Тяговое усилие в чем измеряется

Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.

Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:

Первый и второй законы Ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Примеры из жизни

Насколько вы сильны?

Когда вы решили покатать своего ребёнка, вы прикладываете силу тяги (Fтяги) к санкам с ребёнком. Когда вы начинаете тянуть санки, возникает сопротивление движению, вызванное силой трения (Fтр.), направленной в противоположную сторону. Это так называемая сила трения покоя. Когда тело не движется, она равна нулю. Стоит потянуть за санки — и появляется сила трения покоя, которая меняется от нуля до некоторого максимального значения (Fтр. max). Как только Fтяги превысит Fтр.max, санки с ребёнком придут в движение.

Чтобы найти Fтяги, применим второй закон Ньютона: Fтяги – Fтр.max = m•a, где a – ускорение, с которым вы тянете санки, m – масса санок с ребёнком. Допустим, вы разогнали санки до определённой скорости, которая не изменяется. Тогда a = 0 и вышеприведённое уравнение запишется в виде: Fтяги – Fтр. max = 0, или Fтяги = Fтр.max. Есть известный закон из физики, который устанавливает определённую зависимость для Fтр.max и N. Эта зависимость имеет вид: Fтр.max = fmax • N, где fmax – максимальный коэффициент трения покоя.

Если в эту формулу подставить выражение для N, то мы получим Fтр.max = fmax•m•g. Тогда формула искомой силы тяги примет вид: Fтяги = fmax•m•g = fск•m•g, где fск = fmax – коэффициент трения скольжения, g – ускорение свободного падения. Допустим, fск = 0,7, m = 30 кг, g = 9,81 м/с², тогда Fтяги = 0,7 • 30 кг • 9,81 м/с² = 206,01 Н (Ньютона).

Насколько силён ваш автомобиль?

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v за какое-то время t, проехав расстояние s. Тогда Fтяги будет легко рассчитана по формуле: Fтяги = m•v/t. Как и в примере с санками, справедлива также такая формула: Fтяги = f•m•g, где f – коэффициент трения качения, который зависит от скорости автомобиля (чем больше скорость, тем меньше этот коэффициент).

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v = 180 км/ч, а мощность его двигателя N = 200 л. с. (лошадиных сил). Чтобы вычислить Fтяги двигателя, необходимо прежде перевести указанные единицы измерения в единицы СИ, т. е. международной системы измерения. Здесь 1 л. с. = 735,499 Вт, поэтому мощность двигателя составит N = 200 л. с. • 735,499 Вт/л. с. = 147099,8 Вт. Скорость в системе СИ будет равна v = 180 км/ч = 180 • 1000 м/3600 с = 50 м/с. Тогда искомое значение будет равно Fтяги = 147099,8 Вт/50 (м/с) = 2941,996 Н

2,94 кН (килоньютона).

0,98 кН. Полученное для автомобиля значение Fтяги больше веса штанги в 2,94/0,98 = 3 раза. Это равносильно тому, что вы будете поднимать штангу массой в 300 кг. Такова сила тяги двигателя вашего автомобиля (на скорости 180 км/ч).

Таким образом, зная школьный курс физики, мы можем с лёгкостью вычислить силу тяги:

В нашем видео вы найдете интересные опыты, поясняющие, что такое сила тяги и сила сопростивления.

Источник

Тяговое усилие

Смотри также родственные термины:

41. Тяговое усилие высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя)

Сила, которую необходимо приложить к элементу управления высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя) с внешним управлением для обеспечения замыкания или размыкания контактов электрической цепи выключателя (переключателя)

Полезное

Смотреть что такое «Тяговое усилие» в других словарях:

ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ — горизонтальная составляющая силы сопротивления движению, преодолеваемой самоходной машиной … Большой Энциклопедический словарь

тяговое усилие — [ГОСТ 27247] [ГОСТ 29194 91 (ИСО 6747 88)] Тематики тракторы Обобщающие термины эксплуатационная терминология … Справочник технического переводчика

ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ — сила тяги, сила (в кг), затрачиваемая л. на передвижение повозки или с. х. орудия. На транспорт. работах Т. у. зависит от кач ва дороги, конструкции повозки и ее массы вместе с грузом. Чем ровнее дорога и меньше трение втулки об ось, тем меньше … Справочник по коневодству

тяговое усилие — горизонтальная составляющая силы сопротивления движению, преодолеваемой самоходной машиной. * * * ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ, горизонтальная составляющая силы сопротивления движению, преодолеваемой самоходной машиной … Энциклопедический словарь

ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ — сила тяги, с к рой трактор тянет за собой прицепное орудие или машину. Т. у. передается через прицепную серьгу. Т. у тесно связано со скоростью поступательного движения трактора (скорость падает с возрастанием Т. у. и наоборот), зависит от рода… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

Тяговое усилие — горизонтальная составляющая силы сопротивления движению, преодолеваемой транспортной машиной. В СССР и др. странах СЭВ Т. у. положено в основу классификации Тракторов в типаже … Большая советская энциклопедия

тяговое усилие высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя) — тяговое усилие Сила, которую необходимо приложить к элементу управления высокочастотного вакуумного выключателя (переключателя) с внешним управлением для обеспечения замыкания или размыкания контактов электрической цепи выключателя… … Справочник технического переводчика

тяговое усилие (на ободе колеса) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN tractive effort … Справочник технического переводчика

тяговое усилие на барабане — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN wireline pull … Справочник технического переводчика

тяговое усилие при длительной мощности — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN tractive effort at continuous rating … Справочник технического переводчика

Источник

Формула силы тяги

В том случае, если тело при перемещении имеет ускорение, то на него кроме всех прочих обязательно действует некоторая сила, которая является силой тяги в рассматриваемый момент времени. В действительности, если тело движется прямолинейно и с постоянной скоростью, то сила тяги также действует, так как тело должно преодолевать силы сопротивления. Обычно силу тяги находят, рассматривая силы, действующие на тело, находя равнодействующую и применяя второй закон Ньютона. Жестко определенной формулы для силы тяги не существует.

Определение и формула силы тяги

Исходя из формулы (1) силу тяги можно определить через полезную мощность, и скорость транспортного средства (v):

Для автомобиля, поднимающегося в горку, которая имеет уклон , масса автомобиля m сила тяги (F_T) войдет в уравнение:

$$F_-F_-m g \sin \alpha=m a(3)$$

где a – ускорение, с которым движется автомобиль.

Единицы измерения силы тяги

Основной единицей измерения силы в системе СИ является: [F_T]=Н

Примеры решения задач

Решение. Сделаем рисунок.

В качестве основы для решения задачи используем второй закон Ньютона:

Спроектируем уравнение (1.1) на оси X и Y:

Подставим правую часть выражения (1.4) вместо силы трения в (1.2), получим:

Переведем массу в систему СИ m=1т=10 3 кг, проведем вычисления:

Ответ. F_T=2,98 кН

Формула силы тяги не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Решение. Сделаем рисунок.

Для решения задачи нам потребуются проекции сил на осиX и Y, которые отличны от нуля. Для тела массы m:

$$ \begin X: m a_<1>=F_(2.1) \\ Y: m g=N(2.2) \\ F_=\mu N=\mu m g \rightarrow m a_<1>=\mu m g \rightarrow a_<1>=\mu g(2.3) \end $$

$$M a_<2>=F-F_\rightarrow M a_<2>=A t-F_\rightarrow a_<2>=\frac>(2.2)$$

Обозначим момент времени, в который доска начнет выскальзывать из-под тела t₀, тогда

Источник

Тяговое усилие лебедки — правильный выбор мощности

Максимальное тяговое усилие

Среди множества критериев покупки лебедки, в первую очередь нужно учитывать вес и тяговое усилие лебедки. Как правило тяговое усилие, в его максимальном значении, указывается в технических характеристиках каждой модели. Другими словами максимальное тяговое усилие это максимальный вес, который лебедка в силах сдвинуть или оторвать от поверхности земли, при намотке первого слоя троса на барабан. Единица силы, как мы знаем из курса физики, измеряется в ньютонах (Н), но для простоты расчета в тех. характеристиках указывают килограммы либо фунты lbs.

В случае если тяга указана только в фунтах, чтобы пересчитать её в килограммы, (исходя из соотношения фунта к килограмму 1 фунт = 0,454), необходимо фунты умножить на 0,454. К примеру тяговое усилие у лебедки Dragon Winch DWH 9000 HD составит 4086 кг.

Важно учитывать что с каждом новым витком троса на барабан, тяговое усилие прямо пропорционально идёт к снижению.

Катящая нагрузка

Вторым важным фактором для выбора лебедки является расчёт катящей нагрузки.

Сопротивление подъему G (фактор подъёма) высчитывается по приведенной ниже таблице, учитывая значения угла наклона поверхности, либо уровня подъема:

Относительный уровень подъема 5% будет иметь поверхность с длиной горизонтальной проекции 10 метров, окончание которой выше начала на 1 метр.

К примеру автомобиль в полном снаряжении весом в 2,5 тонны, при горизонтальном перемещении по сухой дороге потребует всего 390 кг. А при вытаскивании его из болота потребуется почти такое же усилие, как вес самого автомобиля.

Ещё одним важным фактором, который влияет на тяговое усилие и работу лебедки вообщем, это нагрузка на сам электромотор. Эксплуатация его на максимальных мощностях, неизменно приведёт к поломке, при чём достаточно быстро. По этой причине следует предусмотреть и брать лебедку с запасом мощности и для самого двигателя. То есть для трёх тонного автомобиля лучше приобретать лебедку на 4-4,5 тонны.

Не стоит также забывать, что максимальная сила с которой барабан тянет трос достигается только на первом витке, на последнем она сводится к минимальному значению. Это происходит по причине увеличения диаметра барабана при намотке, и соответственно плеча рычага, с помощью которого привод крепится к тросу. Разница в тяговом усилии может достигать отметки в 50% (на это значение влияет конструкция самого барана). Исходя из вышесказанного, для тягового усилия лебедки в 2,5 расчет мощности может достигать 5,5 тонны.

Источник

Содержание

Определение тягового усилия

Кривые тягового усилия

Технические характеристики локомотивов часто включают кривые тягового усилия, показывающие взаимосвязь между тяговым усилием и скоростью.

Форма графика показана справа. Линия AB показывает работу с максимальным тяговым усилием, линия BC показывает постоянное тяговое усилие, которое обратно пропорционально скорости (постоянная мощность).

Железнодорожный транспорт

Паровозы

В качестве приближения можно использовать следующую формулу (для двухцилиндрового локомотива):

Константа 0,85 была стандартом Ассоциации американских железных дорог (AAR) для таких расчетов и переоценивала эффективность одних локомотивов и занижала эффективность других. Наверное, недооценивали современные тепловозы с роликоподшипниками.

Европейские дизайнеры использовали константу 0,6 вместо 0,85, поэтому их нельзя сравнивать без коэффициента преобразования. В Великобритании на магистральных железных дорогах обычно используется константа 0,85, но производители промышленных локомотивов часто используют более низкое значение, обычно 0,75.

Три или четыре цилиндра (простой)

Результат следует умножить на 1,5 для локомотива с тремя цилиндрами и на два для локомотива с четырьмя цилиндрами.

В качестве альтернативы тяговое усилие всех «простых» (т. Е. Несоставных) локомотивов можно рассчитать следующим образом:

Несколько цилиндров (составные)

Для других количеств и комбинаций цилиндров, включая двигатели с двойным и тройным расширением, тяговое усилие может быть оценено путем сложения тягового усилия, создаваемого отдельными цилиндрами при их соответствующем давлении и ходе цилиндра.

Ценности и сравнения для паровозов

Дизельные и электровозы

Взаимосвязь между мощностью и тяговым усилием была выражена Хэем (1978) как

Грузовые локомотивы спроектированы так, чтобы обеспечивать более высокое максимальное тяговое усилие, чем пассажирские единицы эквивалентной мощности, что обусловлено гораздо большим весом, типичным для грузового поезда. В современных локомотивах передача между тяговыми двигателями и осями выбирается в соответствии с типом службы, в которой будет эксплуатироваться установка. Поскольку тяговые двигатели имеют максимальную скорость, с которой они могут вращаться без повреждений, передача более высокого тягового усилия осуществляется за счет максимальной скорости. И наоборот, зубчатая передача, используемая в пассажирских локомотивах, способствует скорости, а не максимальному тяговому усилию.

Источник