Сила тяги есть сила реакции рельса F>К, приложенная к колесу в точке его касания рельса и равная по величине и направлению силе, приложенной к центру движущей оси и направленной в сторону направления движения.
Сила тяги F>К, называемая касательной и приложенная к ободу движущих колёс, определяется из условия, что её работа за оборот колеса равна:
для тепловоза – работе газа во всех цилиндрах дизеля за вычетом работы сил сопротивления в самом дизеле (главным образом трения), энергии, затраченной на вспомогательные нужды (компрессор, холодильник, аккумуляторная батарея, вентиляторы и пр.) и работы сил сопротивления в передаточном механизме;
для газотурбовоза – работе газа на лопатках турбины за вычетом работы, затрачиваемой на компрессор, вспомогательные нужды и на преодоление сил сопротивления в передаточном механизме;
для паровоза – работе пара в паровой машине за вычетом работы сил в дышловом механизме.
Сила тяги любого локомотива ограничена сцеплением колеса с рельсом. Это значит, что сила тяги не может превышать силу сцепления, иначе возникнет боксование. Математически это выражается так:
F>к ≤ 1000ψ>кP>сц, кгс (1)
где P>сц – сцепной вес, тс – сумма нагрузок от всех
движущих осей на рельсы; ψ>к – коэффициент сцепления.
1.1. Сила тяги и тяговые характеристики тепловозов
Расчётный коэффициент сцепления для тепловозов определяется по эмпирической формуле вида
ψ>к = a + b / (c + v), (2)
где
a, b и c – коэффициенты, зависящие от серии тепловоза;
v – скорость движения, км/ч.