對機車制動工況的幾點思考

一、機車在正常制動

機畫在制動中，制動缸中空氣的壓力，通過制動傳動裝置的傳遞和放大，使閘瓦以K千牛的力緊壓滾動著的車輪，輪瓦之間產生的摩天樓擦力為K·φk千牛，φk是瓦輪間的摩擦系數，如圖1所示，這時由于列車運動慣性力的作用，動輪便以K·φk千牛的力作用于鋼軌。假如在輪軌間粘著狀態給輪對一個大小相等，方向相反的力B=K·φk（KN），如圖2所示，若將力B上移至O心，則得力BZ=B及力偶（BB1），力偶矩B·R與輪瓦間的摩擦力K·φk對O點的力矩K·φk·R大小相等，方向相反，使得動輪不繞O點轉動。BZ與列車運行方向相反，起制動作用，對滾動的車輪來說，BZ又以C點為瞬時轉動中心，形成一個與輪對回轉方向相反的轉矩，使車輪減速滾動，直至停車。

在制動過程中，制動缸中空氣的壓力是可以人為控制的，所以閘瓦壓力K的大小也是可以調節的，也就是說，制動力BZ的大小也是可以調節的。

二、列車最大制動力的限制

根據力學定律得知，鋼軌對動輪的作用力B只有在輪軌間粘著條件下，才能夠等于K·φk。這里設機車軸重為gz噸，輪軌間的制動粘著系數為μb，則輪軌間的制動粘著能力為9.81gz·μb（KN），為極限值。在給定條件下，gz·μb是固定值，而閘瓦摩擦力K·φk值則可以人為地控制、調節其在小，若K·φk＞9.81gz·μb的限制時，輪軌面上的滾動變為滑動，稱為制動滑行（抱死閘），這時列車的制動力僅是輪軌間的滑動摩擦力；其值為Bz=9.81gz·φ（φ為輪軌間滑動摩擦系數）。因為φ值為制動粘著系數μb的三分之一左右，如圖3所示，故列車的制動力BZ也急劇降為原來最大制動力的百分之三十多。制動滑行發生之后，則必然擦傷機車的動輪和軌面，造成機車繼續運行的困難，同時，制動力的降低，直接造成制動距離的延長，不利于行車安全。

三、機車不產生制動滑行的條件

要保證機車不產生制動滑行，則必須對閘瓦與輪對之間的摩擦力進行限制，即使得∑K·φk≤9.81gz·μb[1]

在運用中，輪軌間的制動粘著系數μb會因使用條件的不同而有所變化，但只要保證能滿足公式[1]，則機車絕對不會產生制動滑行。

在有些資料中，則認為“發生滑行之后，閘瓦與車輪間摩擦力K·φk等于零”。本人認為這種提法有不妥之處，既然K·φk=0，那么機車這時若緩解，也還必然繼續向前滑行，然而事情并非如此，當機車這時緩解到一定程度，則滑行會自動停止，動輪改為滾動，這充分說明，制動滑行時K·φk≠0，我認為動輪與閘瓦之間的最大摩擦能力為K·φk，為極限制。但在制動滑行中，輪軌間所產生的摩擦力（制動力）在數值上應為Fh=9.81gz·φ，這時，瓦輪間所產生的摩擦力也為該值。正是這個力維持了車輪的滑行，而當列車緩解時，只要閘瓦與輪對之間的摩擦力小于Fh=9.81gz·φ，則動輪滑行立即停止，改為滾動。然而，無論機車產生制動滑行與否，其制動力也總是存在的，（不為零）。這一點是應該值得注意的。

以上僅為自己對機車制動工況受力的一些看法。若有不妥之處，愿與同行商榷。

責任編輯楊博