Так как / = — с положительным знаком при |
ускоренном |
дви- |
||||
жении с |
|
at |
|
то |
|
|
отрицательным — при замедленном, |
|
|
||||
|
|
W,= |
± — 0 {0 +Р-] (1 + V) 7. |
кГ. |
|
(138) |
После |
преобразования получим |
|
|
|
||
|
|
|
- ^ (1 + 0 ,0 7 5 ) = 110 |
|
|
|
или |
|
Wf = ± (P + Q) 110;, кГ |
|
(138а) |
||
|
|
|
||||
Удельное |
динамическое сопротивление |
выражается в |
кГ/Т |
|||
и определяется по формуле |
|
|
|
|||
|
|
|
кГ/T |
|
|
(139) |
или |
|
|
Wj= ± ПО]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Тормозная сила. При торможении поезда к нему приходится |
|||||
прикладывать |
силу, |
противодействующую |
его |
движению, |
т. е. |
|
искусственно увеличивать сопротивление движению. Эту силу называют тормозной. К торможению прибегают в конце пути для остановки поезда при проходе через стрелки и закругления, при движении под уклон для ограничения скорости, а также в аварий ных случаях для экстренной остановки.
Тормозная сила может быть создана механическим и электри ческим путем. Механическое торможение осуществляется нажатием тормозных колодок на бандажи колес. Действие тормозных колодок увеличивает сопротивление движению поезда, создает тормозное усилие, под влиянием которого поезд останавливается быстрее, чем при свободном беге.
Торможение поезда производится обычно при выключенных дви гателях электровоза, т. е. когда сила тяги F = 0, а к сопротивле ниям движению добавляется тормозная сила В .
Уравнение движения поезда при тормозном режиме будет иметь
вид |
(140) |
- ( У Ж + В)= - М пр7. |
Тормозные колодки (см. рис. 131, б) прижимаются к бандажам колесной пары силой JVK. Между колодками и поверхностью банда жей возникает сила трения
Як = фЛГк, кГ, |
(141) |
где ф — коэффициент трения между бандажами и колодкой. Сила Вк является тормозной силой, которая препятствует враще
нию колесной пары. Для правильной реализации тормозной силы необходимо соблюдать условия
ВК^ Р Х
или |
(142) |
cpiVK^ 1000\|),Ро, |
|
где г|) — коэффициент сцепления между колесом и рельсом. |
|
Если это условие будет нарушено, т. е. если5к |
РХч то колеса |
перестанут вращаться и будут скользить по рельсам. Это явление называется юзом.
Нагрузка, приходящаяся на тормозные оси электровоза, назы вается тормозным весом Р т. Так как у рудничных электровозов каждая ось снабжена тормозными колодками, то сцепной вес электро
воза |
для них |
будет и |
тормозным весом: |
|
|||
или |
|
|
|
ф ЛГ^1000фРт |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jV ^lO O O P ^, |
(143) |
||
где N |
— сила |
нажатия |
всех тормозных |
колодок электровоза, к Г ; |
|||
Рт— тормозной вес |
электровоза, кГ. |
|
|||||
Отношение |
— |
(обозначается |
через |
б) |
показывает, какая часть |
||
веса |
электровоза |
реализуется |
в виде |
силы нажатия тормозных |
|||
колодок.
При расчете электровозной откатки силы нажатия всех тормозных
колодок |
(144) |
N = 1000бРт, кГ, |
|
а тормозная сила |
(145) |
В = cpiV = 1000ф6Рт, кГ. |
Коэффициент трения ср между чугунными тормозными колодками и^бандажом принимается равным 0,18—0,2. Коэффициент нажатия тормозных колодок б составляет от 0,7 до 1,25. Во избежание закли нивания колес при расчетах б следует принимать не более 0,8—0,9.
Удельная тормозная сила поезда определяется по формуле
ь = р Т о > кГ!т ’ |
<146) |
где Р + Q — вес груженого поезда, Т.
§ 7. Аккумуляторные батареи
Для питания тяговых двигателей рудничных аккумуляторных электровозов применяют щелочные железо-никелевые аккуму ляторы. Существующие кадмий-никелевые щелочные аккумуляторы на электровозной тяге широкого распространения не получили из-за их высокой стоимости.
Щелочные аккумуляторы состоят из положительных и отрица тельных электродов (пластин), изолированных друг от друга и по груженных в сосуд с электролитом. В зависимости от состава актив
ной массы отрицательных пластин щелочные аккумуляторы под разделяются на железо-никелевые и кадмий-никелевые.
Активная масса отрицательных пластин железо-никелевых аккумуляторов изготовляется из тонко размельченного порошка губчатого железа с добавлением 6—10% окиси ртути.
У кадмий-никелевых аккумуляторов отрицательные пластины изготовляются из смеси размельченного губчатого кадмия и железа.
Активной массой положительных пластин железо-никелевых и кадмий-никелевых аккумуляторов является гидрат окиси никеля Ni(OH)3. В активную массу положительных пластин добавляется чешуйчатый графит, который увеличивает электропроводность массы, но участия в химических реакциях во время заряда и разряда не принимает.
Электролитом у щелочных аккумуляторов служит раствор едкой щелоЧи в воде — едкого натрия NaOH или едкого калия КОН, почему аккумуляторы и называются щелочными.
Число отрицательных пластин в железо-никелевых аккумуля торах всегда на одну больше, чем положительных, так как объем отрицательной активной массы, необходимой для нормальной ра боты аккумуляторов, больше объема положительной массы. По скольку отрицательных пластин на одну больше, они в собранном блоке располагаются крайними. У кадмий-никелевых аккумуля торов, наоборот, число положительных пластин на одну больше, чем отрицательных. Положительные пластины кадмий-никелевых аккумуляторов несколько толще отрицательных.
Процесс заряда и разряда в щелочных аккумуляторах проис ходит следующим образом. При заряде активная масса положи тельных пластин окисляется, при этом гидрат закиси никеля Ni(OH)2 переходит в гидрат окиси никеля Ni(OH)3, а активная масса отрицательных пластин Fe(OH)2 в железо-никелевых и Cd(OH)2 в кадмий-никелевых аккумуляторах восстанавливается и превращается соответственно в губчатые железо Fe и кадмий Cd.
При разряде происходит обратная реакция. Активная масса положительных пластин восстанавливается и переходит в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, а активная масса отрицательных пластин окисляется в гидраты закиси железа Fe(OH)2 и закиси кадмия Cd(OH)2. При разряде положительные и отрицательные пластины вновь приходят в первоначальное по своему химическому составу состояние. При этом напряжение в аккумуляторе падает.
При реакциях электролит NaOH или КОН в химических преобра зованиях не участвует, плотность и состав его не меняются. Электро лит служит только в качестве проводника тока между пластинами.
Химические преобразования при заряде и разряде щелочных аккумуляторов могут быть представлены в следующем виде:
2Ni(OH)3 + Fe+NiOH |
Заряд |
2Ni(OH)2 + |
|
|
Разряд |
+ Fe(OH)2 + NaOH.
В процессе работы щелочных аккумуляторов постоянно выде ляются водород и кислород. Причем при различных режимах работы (заряд, разряд, саморазряд) аккумуляторной батареи интенсивность выделения водорода различна. Наибольшее количество его выде ляется при заряде батареи, особенно в конце заряда. Выделение газов объясняется электрическим разложением воды при прохождении через аккумулятор электрического тока.
По внешнему виду и по размерам железо-никелевый и кадмийпикелсвый аккумуляторы совершенно одинаковы. При эксплуа тации и нормальных температурных условиях эти аккумуляторы имеют почти одинаковые электрические характеристики. При низ ких температурах железо-никелевые аккумуляторы работают зна чительно хуже кадмий-никелевых, а при температурах ниже —20° С эксплуатировать железо-никелевые аккумуляторы не рекоменду ется, так как их емкость резко падает. Учитывая, что аккумулятор ные батареи в подземных выработках работают при положительных температурах окружающего воздуха (от 2 до 35° С), указанные выше недостатки железо-никелевых аккумуляторов для рудничной подземной откатки существенного значения не имеют.
Существенным недостатком железо-никелевых аккумуляторов является большой саморазряд их при высоких температурах, осо бенно при температуре выше 40°. Основной недостаток кадмийникслевых аккумуляторов — их высокая стоимость. На рис. 132 показан железо-никелевый аккумулятор. Конструктивно аккуму лятор состоит из блоков положительных и отрицательных пластин, крышки с арматурой.
Положительные и отрицательные пластины (рис. 132, а) пред ставляют собой никелированные рамки с укрепленными на них плоскими пикетами-ламелями (рис. 132, б). Каждый пакет сделан из стальной перфорированной ленты и заполнен активной массой. Ламели положительных пластин покрыты никелем для предохра- п ния активной массы от загрязнения железом, снижающим емкость аккумулятора. Стальная перфорированная лента имеет большое количество отверстий, диаметр которых меньше размеров зерен активной массы, благодаря чему зерна не выпадают из пакетов. Пакеты соединяются между собой в замок и укрепляются на рамках, к которым приваривается контактная пластина с отверстиями для сборки. Пластины каждого полюса собираются на стальных шпиль ках, проходящих через отверстия контактной пластины. Друг ог друга пластины отделяются шайбами 5, а на шпильках закре пляются гайками 8 (см. рис. 132). К шпильке прикрепляется по люсная шпилька с резьбой. Собранные таким образом пластины образуют блоки. Блоки положительной 2 и отрицательной 1 поляр ности вставляются друг в друга так, что положительные и отрица тельные пластины чередуются между собой. Пластины разной по лярности изолируются друг от друга эбонитовыми палочками, которые располагаются в канавках, выдавленных на обеих сторонах пластин.
Собранные блоки вставляются в корпус аккумулятора и изоли руются от него листовым эбонитом. Между нижними кромками пластин и дном сосуда оставляется свободное пространство, чтобы предохранить пластины от соприкосновения с осадками, которые накапливаются на дне аккумулятора при его эксплуатации. Между верхними кромками пластин и крышкой аккумулятора оставляется свободное пространство, чтобы уменьшить разбрызгивание электро лита из сосуда при кипении во время заряда, когда клапан крышки бывает открыт.
Корпус аккумулятора изготовляется сварным из тонкой листо вой никелированной стали и снабжается крышкой, через которую проходят четыре полюсные шпильки с зажимами, по две на каждый полюс. Шпильки изолированы от крышки эбонитовыми шайбами-# и резиновыми сальниками 7. Сборка аккумулятора производится со стороны дна 11, которое затем приваривается и во время эксплу атации не разбирается.
Для выливания и пополнения электролита на крышке име ются отверстия (горловины) с автоматическим клапаном 10, служащим для выхода газов, образующихся при работе. Как только давление внутри сосуда станет выше атмосферного, клапан открывается и часть газов выходит наружу, понижая давле ние в сосуде.
На крышке аккумулятора выштампованы буквы, обозначающие тип аккумулятора, номинальную его емкость и год изготовления. У положительных болтов выштампован знак плюс.
Для изоляции аккумуляторов друг от друга на них надевают резиновые чехлы 4 (см. рис. 132), что позволяет располагать их плотно один около другого и достигать компактности батареи. Кроме того, аккумуляторы изолируют от батарейного ящика дере вянными щитами, которые окрашиваются битумным или асфаль товым лаком и обиваются листовой резиной.
Каждый аккумулятор характеризуется следующими основными величинами: электродвижущей силой (э. д. с.), напряжением, отда ваемой мощностью, внутренним сопротивлением, саморазрядом, сроком службы, а также габаритами.
Э л е к т р о д в и ж у щ е й с и л о й (э. д. с.) аккумулятора называется разность потенциалов на зажимах незамкнутого акку мулятора. Величина э. д. с. щелочных аккумуляторов опреде ляется состоянием активных масс, степенью их окисления и восста новления и очень мало зависит от концентрации электролита. Э. д. с. измеряется в вольтах. Точно измерить ее почти невозможно, но приблизительно, с достаточной для практических целей точностью, это можно сделать при помощи вольтметра с внутренним сопротивле нием не менее 1000 ом на 1 в. Однако следует иметь в виду, что у заряженного и разряженного элемента э. д. с. будет одинаковой, если ее измерять без тока нагрузки. Поэтому по э. д. с., измеряемой при разомкнутой внешней цепи, нельзя судить о степени разряженности аккумуляторной батареи.