ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 200
Скачиваний: 33
Г Л А В А IV
И Н Е Р Ц И О Н Н Ы Е А К К У М У Л Я Т О Р Ы Д Л Я Р Е К У П Е Р И Р О В А Н И Я К И Н Е Т И Ч Е С К О Й Э Н Е Р Г И И
§ |
1. Анализ энергетики |
|
|
|
|
|
|
|
рабочих процессов машин |
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий процесс каждой |
машины |
обязательно |
вклю |
|||
чает |
в себя |
разгоны и замедления . Д л я |
машин непрерывного |
||||
действия они не имеют существенного |
значения, т а к к а к |
их |
|||||
работа носит характер установившегося режима . К таким |
ма |
||||||
шинам относятся различные транспортеры, |
эскалаторы, мно |
||||||
гоковшовые |
экскаваторы, ткацкие |
станки и |
др . Что ж е |
каса |
|||
ется |
машин |
цикличного действия, |
то щ данном случае |
разгон |
|||
и замедление составляют значительную часть рабочего про цесса. К т а к и м м а ш и н а м можно отнести .почти <все транспорт
ные машины, |
большинство грузоподъемных |
и землеройно- |
||
строительных |
м а ш и н , |
м е т а л л о о б р а б а т ы в а ю щ и е |
машины |
л др. |
Р а с с м а т р и в а я два |
названных процесса — разгон и |
замед |
||
ление, можно заметить, что в первом случае происходит на копление кинетической энергии, во втором — ее поглощение.
При м а л ы х скоростях машин доля кинетической энергии в общем энергетическом балансе невелика. Однако с повышени ем скоростей кинетическая энергия машины возрастает, за воевывая п р е о б л а д а ю щ у ю роль т энергетическом балансе. Та
кое |
ж е |
явление |
имеет |
место при снижении |
сопротивлений |
(пли |
повышении |
общего |
к. п. д. машины) и |
уменьшении дли |
|
ны пути |
цикла. |
|
|
|
|
В качестве примера рассмотрим зависимость изменения доли кинетической энергии Е % в общем расходе механичес кой энергии от вышеперечисленных факторов применительно к городскому транспорту. Кривая 1 (рис. 49) представляет за-
Рис. 49. |
Доля кинетической |
энергии |
в общем |
расходе |
механичес |
|||||||||||
кой энергии |
для |
городского |
транспорта: |
. / — зависимость |
доли |
кине |
||||||||||
тической |
энергии |
Е%от |
скорости |
(км/нас) при постоянных |
расстоя |
|||||||||||
ниях между |
остановками |
S = 300 м |
и |
сопротивлении |
движению |
R = |
||||||||||
= 1,5% |
от |
веса машины; 2— зависимость |
Е% от |
расстояния между |
ос |
|||||||||||
тановками |
|
S, м, |
при V ==60 км/час |
и R = 1.5%;3— зависимость |
Е% |
от |
||||||||||
сопротивления |
движению R% |
при |
V=60 |
км/час HS = 300 М. |
|
|
|
|
||||||||
висимость |
изменения |
Е % от скорости движения v км/час |
при |
|||||||||||||
расстоянии |
между остановками |
S = |
300 м |
и |
среднем |
сопро |
||||||||||
тивлении |
движению |
R = l , ' 5 % |
от |
веса м а ш и н ы . Кривая |
2 |
от |
||||||||||
р а ж а е т |
тот |
ж е |
процесс, |
но |
у ж е в зависимости |
от |
расстояния |
|||||||||
между |
остановками |
S, при максимальной скорости движения |
||||||||||||||
60 км/час |
и том ж е |
значении R. Наконец, кривая 3 характе |
||||||||||||||
ризует |
зависимость |
той |
ж е |
величины от сопротивления |
дви |
|||||||||||
жению |
при постоянных v = 6 0 |
км/час |
и S = |
300 |
м. |
|
|
|
|
|||||||
Ясно, что при одновременном повышении скорости дви жения, уменьшении расстояния между остановками и сопро
тивления движению доля кинетической энергии в общем |
рас |
||
ходе энергии за |
цикл увеличивается |
еще интенсивнее. |
М е ж |
ду тем следует |
отметить, что как у |
машин, с л у ж а щ и х |
сред |
ством транспорта, так и у других машин циклического дейст
вия |
скорость |
движения неуклонно повышается, сопротивле |
ния |
движению |
уменьшаются, увеличивается общий к. п. д. |
Кроме того, у транспортных м а ш и н иногда желательно 'умень
шение |
расстояния |
между остановками. |
Д л я современных ма |
т и й цикличного |
действия: автобусов, |
троллейбусов, поездов |
|
метро, |
пригородных поездов, мостовых |
кранов и аналогичных |
|
им — при наиболее эффективных циклах на совершение ра боты тратится примерно Ю-ь-30% 'суммарной энергии дви гателя, а переходит в кинетическую с последующим ее рас сеиванием 70—80%. В будущем ж е это соотношение, несом ненно, еще более ухудшится. Такое положение приводит к не обходимости как постоянного повышения мощности двигате ля для обеспечения хороших динамических качеств машины, так и применения устройств, поглощающих кинетическую энергию,— различных замедлителей и тормозов. В результа
те задерживается |
дальнейшее повышение производительности |
и экономичности |
цикличных машин. |
Использование кинетической энергии цикличных машин могло бы обеспечить весьма большой экономический .эффект.
Орезервах кинетической энергии, которые могли бы быть
использованы в машинах цикличного действия, упоминается
вработах Е. А. Чудакова [96] .
Н. К. Куликов предложил следующую формулу для опре деления экономического эффекта использования энергии тор
можения автомобиля [ 7 6 ] :
|
|
|
д о / |
|
|
1 0 0 г ) П У т а * 2 |
|
|
, ( - - , |
|
|
|
/ 0 |
> 2 6 0 0 0 i | ) g + ( n + l ) v m a K » ' |
|
|
К ] |
||
где т) — к . п. д. силовой передачи автомобиля; |
п — число |
оста |
|||||||
новок |
на |
пути в |
1 |
км; |
vmax— м а к с и м а л ь н а я |
скорость |
авто |
||
мобиля |
на |
этом |
участке |
пути; гр — коэффициент |
сопротивле |
||||
ния |
дороги. |
|
|
|
|
|
|
||
|
П р а в и л ь н а я |
оценка |
резервов кинетической |
энергии |
д л я |
||||
различных м а ш и н в разных условиях их эксплуатации |
тре |
||||||||
бует |
установления |
особого критерия, который |
может |
быть |
|||||
определен при рассмотрении |
энергетического баланса движу |
|||||||
щейся |
машины . |
|
|
|
|
|
|
|
Энергетический б а л а н с д в и ж у щ е й с я машины в любой |
||||||||
отрезок |
времени |
можно |
выразить уравнением: |
|||||
|
|
Е с |
= |
Е р |
-J- Е,;1 Ш , |
|
|
(5S) |
где Е с |
— полная |
энергия, |
затраченная |
до |
рассматриваемого |
|||
момента; Е,, — энергия, |
затраченная |
на |
реактивные сопротив |
|||||
ления; |
Ек н -„ — кинетическая |
энергия |
машины . |
|||||
При остановке машины |
накопленная |
кинетическая энер |
||||||
гия расходуется на преодоление реактивных сопротивлений и
поглощается тормозами . Отношение энергии Ер, |
затраченной |
||||
на реактивные сопротивления, к |
полной |
энергии |
Е с |
может |
|
служить критерием |
для оценки |
резерва |
кинетической |
энер |
|
гии в машине в заданных условиях. Следовательно, для |
рабо |
||||
чего цикла пбступательно движущейся машины этот |
крите |
||||
рий выразится: |
|
|
|
|
|
° ~ 2 W l + 0 , 5 m v 2 ' |
|
|
( } |
||
а для вращательно |
движущегося |
агрегата: |
|
|
|
Е М ? Мср+0,51со2
где 2W1, 2Мср — произведение реактивных сопротивлений на перемещения соответственно д л я поступательного и враща тельного движения; m и I — с о о т в е т с т в е н н о масса и момент инерции агрегата; у и со — линейная и угловая скорости перед началом торможения до остановки.
С улучшением использования энергии 6, увеличиваясь, стремится к единице. Резерв кинетической энергии при этом уменьшается . В качестве примера в таблицах 2 и 3 приводят
ся значения б д л я различных циклов |
р а б о т ы транспортных |
|||
машин на пневматиках |
(автобус |
или |
троллейбус) и на |
рель |
совом ходу (трамвай или поезд) . |
Д л я простоты оценки |
аэро |
||
динамическими сопротивлениями |
пренебрегаем. |
|
||
Д а н н ы е таблиц свидетельствуют, |
что б достигает высоких |
|||
значений при малой скорости и больших расстояниях |
между |
|||
естановками . Вместе с |
тем большинство 'современных |
машин |
||
работает на высоких скоростях и имеет низкое значение б, а следовательно, большие резервы кинетической энергии.
Расстояние меж ду оста новками,
м
100
200
300
400
500
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
|
Значения |
6 для транспорта на пневматиках |
|
|
|
||||
Значение |
о-при скорости |
перед |
началом торможения |
|
||||
2 Ї |
20 км\час |
•у |
44 |
о |
о |
о | |
|
|
г- Ч |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со і: |
|
ю * |
|
Si |
|
0,8 |
0,49 |
0,3 |
0,196 |
|
— |
— |
|
|
0.89 |
0,66 |
0,464 |
0,32 |
0,238 |
|
|||
0,92 |
0,74 |
0J565 |
0,42 |
0,29 |
0,246 |
— |
|
|
0,94 |
0,79 |
0,635 |
0,42 |
0,385 |
0,3 |
0,242 |
|
|
0,95 |
0,83 |
0,69 |
0,55 |
0,44 |
0,35 |
0,284 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
|
|
Значения б |
для рельсового транспорта |
|
|
|
|||
Расстоя ние меж ду оста новками
м
100
200
300
400
500
Значения о при скорости перед началом торможения
|
•о |
ча |
|
|
|
|
|
с |
|
S' |
g |
|
|
|
о ^ |
— |
о ^ |
о ~. |
О |
О ч |
|
сч і; |
со і; |
|
|
с: |
|
0,565 |
0,244 |
0,125 |
0,075 |
— |
— |
— |
0,72 |
0,39 |
0,224 |
0,14 |
0,094 |
— |
|
0,8 |
0,49 |
0,3 |
0,196 |
0,135 |
0,097 |
— |
0,84 |
0,56 |
0,365 |
0,245 |
0,172 |
0,127 |
0,09В |
0.87 |
0,62 |
0,42 |
0,29 |
0,206 |
0,153 |
0,117 |
Д л я ориентировочной оценки .резервов кинетической энергии
у различных видов |
машин при их работе в реальных услови |
ях эксплуатации с |
максимальной, среднетехнической ско |
ростью за цикл в таблице 4 приведены соответствующие зна чения б.
. И з приведенного следует, что у перечисленных машин" значительная часть механической энергии, выделенной двига телем, расходуется на торможение . Использование этой энер
гии может дать большой экономический эффект . |
Особенно |
|
значительный эффект возможен |
при малых значениях б. |
|
Н а практике кинетическая |
энергия д в и ж у щ и х с я |
машин |
частично используется путем рационального управления при свободном выЬеге (накате) и динамическом преодолевании
