Сила торможения

Тормоз – это устройство на поездах, создающее искусственное сопротивление движению для уменьшения скорости. Для создания силы торможения при движении на колеса должен действовать момент сил торможения, создаваемый либо тормозными колодками, либо электромагнитными силами якорей тяговых двигателей при рекуперативном и реостатном торможении.

Силы трения скольжения между бандажом колеса и тормозными колодками создают момент сил, который противодействует вращению колеса при его качении. При стремлении колеса перестать вращаться, колесо толкает рельс вперед от себя с силой трения F_рельс (рис. 3.5). А рельс, согласно третьему закону Ньютона, толкает колесо назад с такой же по величине силой трения, которая является силой торможения F_торм. По своей природе это либо сила сцепления, если колесо не проскальзывает по рельсу, либо сила трения скольжения, если колесо проскальзывает. Движение юзом возникает при заклинивании колеса тормозными колодками.

На колесо действуют колодки и рельс. При торможении со сравнительно небольшим ускорением, момент сил со стороны тормозных колодок скомпенсирован моментом силы торможения со стороны рельса F_тормR = 2F_колR. Сила трения со стороны колодок, по закону трения скольжения, равна произведению коэффициента трения скольжения колодок μ_кол на силу давления двух тормозных колодок на бандаж N_кол,. Регулируя силу давления можно изменять величину силы торможения от нуля до предельного значения

F _торм = 2 μ_кол N_кол . (3.7)

Силы торможения не могут превышать предельного значения, которое будет на грани потери сцепления колеса с рельсом

F_{торм.пред}= μ_сц ΔMg, (3.8)

где ΔMg – часть силы тяжести вагона, приходящаяся на одно колесо, μ_сц –коэффициент сцепления колеса и рельса.

При слишком большой силе нажатия тормозных колодок на бандаж колеса или при возрастании коэффициента трения скольжения колодки (так бывает для чугунных колодок при уменьшении скорости поезда), колесо может заклинить. Колесо, не вращаясь, скользит по рельсу, движется юзом. Это приводит к негативным последствиям. Происходит износ рельса, на колесе образуется лыска (ползун) и оно теряет круглую форму, увеличивается тормозной путь поезда так как сила трения скольжения меньше силы сцепления. Для предотвращения юза колесо следует на короткое время отпустить и затем вновь прижать колодки с меньшим усилием.