10 Характеристика и методика расчета удельного сопротивления движению отцепа от среды и ветра.

Сопротивление от воздушной среды и ветра может принимать, как положительные, так и отрицательные значения, и соответственно, может способствовать как замедлению, так и разгону скатывающегося отцепа. Удельное сопротивление от среды и ветра wсв зависит от следующих факторов:

-температуры наружного воздуха;

-скорости и направления ветра в период скатывания отцепа;

-веса и скорости движения отцепа;

-числа вагонов в отцепе;

-площади поверхности отцепа, на которую воздействует давление воздушного потока.

Основным фактором, оказывающим наибольшее влияние на значение этого вида сопротивления, является ветер. Встречный ветер увеличивает сопротивление, а попутный – уменьшает его. Боковой ветер, дующий под углом 15 – 30° к направлению оси путей, действует не только на торцевую, но и на боковую поверхность вагона и оказывает более значительное воздействие, чем встречный или попутный ветер. Особенно значительно действие ветра сказывается на движении легковесных отцепов.

Расчет удельного сопротивления движению вагона от воздушной среды и ветра wсв (кгс/тс) ведется по формулам:

для отцепов из нескольких вагонов:

для одиночных вагонов:

где cx – коэффициент воздушного сопротивления одиночных вагонов или первого вагона в отцепе; cxxj – коэффициент воздушного сопротивления вагонов в отцепе (кроме первого вагона); S, Si – площадь поперечного сечения (мидель) соответственно одиночного (или первого) вагона в отцепе и последующих вагонов в отцепе, м2; Q – вес вагона, тс; vот – относительная скорость скатывания отцепа с учетом направления ветра, м/с; tн – температура наружного воздуха, оС. При движении отцеп испытывает сопротивление от набегающей воздушной массы, скорость которой показана вектором vнв, и от ветра (вектор скорости vв). Вектор скорости набегающей воздушной массы численно равен скорости скатывания отцепа vс и противоположно направлен (рисунок 2). Относительная скорость отцепа vот определяется на основании теоремы косинусов по формуле:

где vc – средняя скорость отцепа на участке спускной части горки, м/с (принимается в соответствии с Правилами и нормами); vв – скорость ветра (принимается постоянной), м/с; β – острый угол между направлением ветра и осью участка пути, по которому движется отцеп, град.

а) При попутном ветре

б) При встречном ветре

Рисунок 2 – Схема определения вектора относительной скорости скатывания vот, углов и . Знак «+» в формуле принимается при встречном ветре, знак «–» – при попутном. При скорости попутного ветра больше скорости отцепа wсв принимается со знаком «–». Угол α между результирующим вектором относительной скорости vлт и направлением движения отцепа определяется по формуле:

Температура наружного воздуха tн определяется по формуле.

tн = tср+ 0,3 τ (T– tср)

где tср – среднемесячная температура воздуха расчетного месяца, оС; T – минимальная (для неблагоприятных условий) или максимальная (для благоприятных условий) температура воздуха расчетного месяца, оС; τ – нормированное отклонение, принимаемое для ГПМ равным 3, ГБМ и ГСМ – 2,5, ГММ – 2,0. Расчет удельной работы сил сопротивления от среды и ветра выполняется по формуле (м эн. в.):

где p – количество расчетных участков горки.