Динамометрический автомобиль

Вагон -динамометр — это железнодорожный вагон -ремонтник , используемый для измерения различных аспектов работы локомотива . Измерения включают тяговое усилие (силу тяги), мощность, максимальную скорость и т. д.

История

Первая динамометрическая машина, вероятно, была построена примерно в 1838 году «отцом вычислительной техники» Чарльзом Бэббиджем . ^[1]^[2]^[3] Работая на Великой Западной железной дороге Великобритании , он оборудовал пассажирский вагон , который можно было разместить между паровозом и поездом и записать данные на непрерывно движущийся рулон бумаги. Записываемые данные включали тяговую силу двигателя, участок пути каретки и вертикальное покачивание каретки. Работа была предпринята, чтобы помочь поддержать позицию Великой Западной железной дороги в споре по поводу стандартизации британской ширины колеи .

В Соединенных Штатах Пенсильванская железная дорога начала использовать динамометрические вагоны в 1860-х годах. ^[4] Первый современный динамометрический вагон в Соединенных Штатах был построен в 1874 году П. Х. Дадли для Центральной железной дороги Нью-Йорка.

В ранних автомобилях использовалась система пружин и механических связей, позволяющая эффективно использовать переднюю муфту автомобиля в качестве шкалы и напрямую измерять силу, действующую на муфту. В автомобиле также будет средство измерения скорости поезда. В более поздних версиях для передачи силы на записывающее устройство использовался гидравлический цилиндр и линия.

В современных динамометрических машинах обычно используются электронные полупроводниковые измерительные приборы и приборы, такие как тензорезисторы .

Динамометрический вагон LNER использовался для записи рекорда скорости Малларда № 4468 в 1938 году и хранится в Национальном железнодорожном музее в Йорке , Англия. Он также использовался для испытаний по замене локомотивов Британских железных дорог в 1948 году вместе с двумя другими динамометрическими вагонами, оба из которых также сохранились.

Автомобиль, первоначально принадлежавший железной дороге Чикаго, Берлингтона и Куинси , хранится в Национальном железнодорожном музее, расположенном в Грин-Бей, штат Висконсин . Вагон, построенный для железной дороги Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Тихоокеанской железной дороги, хранится в Железнодорожном музее штата Иллинойс . ^[5]

Использование

Хотя основной целью динамометрического вагона было измерение выходной мощности локомотива, обычно собирались и другие данные, такие как данные дымовой камеры, настройки дроссельной заслонки и отсечки клапанов, скорость сгорания топлива и использование воды, чтобы определить общую производительность и эффективность. локомотива.

Данные обычно записываются на непрерывные бумажные записывающие рулоны с индексацией по времени для определения тяги и скорости. Позже мощность на ранних автомобилях рассчитывалась вручную на основе этих данных. Некоторые более поздние автомобили были оснащены механическим интегратором для прямой регистрации мощности. ^[4]

Отдельное использование вагона заключалось в испытании конкретного железнодорожного маршрута для оценки его тоннажа на основе пробега с динамометрическим вагоном и регистрации влияния уклонов и кривизны на пропускную способность и результирующую потребность в мощности для этой линии. ^[4]

Расчеты мощности

Принцип действия динамометрической машины основан на базовом уравнении, согласно которому мощность равна произведению силы на расстояние во времени.

P={\frac {F\cdot d}{t}}

Это уравнение можно свести к степени, равной силе, умноженной на скорость:

P=F\cdot {\frac {d}{t}}=F\cdot V

Другими словами, мгновенную выходную мощность локомотива можно рассчитать, измерив тяговое усилие на сцепке и умножив его на текущую скорость.

P=50,000~{\text{lbf}}\cdot {\frac {30~{\text{mi}}}{\text{h}}}\cdot {\frac {5280~{\text{ft}}}{\text{mi}}}\cdot {\frac {\text{h}}{3600~{\text{s}}}}=2,200,000~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}}{\text{s}}}

Преобразование в лошадиные силы дает:

P=2,200,000~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}}{\text{s}}}\cdot {\frac {1~{\text{hp}}}{550~{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}/{\text{s}}}}=4,000~{\text{hp}}

Ссылки

^ «XXV. Железные дороги» . Отрывки из жизни философа . Лонгман, Грин, Лонгман, Робертс и Грин (опубликовано в 1864 г.). 1994. стр. 328–334.
^ М. В. Уилкс (2002). «Чарльз Бэббидж и его мир». Заметки и отчеты Королевского общества . 56 (3): 353–365. дои : 10.1098/rsnr.2002.0188 . S2CID 144654303 .
^ * К.К. Шварц (2002). «Фарадей и Бэббидж». Заметки и отчеты Королевского общества . 56 (3): 367–381. дои : 10.1098/rsnr.2002.0189 . S2CID 143944611 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хэй, Уильям В. (1982). Рейлрид Инжиниринг . Джон Уайли и сыновья. стр. 213–214. ISBN 0471364002 . Архивировано из оригинала 25 января 2022 года . Проверено 17 октября 2014 г.
^ «Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Пасифик (Милуоки-роуд) X5000» . Состав ИРМ . Железнодорожный музей Иллинойса . Проверено 26 июня 2022 г.

Внешние ссылки

Испытание локомотива . Подробные сведения о том, как динамометрический вагон используется для испытаний производительности.
Железнодорожные учебные и испытательные автомобили. Фотографии некоторых прототипов автомобилей.
Вагоны LNWR: 6-колесный динамометрический вагон
Подробности о лаборатории на колесах (включая рекламную статью за февраль 1951 года) динамометрического вагона Викторианских и Южно-Австралийских железных дорог.
Эзотерическое испытательное оборудование
Чертежи динамометрических автомобилей Норфолка и Вестерна

[1] «XXV. Железные дороги» . Отрывки из жизни философа . Лонгман, Грин, Лонгман, Робертс и Грин (опубликовано в 1864 г.). 1994. стр. 328–334.

[2] М. В. Уилкс (2002). «Чарльз Бэббидж и его мир». Заметки и отчеты Королевского общества . 56 (3): 353–365. дои : 10.1098/rsnr.2002.0188 . S2CID 144654303 .

[3] * К.К. Шварц (2002). «Фарадей и Бэббидж». Заметки и отчеты Королевского общества . 56 (3): 367–381. дои : 10.1098/rsnr.2002.0189 . S2CID 143944611 .

[Hay-4] Jump up to: ^а ^б ^с Хэй, Уильям В. (1982). Рейлрид Инжиниринг . Джон Уайли и сыновья. стр. 213–214. ISBN 0471364002 . Архивировано из оригинала 25 января 2022 года . Проверено 17 октября 2014 г.

[5] «Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Пасифик (Милуоки-роуд) X5000» . Состав ИРМ . Железнодорожный музей Иллинойса . Проверено 26 июня 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]