Общее удельное сопротивление движению на всех видах транспорта можно определить по следующим формулам:
;
где wТР - удельное сопротивление трения; wi – удельное сопротивление от подъема; wКР – удельное сопротивление от прохождения кривых; wСР – удельное сопротивление от прохождения среды.
Удельное сопротивление трения
На железнодорожном и автомобильном транспорте это сопротивление складывается из сопротивления на качения между рельсом и колесом или шиной и покрытием дороги. При автомобильном транспорте существует коэффициент j (сцепление колеса с дорогой). Он зависит от состояния шин (новая или старая); при дожде, гололеде коэффициент снижается; зависит от скорости движения, от состояния покрытия дороги, а также от сопротивления трения в подшипниках, веса подвижного состава и других факторов.
Удельное сопротивление трения на железной дороге – главная составляющая основного сопротивления (в него входит и сопротивление от воздушного пространства).
На автомобилях: ; a - угол наклона пути к горизонту. Для угла меньше 60 cosa=1.
fa – коэффициент сопротивления качению (зависит от состояния дороги, скорости).
Для асфальтобетона fa = 0,01-0,02
На щебенке fa = 0,03-0,05
Для грунта fa = 0,06-0,07
Для пашни fa = 0,15-0,30
При возрастании скорости коэффициент увеличивается на величину
Для водного транспорта это сопротивление трения воды о смоченную поверхность корпуса судна, зависит от скорости движения, формы и шероховатости поверхности судна.
fв – коэффициент трения воды о смоченную поверхность судна. fв = 0.0019-0.0044
Se – площадь смоченной поверхности судна [м2]
r - плотность воды [кг] (пресной – 102 кг/м3; морской – 104 кг/м3).
V – скорость судна относительно воды [км/ч].
L – длина судна
Q – водоизмещение
На трубопроводном транспорте сопротивление трения возникает между движущимися жидкостями и внутренними стенками трубы. Зависит от шероховатости трубы, ее диаметра, режима потока (ламинарный или турбулентный), вязкости и жидкости.
- ламинарный
V – скорость течения м/с
kЛ – коэффициент пропорциональности, зависящий от физической вязкости жидкости.
- турбулентный
Удельное сопротивление от подъема
; i – уклон
Знак минуса ставится при спуске (тормозной режим).
Это сопротивление имеется на железных и автомобильных дорогах, авиации, конвейерах. В авиации зависит от траектории набора высоты.
На трубопроводном транспорте есть это сопротивление, но величина его не значительна.
Сопротивление от прохождения кривых
; А - коэффициент; Rкр – радиус кривой.
На рельсовом транспорте оно возникает от трения между внутренней гранью наружного рельса и гребнями колес. Определяется в зависимости от длины поезда.
При lп<lкр ®
При lп>lкр ®
Численные значения wкр=0,5-3 кг/г (R=1600м-200м).
На автотранспорте на кривых возникает поперечная сила вызывает боковой увод колеса, под влиянием которого колесо катится под некоторым уклоном d и требуются дополнительные затраты мощности двигателя для нормального движения. Опыт показывает, что при d<10 износ шин увеличивается в 5 раз, а расход топлива также увеличивается на 10-12%. При d=1,80 износ шин в 10-15 раз, а расход топлива на 40%. Исключают эти потери с помощью виражей.
На водном транспорте при поворотах сопротивление возражает, но оно мало и его не принимают в расчет. На трубопроводном транспорте.
Удельное сопротивление среды
На железной дороге массу поездов или составов рассчитывают с учетом основного удельного сопротивления, включающегося и сопротивление воздушной среды.
На автомобильном транспорте сопротивления вызываются давлением встречного воздуха, трением о боковую поверхность и выступающие части, завихрением воздуха у колес и под кузовом.
[кг/т].
r - плотность среды (для воды –1; для воздуха в 720 раз меньше)
k – коэффициент обтекаемости
S – наибольшая плотность поперечного сечения
V – скорость движения
V2 – скорость среды ("+" - против движения; "-" – по движению)
На водном транспорте сопротивление судна на глубокой воде состоит из сопротивления трения обшивки и остаточного сопротивления (вихревого или волнового).
Волновое сопротивление является основной преградой увеличения скоростей хода судов (при увеличении скорости в 2 раза сопротивление возрастает в 4, а потребная мощность должна увеличиться в 8 раз).
Значения удельного сопротивления движению
Ж/д грузовой поезд V=8-100 км/ч | Грузовой автомобиль V = 8-100 км/ч | Баржа (1000т) V1=8-16 км/ч V2=16-30 км/ч | Нефтепровод (диаметр 720 мм) V=5 км/ч | Транспортный самолет (10-60т) V=200-450 км/ч | |
wдв | 2,5-9 кг/т | 9-100 кг/т (до 300) | 0,4-4,5 кг/т 4,5-30 кг/т | 3,5-4,0 кг/т | 30-90 кг/т |
Общее уравнение движения
Из физики известно, что уравнение движения F=ma, m – масса; a – ускорение. Применительно к транспорту это уравнение можно записать:
b – тормозное усилие; g – ускорение 9,8 c2; F – сила тяги; W – суммарное удельное сопротивление; Qбр – вес (брутто в тоннах).
Дата: 2019-05-29, просмотров: 193.