Приветствую вас, уважаемые подписчики и гости моего канала! Наверняка вы знаете, что всё, что касается железнодорожного подвижного состава - это обязательно нечто очень очень тяжелое. Ну, посмотрите сами: пустой пассажирский вагон весит около 55 тонн, грузовой полувагон - 20 тонн пустой, а гружёный - 90 с небольшим тонн, односекционный электровоз - 126 тонн, двухсекционный - 184 тонны, ну и так далее.
Причём, неожиданным фактом для многих может явиться то, что более тяжёлый локомотив (электровоз, либо тепловоз - неважно) - выполняет свои тяговые функции лучше. Эта деталь несколько идёт вразрез с общим убеждением, что чем легче - тем лучше. Именно поэтому спортивные автомобили, мотоциклы, да и велосипеды, например, стараются делать из максимально облегчённых сплавов. Чем же, в этом плане, отличается железнодорожная техника - поговорим в этой статье.
Зачем локомотиву большая масса?
Начать можно с, пожалуй, всем понятного понятия мощности. Мощность локомотива - это сумма мощностей всех его тяговых электродвигателей. Касается это даже тепловозов, поскольку их, в конечном счёте, в движение приводят именно электродвигатели.
Однако, существуют локомотивы пассажирские и грузовые. Первым важна скорость и динамические характеристики (то есть ускорение), а вторым - способность сдвинуть с места и провезти как можно больше гружёных вагонов.
Для оценки, например, массы состава, которую локомотив сможет сдвинуть с места, или оценки массы состава, которую локомотив может везти на той или иной скорости - применяется такой показатель, как сила тяги.
Сила тяги бывает касательная (она же сила тяги на ободе колеса) и сила тяги на сцепном устройстве. Первая - это сила, образующаяся на месте контакта колеса и рельса, а вторая - сила, образующаяся на сцепном устройстве. Поскольку последняя учитывает сопротивление движению, то она всегда будет меньше первой.
Далее будем рассматривать касательную силу тяги. Сила тяги, в общем случае, прямо пропорциональна мощности и обратно пропорциональна скорости, на которой движется поезд. Иначе говоря, больше мощность - больше сила тяги, больше скорость - меньше сила тяги.
Ну и причём здесь масса? - спросите вы. Поставили на заводе двигатели помощнее, получили большую силу тяги и всё поехало как надо. Но, увы, так не работает.
Сила тяги не может быть выше ограничения по сцеплению, которое зависит от массы и коэффициента сцепления. А коэффициент в свою очередь, обратно пропорционален скорости. Таким образом, теперь уже чем больше масса - тем выше лежит ограничение по сцеплению. Чтобы было нагляднее, существует такая вещь, как тяговая характеристика:
Как можно видеть, тяговая характеристика (обозначенная чёрным) - это зависимость силы тяги от скорости. А вот красным цветом как раз обозначено ограничение по сцеплению. И выше него сила тяги не может быть никак.
Однако, за счёт большой мощности, теоретически локомотив вполне может иметь возможность развивать силу тяги большую, чем ограничение по сцеплению. В таком случае, учитывая, что чем больше масса, тем выше лежит ограничение - ответ на вопрос «зачем локомотиву большая масса» приходит сам собой. Иначе говоря, большая масса предоставляет возможность реализовывать большее тяговое усилие при заданной мощности, что особенно важно при трогании с места и движении на низких скоростях.
С ростом скорости и соответствующим падением силы тяги, ограничение по сцеплению уже перестаёт большую роль.
Для удобства подписчиков в Телеграме создан канал, объединяющий несколько Дзен-каналов (в том числе и мой) по теме транспорта. С его помощью вы можете не только быстрее увидеть новые статьи, но и найти канал в случае автоматической отписки, что иногда бывает. Рекомендую подписаться!