13

Методы определения тягового усилия

Хоть технология называется горизонтальной, но в подавляющем большинстве канальная проходка представляет собой кривую линию, вернее, сочетание прямолинейных и криволинейных участков. При расчёте тягового усилия применяются два метода:

  • расчёт усилий с учётом радиусов изгибов криволинейного пути;
  • расчёт усилий с предварительной разбивкой всего пути на прямолинейные участки.

Второй метод, конечно, несколько приближённый, но запас прочности при выборе техники очень большой, и это позволяет идти на некоторые упрощения при расчётах.

Конечно, подавляющее большинство проектировщиков пользуется компьютерным способом разработки проектной документации. Но инженер обязан иногда и вручную просчитать проект, чтобы иметь представление о механизме расчёта, о значении коэффициентов в рассчитываемой системе, да и просто почувствовать душу того, чему отдаёшь часть своей жизни.

Мощностной баланс трактора

Эффективная мощность двигателя состоит:

, кВт

где — потери мощности на трение в трансмиссии;

— затраты мощности на буксование рабочих органов;

— мощность подводимая к рабочим органам;

— затраты мощности на качения трактора;

Nкр — полезная тяговая мощность, берется из таблицы.

Для примера подсчитаем для первой передачи:

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

Nкр=65,56 кН;

Получаем: кН

Заполняем таблицу для остальных передач:

Затраты мощности

Передачи

1

2

3

4

5

6

7

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

%

10,04

10,50

10,04

10,50

10,04

10,50

10,04

10,50

10,04

10,50

10,04

10,50

10,04

10,50

6,33

6,62

4,96

5, 19

4,36

4,56

3,25

3,40

2,74

2,86

2,48

2,60

1,71

1,79

Nf

13,49

14,11

14,64

15,31

15,70

16,42

17,02

17,81

18,16

19,00

19,56

20,46

26,86

28,09

Nкр

65,56

68,58

65,80

68,83

65,17

68,17

65,41

68,42

63,97

66,91

63,70

66,63

56,81

59,42

95,42

99,81

95,44

99,83

95,27

99,65

95,72

100,13

94,91

99,28

95,78

100, 19

95,42

99,81

Мощностной баланс трактора

Получение промежуточного результата

Расчёт тягового усилия коллекторного трубопровода намного сложнее вычисления усилия тяжения кабеля. Но для приблизительного определения основной характеристики – тягового усилия – буровой установки упрощение громоздкого расчёта вполне приемлемо.

При вычислении усилий тяжения кабеля в кабельных трассах применяется следующий расчёт.

Усилие тяжения F в конце прямого участка трассы без разницы высот вычисляется по формуле:

F = G x L x Ој (H),

где:

F – усилие тяжения (Н);

L – длина участка трассы (м);

Ој – коэффициент трения, можно применять 0,6 (максимальный,

протягивание в цементных трубах);

G – вес 1 м кабеля (Н/м), для перевода из кг в Н/м применяется формула:

G = m x g,

где:

m – масса 1 м кабеля (кг/м);

g – ускорение свободного падения, g = 10 м/с2.

Усилие тяжения F увеличивается при протягивании с подъемом, и уменьшается при протягивании со спуском. При вычислении усилия тяжения на прямых участках трассы с разницей высот (для углов наклона до 200) применяется упрощённая формула:

F = G Ч L Ч Ој ± G Ч h,

где:

h — разница уровней рельефа (м)

+ протягивание с подъёмом;

– протягивание со спуском.

Полученное значение соизмеряется с показателем предела текучести трубопроводного материала.

Горизонтально-направленное бурение при прокладке подземных коммуникаций – эффективное решение сложных задач в строительстве.

Силовые составляющие расчётного тягового усилия

Общее тяговое усилие Р рассчитывается в виде общей силы противодействия продвижению трубопровода и расширителя в коллекторе:

  • Р = Рp + Рп* + Ргп, где Рp – лобовое противодействие продвижению расширителя;
  • Рп* – усилие подвижки буровых штанг;
  • Ргп – усилие протяжки трубопровода, которое равно: Ргп = Р2 + Р3 + Р4 + Р5 + Р6 + Р7 + Р8, где: Р2 – сила сцепления от массы трубопровода (в канале);
  • Р3 – приращение силы сцепления от массы грунта свода;
  • Р4 – приращение силы сцепления от выступов за наружным диаметром;
  • Р5 – добавочные силы сцепления от опорных реакций;
  • Р6 – величина противодействия перемещению в зоне вхождения;
  • Р7 – прирост противодействия продвижению в точках преломления;
  • Р8 – сила сцепления от массы трубопровода вне канала.

Расчёт тягового усилия производится для состояний:

  • при благополучных ситуациях: обеспеченность буровым раствором хорошего качества, не происходит протечек раствора в грунт в стабильном коллекторе;
  • при неблагополучных ситуациях: при обвале грунта по протяжённости коллектора, при протечке раствора.

При расчёте лобового противодействия продвижению расширителя Рp за основу берётся сила сопротивления бурению Рг. При расчёте этих сил учитываются различные компоненты: условный коэффициент трения расширителя о грунтовые массы, диаметр расширителя, величина подачи за один оборот, радиус кривизны коллектора, диаметр выступа штанг и многие другие. Один параметр для расчёта Рг (давление жидкости на выходе из сопел расширителя) берётся из характеристик буровой установки, которая уже должна быть определена проектировщиком в качестве бурового механизма.

После вычисления значений параметров от Р2 до Р8 определяется числовое значение усилия подвижки буровых штанг Рп*. При этом, показатели Р3 и Р4 рассчитываются для двух ситуаций – для благополучной и неблагополучной.

В «Общих положениях …» СП42-101-2003 предоставлены формулы для расчёта тягового усилия ГНБ, дана вся справочная информация по подбору подходящих коэффициентов и прочие данные. В обязательном порядке проектировщик для вычислений пользуется данными результатов инженерно-геологических изысканий. Также в расчётах используется справочная техническая информация: погонный и удельный вес трубопровода, удельный вес трубы и бурового раствора, удельный вес воды и так далее.

Для обеих ситуаций – для благополучной и неблагополучной – вычисляется усилие протяжки трубопровода Ргп , после чего окончательно определяются тяговые усилия: Ра – для благополучных ситуаций и Рб для неблагополучных.

Фактическое суммарное тяговое усилие Рфакт будет располагаться между Ра и Рб . Максимальное значение Рб уточняет правильность выбора бурильного механизма. Параметр тягового усилия подобранного по расчёту бурильного механизма всегда меньше Рб.

Длительная сила — тяга

Длительная сила тяги показывает, какую тягу может развить локомотив в движении; она обычно меньше силы тяги при трогании с места. Такое соотношение соответствует изменению сопротивления движению вагонов, которое является большим при трогании с места ( особенно у вагонов на подшипниках скольжения), а затем при движении вагонов в два раза и более снижается.

Длительная сила тяги показывает, какую наибольшую тягу может развивать локомотив в движении длительное время без ограничения по нагреву тяговых электрических машин.

Приняв длительную силу тяги за 100 / 0, можно определить по процентной характеристике тягового двигателя ( фиг.

Кривые С — тепловоз U36B мощностью 3600 л. с. и секция МАТЕ имеют длительную силу тяги 49 1 тс при скорости 15 6 км / ч, 8 тяговых электродвигателей и один дизель. Два тепловоза RC-3 общей мощностью 3200 л. с. имеют длительную силу тяги 47 6 тс при скорости 15 3 км / ч, 8 тяговых электродвигателей и два дизеля. На секциях МАТЕ применена стандартная система защиты от боксования.

Нормы массы поездов по участкам и направлениям тепловозной тяги определяются по правилам тяговых расчетов с учетом длительной силы тяги по технической характеристике тепловоза и руководящего подъема на участках обслуживания. Следовательно, произвольное и необоснованное повышение массы поездов, которое имеет место на железных дорогах, может приводить только к отрицательным воздействиям на техническое состояние тепловозов и их надежность. Особенно неблагоприятно это сказывается на тяговых электродвигателях, являющихся наиболее повреждаемыми сборочными единицами магистральных грузовых тепловозов. На их долю приходится в среднем до 15 — 20 % от общего числа отказов по всему оборудованию тепловоза.

Если вес поезда при проектировании тепловоза не задан, но известна мощность тягового двигателя Рм в кет, то можно определить длительную силу тяги двигателя, руководствуясь выбором скорости на руководящем подъеме. Эта скорость может быть принята равной половине средней технической скорости на горизонтальном участке.

Кривые С — тепловоз U36B мощностью 3600 л. с. и секция МАТЕ имеют длительную силу тяги 49 1 тс при скорости 15 6 км / ч, 8 тяговых электродвигателей и один дизель. Два тепловоза RC-3 общей мощностью 3200 л. с. имеют длительную силу тяги 47 6 тс при скорости 15 3 км / ч, 8 тяговых электродвигателей и два дизеля. На секциях МАТЕ применена стандартная система защиты от боксования.

Тяговые характеристики.

Тяговые характеристики тяговых агрегатов с секциями МАТЕ показаны на рис. 76, а. Кривые А — два тепловоза U30C и секция МАТЕ имеют мощность 6000 л. с., длительную силу тяги 109 6 тс при скорости 11 3 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и два дизеля. Четыре тепловоза F-7 общей мощностью 6000 л. с. имеют длительную силу тяги 72 6 тс при скорости 18 5 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и четыре дизеля. Кривые В — два тепловоза U36C общей мощностью 7200 л. с. и секция МАТЕ имеют длительную силу тяги 73 6 тс при скорости 21 2 км / ч, 12 тяговых электродвигателей и два дизеля.

Тяговые характеристики.

Тяговые характеристики тяговых агрегатов с секциями МАТЕ показаны на рис. 76, а. Кривые А — два тепловоза U30C и секция МАТЕ имеют мощность 6000 л. с., длительную силу тяги 109 6 тс при скорости 11 3 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и два дизеля. Четыре тепловоза F-7 общей мощностью 6000 л. с. имеют длительную силу тяги 72 6 тс при скорости 18 5 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и четыре дизеля. Кривые В — два тепловоза U36C общей мощностью 7200 л. с. и секция МАТЕ имеют длительную силу тяги 73 6 тс при скорости 21 2 км / ч, 12 тяговых электродвигателей и два дизеля.

Тяговые характеристики.

Тяговые характеристики тяговых агрегатов с секциями МАТЕ показаны на рис. 76, а. Кривые А — два тепловоза U30C и секция МАТЕ имеют мощность 6000 л. с., длительную силу тяги 109 6 тс при скорости 11 3 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и два дизеля. Четыре тепловоза F-7 общей мощностью 6000 л. с. имеют длительную силу тяги 72 6 тс при скорости 18 5 км / ч, 16 тяговых электродвигателей и четыре дизеля. Кривые В — два тепловоза U36C общей мощностью 7200 л. с. и секция МАТЕ имеют длительную силу тяги 73 6 тс при скорости 21 2 км / ч, 12 тяговых электродвигателей и два дизеля.

Создание силы тяги локомотиваСтраница 1

В локомотивах образование движущей силы (силы тяги) происходит вследствие взаимодействия колесных пар с рельсами за счет вращающего момента, создаваемого тяговым двигателем (рис.3.1). К колесной паре 1 приложен вращающий момент Мк, который передается от двигателя 2 через зубчатый редуктор, состоящий из шестерни 3 и зубчатого колеса 4. Шестерня 3 закреплена на валу ТЭД, а зубчатое колесо 4 — на оси колесной пары.

Вращающий момент на колесной паре равен

Мк=Мд.μ.ηз, Н.м, (3.1)

где Мд — момент на валу двигателя, Н.м;

μ — передаточное число зубчатой передачи;

ηз — коэффициент полезного действия зубчатой передачи.

Момент Мк обычно представляют в виде пары сил F1 и F2 с плечом Dк/2, одна из которых (F1) приложена к ободу колеса в точке касания с рельсом (точка А), а другая (F2) — к оси колесной пары. Поскольку силы F1 и F2, действующие на колесную пару, равны по величине и противоположно направлены, то они уравновешивают друг друга и не вызывают поступательного движения колес.

Очевидно, что поступательное движение колесной пары будет возможно в том случае, если скомпенсировать действие силы F1 какой-либо дополнительной силой и нарушить тем самым баланс сил F1 и F2. Подобная ситуация возникает, когда колесная пара (далее для сокращения — колесо) контактирует с рельсом и прижата к нему силой тяжести Gт.

Рис.3.1. Образование силы тяги. 1 — колесная пара; 2 — тяговый электродвигатель; 3 — шестерня; 4 — большое зубчатое колесо

Сила тяжести Gт, приходящаяся на одну ось локомотива, приложена к колесу и через точку контакта А действует на рельс (рис.6.1). Реакция рельса на колесо Gр по III закону Ньютона равна значению силы тяжести Gт по модулю и противоположна ей по направлению. Указанные силы, действующие на колесо в вертикальной плоскости, уравновешивают друг друга.

В горизонтальной плоскости к ободу колеса приложена сила F1, которая, как и сила тяжести Gт, через точку контакта А действует на рельс (сила F1 направлена вдоль поверхности рельсов, поэтому в случае их ненадежного крепления имеет место явление, известное как «угон пути»). Реакция рельса Fр по III закону Ньютона равна силе F1 по модулю и противоположна ей по направлению. Поэтому силы F1 и Fр, действующие на колесо в точке А, уравновешивают друг друга. Сила F2 остается неуравновешенной, что вызывает качение колеса и его поступательное движение относительно рельса.

Следовательно, движущей силой (силой тяги)колесной пары является сила F2, развиваемая тяговым двигателем. Для удобства расчета ее значений, на практике в качестве силы тяги условились считать силу реакции рельса Fр, равную по величине силам F1 и F2 . При этом значения сил определяют, рассматривая равенство моментов

Fр.Dк/2=Mк,

из которого следует, что F2 = Fр = 2. Мк/Dк = 2. Мд.μ.ηз/Dк, Н.

Отметим, что данное уравнение было использовано при построении электротяговых характеристик локомотивов для расчета силы тяги ТЭД на ободе колеса Fкд

Поскольку сила Fр действует по касательной к колесу, ее называют касательной силой тяги

. Для локомотива в целом касательную силу тяги Fк можно определить как

Fк = nос.Fр = m.Fкд, Н, (3.2)

где nос — число движущих осей локомотива;

m — количество тяговых электродвигателей на локомотиве.

Таким образом, качение колесной пары по рельсу происходит, если к ней приложена пара сил F1 и F2 (вращающий момент от тягового двигателя) и сила F1 уравновешена реакцией рельса Fр. Сформулируем особенности силы Fр как касательной силы тяги:

сила Fр, будучи силой реакции, возникает только под действием силы F1, равна ей по модулю и поэтому пропорциональна величине вращающего момента ТЭД Мд;

Страницы: 1 

Специализация путей и расстановка светофоров
Станция расположена на однопутном участке с электротягой переменного тока (15.КР.03.01.01.ГЭ). Содержит 15 стрелок, 5 приемоотправочных путей, 3 тупика. Все пути станции обезличиваются. На главных путях применяются рельсы типа Р65, на боковых путях рельсы типа Р50. Для осигнализования станции произ …

Правила
перевозки контейнеров морским транспортом
Общие положения Настоящими Правилами регламентируются: перевозка морем, загрузка и выгрузка в морских портах всех типов контейнеров, принадлежащим предприятиям Министерства морского флота, и их использование во всех видах сообщений между портами и пунктами, открытыми для производства операций с кон …

Простой транзитного вагона без
переработки
Расчет простоя этой категории вагонопотока приведен в таблице 14. ч. (17) Таблица 14. Простой транзитного вагона без переработки № поезда Время, ч, мин Число вагонов в составе Продолжи-тельность обработки, ч Вагоно-часы простоя прибытия отправления 2002 00–10 00–40 68 0,5 34 2004 01–05 01–35 68 0,5 …

Вертикальная составляющая — сила

Вертикальная составляющая силы изменяется по закону F /, Fn sin o t sin ip, а горизонтальная составляющая — по закону Fv FB sin ш t cos t, где FB — сила инерции, развиваемая дебалансом 2; ш — угловая скорость звена 13; t — время; ty — угол отклонения маятника от вертикальной линии.

Вертикальная составляющая силы изменяется по закону Fy Fa sin cot sin v /, а горизонтальная составляющая — по закону Fx Fa sin tot x x cos v /, где Fa — сила инерции, развиваемая дебалаисом 2; со — угловая скорость звена 13; t — время; v ( / — угол отклонения маятника от вертикальной линии.

Вертикальная составляющая силы F, действующей на мотоциклиста со стороны стены ( рис. 68), уравновешивает силу тяжести Р; горизонтальная составляющая R силы F сообщает мотоциклисту центростремительное ускорение. Это означает, что горизонтальная составляющая N силы ( — F), действующей со стороны мотоциклиста на стену ( сила нормального давления), равна по абсолютной величине Nmv2Jr, где v — скорость мотоциклиста, m — масса мотоцикла с мотоциклистом.

Вертикальная составляющая сил пара изменяется в зависимости от положения пальца кривошипа за один оборот колеса.

Вертикальная составляющая силы F, действующей на мотоциклиста со стороны стены ( рис. 68), уравновешивает силу тяжести Р; горизонтальная составляющая К силы F сообщает мотоциклисту центростремительное ускорение. Это означает, что горизонтальная составляющая N силы ( — F), действующей со стороны мотоциклиста на стену ( сила нормального давления), равна по абсолютной величине Nmv / r, где v — скорость мотоциклиста, m — масса мотоцикла с мотоциклистом.

Вертикальная составляющая силы F, действующей на мотоциклиста со стороны стены ( рис. 67), уравновешивает силу тяжести mg; горизонтальная составляющая R силы F сообщает мотоциклисту центростремительное ускорение. Это означает, что горизонтальная составляющая N силы — F, действующей со стороны мотоциклиста на стену ( сила нормального давления), равна модулю N mvzjr, где о-скорость мотоциклиста, т-масса мотоцикла с мотоциклистом.

Вертикальная составляющая силы реакции верт0, так как скорость в сечении 1 — 1 ai0 и истечение жидкости происходит в горизонтальном направлении.

Определение силы гидростатического давления на плоскую поверхность графическим способом.

Вертикальная составляющая силы избыточного давления рг равна весу жидкости в объеме тела давления.

Тогда вертикальная составляющая силы действия стержня на левый конец струны равна нулю.

Если вертикальная составляющая силы давления грунта на горизонтальную плоскость сечения на любой глубине z от его внешней поверхности равна Q-v, то нормальная составляющая сяшы давления на вертикальную плоскость скольжения упругого эл.

Чем больше вертикальная составляющая силы тяги Ру, тем меньшая подъемная сила нужна для отрыва.

Так, вертикальная составляющая силы давления на часть цилиндрической поверхности АВ направлена вниз, а на часть ВС — вверх.

Следовательно, вертикальная составляющая силы полного гидростатического давления равна сумме двух сил: силы внешнего давления на горизонтальную проекцию цилиндрической поверхности АВ, передающегося от воздействия внешней силы на поверхность жидкости, и веса жидкости в объеме ABCD, ограниченного цилиндрической поверхностью АВ, вертикальными плоскостями AD и ВС и свободной поверхностью жидкости.

Следовательно, вертикальная составляющая силы полного гидростатического давления равна сумме силы внешнего давления на горизонтальную проекцию цилиндрической поверхности АВ, передающегося от воздействия внешней силы на поверхность жидкости, и веса жидкости в объеме ABCD, ограниченного цилиндрической поверхностью АВ, вертикальными плоскостями AD и ВС и свободной поверхностью жидкости.

Касательная сила — тяга

Коэффициентом р сцепления движителя с почвой называют отношение наибольшей по сцеплению с почвой касательной силы тяги к величине вертикальной нагрузки на движитель при установившейся работе трактора на горизонтальном участке пути.

Изменение касательной силы тяги у колес одной из ведущих осей вызывает соответствующее изменение касательной силы тяги колес другой оси. В частности, если колеса одной из осей попадают в неблагоприятные условия сцепления с дорогой и их касательная сила тяги уменьшается, го это приводит к снижению касательной силы тяги, развиваемой колесами другой оси, даже при хорошем сцеплении с дорогой. В этом случае межосевой дифференциал блокируют, как и межколесный.

Из уравнения ( 48) видно, что удельное сопротивление сдвигу, а следовательно, касательная сила тяги зависят не только от тангенциальной составляющей, но и от давления в зоне контакта: чем выше давление, тем больше касательная сила. Поэтому изменение давления на грунт влияет на тягово-сцепные свойства колесного движителя неоднозначно. На сильно деформируемых грунтах даже небольшое повышение давления в зоне контакта приводит к значительному увеличению вертикальной деформации ( глубины колеи) и потерь мощности на деформирование грунта. Некоторое приращение касательной силы тяги в результате роста второго члена уравнения ( 48) не компенсирует более интенсивного увеличения силы сопротивления качению.

Колеса тракторов МТЗ-50 и МТЗ-52.

Ведущие колеса обеспечивают преобразование крутящего момента, подводимого к ним от конечной передачи, в касательную силу тяги, необходимую для передвижения трактора.

Ведущие колеса служат для преобразования крутящего момента, подводимого к ним от двигателя, в касательную силу тяги, необходимую для передвижения трактора и буксирования прицепов. В целях обеспечения надежного сцепления ведущих колес с почвой на них передается большая часть ( примерно 70 — 75 %) веса трактора. Вес трактора, приходящийся на ведущие колеса, называют сцепным весом. Шины ведущих колес выполняются относительно большого диаметра и широкого профиля, на протекторе которых имеются резиновые почвозацепы, направленные под углом к плоскости вращения колеса и предназначенные для улучшения сцепления колеса с почвой.

Схема сил, действующих на тракторы.

Толкающая сила Хк ( рис. 285, а) ведущих колес у — колесного трактора и касательная сила Рк тяги у гусеничного трактора являются движущими силами, вызывающими перемещение тракторного агрегата. Эти силы направлены в сторону движения параллельно поверхности дороги.

Из уравнения (27.16) тягового баланса видно, что при установившемся режиме работы трактора на горизонтальном участке пути касательная сила тяги трактора расходуется на преодоление силы тяги на крюке и силы сопротивления качению трактора.

Эти передачи используются кратковременно для преодоления больших сопротивлений движению; передаточное число этой передачи находится из условия полной реализации касательной силы тяги по сцеплению с почвой. Обычно на тракторе бывает одна такая передача.

Сопротивление машины при движении паровоза с открытым регулятором и локомотива с электродвигателями под током учитывается величиной ч, вводимой в формулы для касательной силы тяги.

Ходовая система служит для обеспечения поступательного движения трактора, преобразования крутящего момента, подводимого от двигателя к ее ведущим элементам, в касательную силу тяги, а также для поддержания остова трактора, являясь его опорой.

Для поворота трубоукладчика в нагруженном состоянии необходимо, чтобы результирующий момент всех сил, сопротивляющихся повороту, был равен поворачивающему моменту, вызываемому касательными силами тяги гусеницы.

Сила тяги на сцепке F, приложенная на сцепке локомотива, определяется из условия, что ее работа за оборот движущих колес равна работе касательной силы тяги за вычетом работы сил сопротивления, возникающих при движении локомотива в его экипаже за это время.

При ведении изоляционно-укладочных работ у трубоукладчиков от действия грузового момента разгружается правая гусеница и при сохранении поперечной устойчивости трубоукладчик лишается возможности поворачиваться из-за отсутствия требуемой касательной силы тяги на правой гусенице. Касательные силы тяги должны противодействовать продольным силам, возникающим от перемещения троллея по трубопроводу.

Подведем итог

Толчковая тяга – это прекрасный выбор в случае, если вашей целью является эффективное увеличение мощи и силы. Это упражнение повышает двигательную силу благодаря использованию большого веса и высокой скорости.

Толчковая тяга, как и другие упражнения тяжелой атлетики, является очень безопасным упражнением при условии, что применяется правильная техника. Учитывая программу тренировок, толчковая тяга может быть использована для наращивания мышечной силы и выносливости.

Поэтапный подход к отработке правильной техники выполнения толчковой тяги позволит вам быстро и безопасно научиться выполнять это упражнение. После чего остается только тренироваться «до седьмого пота».

Перевод NumeralForce специально для wolfreactor.ru

Рекомендую по теме:

Ссылка на основную публикацию