軸心上下垂直位置時,動輪的扭矩最大;處於軸心前後水平位置時,扭矩最小。左右側曲拐銷相隔90度,在動輪旋轉一週中兩側曲拐銷受力之和呈波形變化,所以蒸汽機車的粘着係數小於電力機車和柴油機車。 [4] 

粘着係數動輪踏面和鋼軌表面的狀態

表面越是平整、乾燥,粘着係數就越大。如果表面不平、潮濕或有霜、雪、冰、水、油垢等,則粘着係數降低。向動輪和鋼軌間撒以小顆粒的幹砂,可以增大摩擦力、提高粘着係數。 [4] 

粘着係數動輪直徑和裝配

各動輪的直徑越一致,裝配越準確,粘着係數就越大。蒸汽機車各動輪的直徑不同,或者動輪軸與鋼軌平面的投影不成直角,都會使動輪在滾動中帶有空轉,降低粘着係數。 [4] 

粘着係數機車運行速度

粘着係數隨機車運行速度的提高而降低。機車在運行中,會產生衝擊、振動和蛇形運動,動輪在鋼軌上會發生縱向滑動和橫向滑動。而且鋼軌表面不平整,運行速度越高,這些現象越嚴重,軸重轉移也越大,重量減少的動輪會發生空轉,全機車的粘着係數會減小。 [4] 

粘着係數線路的曲線半徑

曲線半徑越小,粘着係數越低。機車在小半徑曲線線路上運行,受離心力和向心力的影響,動輪在鋼軌上產生橫向滑動。此外,動輪踏面有一定斜度(內方直徑大,外方直徑小),在小半徑曲線線路上,由於外軌有超高,當機車速度不夠高而偏靠內軌,則同一軸上左右兩動輪以直徑不同的滾動圓滾動,還有內外軌長度不同,造成一側動輪在滾動中帶有空轉,橫向滑動和空轉都降低粘着係數。通常用對比試驗的方法求出粘着係數的降低率。 [4] 

粘着係數係數固定

粘着係數由專門試驗確定,其計算公式一般歸納為與機車運行速度V成反比的形式。 根據不同機車類型的專門試驗結果確定的係數。試驗結果證明:粘着係數受隨機因素的影響,試驗點的離散度較大,但粘着係數的圖形基本上是一條隨運行速度提高而降低的帶狀面,稱為帶狀粘着區,通常採用這個粘着區的平均值作為計算標準,所以把它稱為計算粘着係數。為了簡化計算,不論運行速度高低,機車的計算粘着係數按機車類型不同,採用固定數值,如1/3或1/4等 [5] 

粘着係數應用示例

雨雪天氣的粘着係數對機車安全性能有影響; [5] 
合理地選擇輪軌間粘着係數取值,從而使車輛處於較有利的粘着利用狀況; [5] 
粘着係數對輪軌磨損特性有影響。 [5] 
參考資料
  • 1.    馬廣文.交通大辭典:上海交通大學出版社,2005.01
  • 2.    王廣凱 , 李培曙.淺談制動粘着係數的定義、影響因素及測試方法:《鐵道車輛》,2004 , 42 (9) :23-25
  • 3.    王猷丕 , 莫鈞 , 陳朝發.我國鐵路制動粘着係數的試驗研究:《中國鐵道科學》,1991 (2) :1-19
  • 4.    申鵬.輪軌黏着係數影響因素綜述:《科技研究》,2013 (12)
  • 5.    趙鐵民.軌道超高與粘着係數取值的探討:《鐵道建築》,2007 (6) :96-98