Перемещение сосредоточенных грузов

Общие замечания.

Силой тяги при рассмотрении средств транспорта называют внешнюю силу, которую необходимо реализовать машиной для осуществления перемещения (транспортирования) груза. Под грузом в этом случае часто понимают не только непосредственно тело, которое необходимо переместить, но и все движущиеся с ним части (детали, элементы) транспортной установки, например вагонетку, цепь со скребками, ленту и др.

Реализуется сила тяги у разных машин по-разному: путем сцепления (трения) ведущих колес с дорогой, сцепления (трения) ленты о приводной барабан и др.

Источником силы тяги на транспортных машинах являются двигатели: электрические, внутреннего сгорания, пневматические, инерционные и др.

Каждый вид двигателя имеет свою характеристику и вместе с передачей (трансмиссией) формирует закономерности изменения силы тяги в зависимости от изменения режимов транспортирования.

В транспортных машинах сила тяги необходима для:

– преодоления различного рода сопротивлений движению, связанных с тернием качения, скольжения, перемешивания сыпучего груза и др.;

– преодоления сил инерции в период разгона или торможения;

– преодоления сил тяжести при транспортировании по наклонному пути.

Первая из перечисленных сил всегда имеет место при транспортировании, другая и третья могут и не быть.

Ниже рассмотрены основные задачи определения необходимых значений силы тяги, а также способы ее реализации на различных транспортных установках.

Отдельно рассмотрена задача определения мощности на валу исполнительного органа машины и мощности двигателя ее.

Сосредоточенные грузы (вагонетки, оборудование, крепление и др.) перемещаются в большинстве случаев на колесах (или катках), или скольжением по почве, настилу, направляющим и др.

Сила тяги на перемещение таких грузов определяется (находится) из аналитического выражения, связывающего все действующие силы и называемого уравнением движения (уравнением равновесия при движении). При составлении уравнения размерами груза пренебрегают и считают, что вся его масса сосредоточена в одной точке.

При перемещении груза весом G скольжением по горной плоскости с постоянной скоростью V сила тяги F равна силе трения W, т.е. произведению нормальной реакции N на коэффициент трения f.

F = W = N f

При перемещении груза любым способом на колесах (катках, роликах) сила тяги F также равна W, т.е.

F = W = N f = G•ω

ω – коэффициент сопротивления движению.

Формально ω аналогичен f, т.е. равен отношению силы трения к нормальной реакции, существо же этих коэффициентов различно. При скольжении W зависит только от свойств трущихся поверхностей. Сопротивление движению учитывает состояние трущихся поверхностей, сопротивления движению среды, диаметр колеса, вязкость смазки и определяется экспериментально.

На рис. 5.1, а) и б) показаны силы, действующие на сосредоточенный груз при перемещении его вверх или вниз со скоростью по плоскости, наклоненной к горизонту под углом (общий случай движения). Сила тяжести разложена на составляющие:

– нормальную, перпендикулярную плоскости движения;

– продольную, параллельную плоскости движения.

Эти две силы своего направления не меняют в зависимости от направления движения (вверх или вниз движется тело).

– сила инерции; направление ее определяется знаком ускорения (ускоренное движение , замедленное ) и не зависит от направления движения.

Рис. 5.1. К определению силы тяги при перемещении сосредоточенных грузов

– сила сопротивления движению от трения. При перемещении скольжением коэффициент сопротивления движению равен коэффициенту трения скольжения, . При перемещении на колесах учитывает все виды трения, какие при этом имеют место.

Оба коэффициента определяются только экспериментально путем измерений силы тяжести, силы тяги (сопротивления) при перемещении по горизонтальной плоскости с .

Сила сопротивления от трения всегда направлена в сторону, противоположную движению. – сила тяги – внешняя сила, приложенная к телу для осуществления его движения.

В теоретической механике известны два метода решения задач на равновесие сил: метод проектирования сил на координатные оси и метод возможных перемещений, когда приравнивается нулю сумма произведений возможных перемещений на проекцию сил на эти перемещения. Поскольку возможные перемещения всех точек груза считаются одинаковыми, следует правило силовых расчетов: сумма проекций сил на траекторию движения равна нулю. За положительные направления принимается в этих случаях направление скорости (направление движения).

В рассматриваемом случае на траекторию движения (линию, параллельную плоскости движения) проектируются силы . В случае перемещения на колесах (катках) сила инерции перемещающихся частей определяется из выражения:

, (5.1)

где – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс, т.к. они участвуют в двух движениях – поступательном и вращательном, что при увеличивает инерцию поступательного движения системы.

Из рис. 5.1, а) уравнение равновесия: (уравнение движения):

, (5.2)

откуда сила тяги

. (5.3)

Из рис. 5.1, б):

, (5.4)

объединяя оба случая в одно выражение имеем:

. (5.5)

Знак + ставится при движении вверх, – – вниз. Записав значение каждой силы имеем:

, н, (5.6)

или

, н.

Дата добавления: 2014-01-06