Силы, действующие на автопоезд во время движения, и их определение

На поезд в движении действует ряд внешних сил: вертикальные и горизонтальные (продольные и поперечные).

К вертикальным силам относятся масса поезда и вертикальная составляющая динамических усилий, возникающая при движении его по неровностям пути. К горизонтальным продольным силам, которые действуют в направлении движения поезда, относятся силы тяги тягача (локомотива), силы сопротивления движению, тормозные и динамические силы. К горизонтальным поперечным силам относятся в основном центробежная сила на кривых участках пути и при обгоне.

Наибольшее влияние на режим движения поезда па прямом участке пути оказывают продольные горизонтальные внешние силы, а именно сила тяги, силы сопротивления движению и тормозные силы.

Силой тяги называют внешнюю силу, создаваемую двигате­лем тяговой машины, приложенную к ведущим колесам в точках их касания с путем и направленную в сторону движения поезда. По месту приложения эту силу тяги называют касательной.

Касательная сила тяги связана с мощностью двигателя и крутящим моментом сле­дующим образом:

где — крутящий момент на валу двигателя, Н м; — общее передаточное число силовой трансмиссии; — коэффициент по­лезного действия всей силовой передачи; — коэффициент исполь­зования свободной мощности двигателя по эксплуатационным условиям (0,85...0,90 для автомобилей; 1,0 для локомотивов же­лезных дорог); — коэффициент учета отбора мощности двигате­ля на привод вспомогательных механизмов (0,9...0,95 для автомо­билей; 0,85 для тепловозов узкой колен); v — скорость движения, м/с; – радиус ведущего колеса, м; – мощность двигателя, кВт.

Зависимость силы тяги от условий сцепления выражается следующим неравенством:

– коэффициент продольного сцепления ведущих колес тягача с дорогой; g - ускорение силы тяжести; – сцепная масса тягача, приходящаяся на ведущие колеса, т.

. Различают основное сопротивление движению, действующее постоянно при движении поезда, и дополнительное, возникающее только в отдельных случаях (например, сопротивление от уклонов пути, на кривых, при трогании с места и т. д.). Сопротивление воздушной среды. Оно возникает вследствие затраты энергии на преодоление реактивного давления воздуха,на перемещение частиц воздуха и их трение о поверхность подвижного состава. Сопротивление воздушной среды зависит от формы и размеров лобовой поверхности поезда и скорости, по не зависит от его массы.

Все силовые факторы, действующие на автомобиль, можно разделить на три группы: 1 - движущие; 2 - сопротивления движению; 3 - нормальные к направлению движения.

К первой группе относится окружная сила на ведущих колесах F_к.

Вторую группу составляют: M_f1, M_f2— моменты сопротивления качению колес автомобиля; F_в — сила сопротивления воздуха; F_i— сила сопротивления подъему; F_jx — сила сопротивления поступательному ускорению масс автомобиля; F_nx — продольная составляющая силы сопротивления прицепа. У одиночного автомобиля сила сопротивления прицепа отсутствует.

К третьей группе относятся: R_z1, R_z2—нормальные реакции дороги; G_acosα — нормальная составляющая веса автомобиля; F_пz — нормальная составляющая силы сопротивления прицепа (крюковая нагрузка). Силы, входящие в эту группу, направлены перпендикулярно к вектору скорости автомобиля. Поэтому их влияние на динамику движения автомобиля не непосредственное, а косвенное.

Полное сопротивление (W) - все силы сопротивления кот. действуют на все транспортное средство (кг; т; Н)

Удельное сопротивление - отношения полного сопротивления.

ω=W(P+Q).

Основное сопротивление движению м/д осью и подшипником:

ω1=140φ; φ-коэф. трения

Сопротивление от ровности покрытия:

ω₂= ω+μ(G₁/G_a)SV²; ω-удельное сопротивление качению по ровному покрытию; μ-коэф. учит. конструктивные особенности автомобиля; G1- полный вес автобобиля; Ga- вес неподрессоренных частей автомобиля; S- коэф ровности покрытия.

Сопротивление движению воздушной среды:

W_в=LxqV²/2Ωl; x- коэф характеристики обтекаемости; q - плотность воздуха; Ω -средняя поперечная площадь сечения.