ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 201
Скачиваний: 33
Т а б л и ц а 4
Скорость Тип машин перед тормо
жением
о-
о
<->Э о о
до ж о
Си <и s ^
Н к - s S і ш й s
— ^ я
-5 E S
ош
а. я
СX
о<и
Пригородный |
поезд |
80 |
км/час |
4 км |
500 г |
25 |
кя |
0,45' |
|||||
Мостовой |
кран |
5 |
км)час |
10 ,и |
50 г |
2,5 |
ни( |
0,33 |
|||||
Поезд метро |
|
60 |
км/час |
800 |
м |
300 |
т |
5 кн |
0,225 |
||||
Трамвай |
автобус |
30 |
км/час |
400 |
лг |
30 |
г |
1,5 кн |
0,365 |
||||
Городской |
40 |
км/час |
400 |
л |
10 |
г |
1,5 кк |
0.49 |
|||||
Башенный |
кран |
0,3 сек - 1 |
2 pad |
1000 тм- 500 |
н,и |
9,17 |
|||||||
Поворотная |
платформа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
экскаватора |
средней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мощности |
|
|
0,5 сек - 1 |
2 рад |
1000 т.и2 500 |
нм |
0,06 |
||||||
П р и м е ч а н и е . На указанных |
режимах |
свободное |
качение |
исключе- |
|||||||||
подъемов. |
П р и использовании |
наката |
кинетическая |
энергия |
|||||||||
машины |
расходуется |
на преодоление |
сил сопротивлений |
на |
|||||||||
участке, называемом путем выбега или наката . Энергетичес
кий баланс при накате |
можно |
выразить: |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
oJ |
|
(61) |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
где |
Е,( — кинетическая |
энергия |
машины в момент перехода |
||||||
на |
накат; |
m — масса машины |
с учетом инерции |
вращающих |
|||||
ся |
частей; |
v — скорость машины; R — сопротивление движе |
|||||||
нию машины; |
S — п у т ь |
наката . |
|
|
|||||
|
По мере |
прохождения пути |
наката скорость |
уменьшает |
|||||
ся по следующему |
закону: |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
= У |
2 E K |
- 2 j RdS |
|
||
|
|
|
v |
|
|
m |
|
||
Исходя из этого, можно заключить, что накат ведет к уменьшению среднетехнической скорости, а'следовательно, и производительности машины. Кроме того, естественное ис-
7. Н. В. Гулиа |
97 |
пользование |
кинетической энергии путем наката при |
обыч |
|
ных сопротивлениях движению имеет малую |
интенсивность, |
||
в связи с чем |
при небольших сопротивлениях |
и высокой |
цик |
личности оно малоэффективно . Кинетическая энергия, исполь
зуемая д л я |
преодоления |
подъемов, частично |
аккумулируется |
||||
в виде потенциальной энергии. Энергетический |
б а л а н с при |
||||||
этом выражается: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•> |
s |
|
|
|
і |
Ек = |
^ г |
+ о\ R d S + H G , |
|
(63) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
где Н — высота преодолеваемого |
подъема. |
|
|
||||
Если принять, |
|
что скоростьавтомобиля |
при |
переходе на |
|||
п о д ъ е м — v , |
то |
максимальная |
высота |
преодолеваемого |
|||
подъема равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
= — |
|
• |
|
(64) |
Ясно, что использование кинетической энергии д л я преодоле ния подъемов носит частный характер, так как не всегда на данном отрезке пути имеется соответствующий подъем.
Использование |
кинетической |
энергии машины может |
быть осуществлено |
т а к ж е путем |
соответствующих специаль |
ных мероприятий. В том случае, когда большое количество машин связано единой сетью питания (например, электри
ческий |
транспорт), |
вероятное число |
тормозимых м а ш и н |
близ |
||||
ко к числу разгоняющихся . Здесь принципиально |
возможной |
|||||||
является отдача |
в |
сеть |
энергии, выделяемой |
п р и т о р м о ж е н и и , |
||||
и использование |
ее |
д л я |
разгона других машин . |
Это |
может |
|||
быть |
осуществлено |
путем перевода |
тяговых |
двигателей в |
||||
генераторный р е ж и м с отдачей выделенной энергии в сеть. Однако, ввиду того что р е ж и м замедления до остановки весь ма неэффективен применительно к работе генераторов, этот метод позволяет использовать всего несколько процентов ки нетической энергии. Торможение до остановки не следует смешивать с торможением при движениипод уклон. В послед
нем |
случае генераторы |
работают |
с |
большей эффективностью . |
|
Описанный метод |
для машин |
с |
индивидуальным питани |
ем |
непригоден. |
|
|
|
Р а д и к а л ь н ы м методом использования кинетической энер гии ящляетоя такой, при котором эта энергия 'может быть на коплена в аккумуляторе, установленном на самой машине, а затем выделена для использования. К а к было отмечено ра нее, в настоящее время техника располагает различными ви дами аккумуляторов энергии. Из них наиболее распростране ны электрические, тепловые и механические. Д л я накопления энергии при торможении машины аккумулятор должен обла
дать специфическими свойствами, которые |
обусловлены крат |
||||||
ковременным |
и |
интенсивным |
характером |
протекания |
про |
||
цесса. И з |
рассмотрения, |
по-видимому, следует исключить |
|||||
тепловые |
аккумуляторы, |
требующие преобразования механи |
|||||
ческой энергии |
в |
тепловую и |
обратно. Эти |
процессы, |
особен |
||
но последний, как известно, весьма трудоемки и неэффектив
ны, а |
т а к ж е имеют низкий |
к. п. д. |
|
|
|
||
Электрические (электрохимические) аккумуляторы наи |
|||||||
более |
распространены в технике. Они обладают |
высокой |
|||||
удельной энергоемкостью |
(кислотные |
порядка |
105 дж/кг), |
||||
способностью сохранять энергию длительное время . |
|
||||||
Основным |
недостатком |
этих аккумуляторов является |
их |
||||
м а л а я |
удельная мощность как при зарядке, так и при раз |
||||||
рядке. |
Кроме того, для преобразования механической энер |
||||||
гии в |
электрическую и |
обратно требуется электродвигатель, |
|||||
могущий т а к ж е |
играть |
роль генератора. |
Однако |
следует |
от |
||
метить, что электрические аккумуляторы принципиально при годны для аккумулирования кинетической энергии машин, что отмечено Е. А. Чудаковым .
Наиболее практичными типами аккумуляторов, исполь зуемых д л я указанных целей, являются, по-видимому, акку муляторы механической энергии — статические и динамичес кие.
Статические аккумуляторы ч а щ е всего представляют со бой пружину или иное упругое тело. Процесс перевода кине тической энергии в потенциальную заключается в деформиро вании упругого тела импульсом силы д в и ж у щ е й с я массы и фиксировании этого тела в деформированном состоянии. Д а лее, д л я перевода потенциальной энергии в кинетическую де формированное тело освобождается, создавая импульс, раз гоняющий требуемую массу до скорости, соответствующей затраченной энергии.
Рассмотрим удельную энергоемкость статических и ди-
7* |
99 |
намических |
(инерционных) |
аккумуляторов |
|
механической |
|||||||||||||||
энергии. Д л я простоты |
считаем, |
|
что |
при |
деформировании |
||||||||||||||
упругого |
тела |
сила |
возрастает |
пропорционально |
деформации |
||||||||||||||
и в начальный |
момент равна нулю. Удельная |
потенциальная |
|||||||||||||||||
энергия при упругой |
одноосной |
деформации |
равна: |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
и = |
2 1 п = |
2 Ё 6 ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
( 6 5 ) |
||||
где Р — м а к с и м а л ь н а я |
внешняя |
сила; |
m — масса |
тела; |
Е — |
||||||||||||||
модуль |
упругости; |
а — н а п р я ж е н и я ; / — длина |
тела; б — п л о т |
||||||||||||||||
ность; |
є — относительная д е ф о р м а ц и я . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Обозначив |
все постоянные |
д л я материала |
через |
К ь |
пре |
||||||||||||||
образуем выражение |
(65): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
U = |
KiG2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(66) |
|
Известно, |
что д л я |
маховиков |
инерционных |
аккумулято |
|||||||||||||||
ров связь удельной энергоемкости е с максимальными |
|
напря |
|||||||||||||||||
жениями |
имеет вид (см. гл. V I ) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
е = |
Кст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(67) |
|
Сравним численные значения К и Кі в |
ф о р м у л а х |
|
(66) и |
||||||||||||||||
(67) д л я наиболее распространенного конструкционного |
мате |
||||||||||||||||||
р и а л а — с т а л и . |
Д л я в ы р а ж е н и я |
|
(66) |
п р и |
|
Е = 2 , 2 - 1 0 8 |
|
кн/м2, |
|||||||||||
6 = 7850 |
кг!м3, |
значение |
K i равно |
2 , 9 - Ю - 1 |
2 |
м6/кн2-сек2. |
|
|
Д л я |
||||||||||
в ы р а ж е н и я (67), т. е. .для маховиков, |
значение |
К |
стремится |
||||||||||||||||
к некоторому пределу, равному 12,5-10- 4 |
|
м4/кн-сек2. |
|
|
|
||||||||||||||
Сопоставляя |
формулы (66) |
и |
(67), получим, что при |
зна |
|||||||||||||||
чении |
а = 4 , 3 - 1 0 8 |
кн/м2 |
удельные |
|
энергоемкости |
обоих |
типов |
||||||||||||
аккумуляторов |
совпадают. |
Ка к |
видно |
из |
приведенного, |
это |
|||||||||||||
происходитПри практически |
недостижимых |
значениях |
|
напря |
|||||||||||||||
жений. Д л я реальных напряжений |
о = 2 — 3 - Ю 5 |
кн/м2 |
энерго |
||||||||||||||||
емкость |
статических |
аккумуляторов примерно |
в 6 - Ю 4 |
раз ни |
|||||||||||||||
же, чем |
динамических |
того |
ж е |
веса. |
Этим |
объясняется |
не |
||||||||||||
приемлемость |
пружинных |
статических |
аккумуляторов |
дл я |
|||||||||||||||
накопления значительных количеств энергии. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Небольшие |
количества |
кинетической |
энергии |
могут |
быть |
||||||||||||||
накоплены в маховике инерционного рекуператора с резино вым упругим звеном (рис. 50). Рекуператор подключается к трансмиссии машины при помощи фрикционной муфты. Н а первом э т а п е торможения основная часть энергии аккумули руется в упругом звене в виде потенциальной. Затем, по мере
