机车的两种启动方式

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时间:2018-07-27

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1、机车的两种启动方式通常讲机车的功率是指机车的牵引力的功率,P=Fv恒成立,与阻力f无关,与P是否为额定功率无关,与机车的运动状态无关。机车可通过油门控制功率,可通过换档调整速度从而改变牵引力。机车起动通常有两种方式,下面把这两种启动方式的规律总结如下:一、机车以恒定功率启动的运动过程1、机车以恒定的功率P启动后,若运动过程中所受的阻力不变,由于牵引力F=P/v,根据牛顿第二定律:F-f=ma即P/v-f=ma所以:当速度v增大时,加速度a减小。当加速度a=0时,机车的速度达到最大,此时有:。以后,机车已

2、vm做匀速直线运动。2、这一过程,F、v、a的变化也可表示为:3、用v-t图,这一过程可表示为右下图:最大速度之前是一段曲线。4、以恒定功率启动的特点:(1)汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动,同时牵引力变小,当牵引力等于阻力时,开始以最大速度匀速运动。(2)汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。(3)汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F-f=ma。(4)汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P-P额=Fv。(5)在启动过程结束时,因为牵引力和阻力平衡,此时有P额=Fvm=fvm。(6)从

3、能的角度看,启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功,另一方面增加汽车的动能。二、机车以恒定加速度启动的运动过程1、机车以恒定的加速度a启动时,牵引力F、阻力f均不变,此时有:F-f=ma。机车匀加速运动的瞬时功率:P=Fv=(f+ma)•v=(f+ma)•at≤P额。匀加速阶段的最长时间t=P额/[(ma+f)a];匀加速运动的末速度为vt=P额/(ma+f)。当机车达到这一速度时,其瞬时功率等于它的额定功率。然后机车又做变加速运动。此时加速度a和第一种启动过程一样变化;这时的最大速度还是。而变

4、加速阶段的位移应该用动能定理来计算:2、匀加速启动过程的各个量(P、F、a、v)的变化情况如下:3、用v-t图,这一过程可表示为右图:起初匀加速运动是一段倾斜的直线,紧接着是一段曲线,最后是平行于时间轴的直线。4、以恒定牵引力启动的特点:(1)汽车的起动过程经历两个阶段:匀加速直线运动;变加速直线运动,最终做匀速直线运动。(2)汽车在匀加速运动阶段,汽车的瞬时速度v=v0+at(v0=0)汽车做匀加速运动所能维持的时间t=vt/a。(3)汽车做匀加速运动阶段,其瞬时功率P=Fv≤P额。(4)汽车在匀加速

5、运动阶段结束时,瞬时功率等于额定功率,且Pt=P额=Fvt。(5)汽车在变加速运动阶段功率恒为额定功率,进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡,有Pt=P额=fvm。(6)从能的角度看:匀加速直线运动阶段W牵1-fs1=(W牵1、s1分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移),变加速直线运动阶段牵引力所做的功W牵2=P额t2(t2表示变加速直线运动阶段所经历的时间),W牵2-。(s2为变加速直线运动阶段的位移)例题:汽车发动机的额定功率为60kw,汽车的质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.

6、1倍,g取10m/s2,问:(1)汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?(2)若汽车保持以0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?解后评析:1、这类问题的关键是机车的发动机功率——机车的牵引功率是否达到额定功率,若在额定功率下启动,则一定是变加速运动。因为牵引力随速度的增大而减小。求解有关问题时不能用匀变速运动的规律来处理。2、特别注意匀加速启动时,牵引力恒定。当功率随速度增至额定功率时的速度(匀加速结束时的速度),并不是机车的最大速度。此后,机车仍要在额定功率下做加

7、速度逐渐减小的加速运动,直至加速度减小为零是速度达到最大(这阶段与以额定功率启动的过程相同)。以上主要概括了机车在平直路面上的两种启动方式,下面,分析一下机车在斜坡上的启动情况。  机车在倾角为θ的斜坡上从静止开始起动时,无论以额定功率起动,还是以恒定牵引力起动,其起动过程和在平直路面上的情况相似,其区别在于以下几点:  1、机车在斜坡上起动时,机车的牵引力F、阻力f和重力沿斜坡向下的分力mgsinθ始终满足牛顿第二定律:上坡时F-f-mgsinθ=ma,下坡时F-f+mgsinθ=ma。(若以额定功率

8、起动,加速度a时刻在变;若以恒定牵引力起动,加速度a恒定。)  2、机车在斜坡上起动过程刚结束时,因为牵引力、阻力和重力沿斜面向下的分力三者平衡:上坡时有F=f+mgsinθ,P额=Fvm=(f+mgsinθ)vm;下坡时有F=f-mgsinθ,P额=Fvm=(f-mgsinθ)vm。(在这一点上,两种起动方式是一致的。)3、从能的角度看:若以额定功率起动,上坡时,牵引力所做的功有三个方面的作用,一是用以克服阻力做功;二是增加车的重力势能;

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