Vetureiden kiihtyvyydet
Lopo/mo
vetureilla päästä huippunoputeen (tyhjänä)
Hr1
Dm7
Dr12
Kiitos.
Henri Matti Hovi
: Voiko joku kertoa monta sekuntia tai metriä kestää seuraavilla
: vetureilla päästä huippunoputeen (tyhjänä)
: Dm7
Milloin Dm7:stä veturi on tullut :)?
--
Henri Hovi
Suomalainen norttiystesti: http://www.jyu.fi/~hemaho/nort.html
Petri J Nummijoki
: Voiko joku kertoa monta sekuntia tai metriä kestää seuraavilla
: vetureilla päästä huippunoputeen (tyhjänä)
: Hr1
: Dm7
: Dr12
Tuskin sitä on tyhjänä virallisesti edes kokeiltu. 5-vaunuisella junalla
Dr12 tarvitsi kuitenkin tuollaiset 4 km ja runsaat 3 min. Olisiko se
tyhjänä sitten kolmasosa tuosta? Hr1:stä minulla ei ole mitään tietoa
mutta puhtaasti suoritusarvojen perusteella voisi arvioida aikaa kuluvan
melkein tuplasti enemmän. Hr1 painoi 155 t, kun Dr12 oli 122.5 t
(myöhemmin 116.7 t), teho oli hädin tuskin Dv12 luokkaa ja suurin vetovoima
40 % Dr12:sta. Dm7 ei tainnut vastaaviin nopeuksiin edes yltää ilman
alamäkeä ja myötätuulta.
Antero Alku
>Hr1:stä minulla ei ole mitään tietoa
>mutta puhtaasti suoritusarvojen perusteella voisi arvioida aikaa kuluvan
>melkein tuplasti enemmän. Hr1 painoi 155 t, kun Dr12 oli 122.5 t
>(myöhemmin 116.7 t), teho oli hädin tuskin Dv12 luokkaa ja suurin
vetovoima
>40 % Dr12:sta.
Enpäs olisi niin varma noista kiihtyvyyseroista, vaan veikkaan Hr1:n
pärjäävän hyvin Dr12:lle.
Syitä on lähinnä kaksi: Dr12:n vetovoima heikkenee nopeuden kasvaessa kun
se Hr1:llä on
vakio. Toinen syy on, että Dr12:n pitää päästä suurempaan nopeuteen - kun
kysymyksen
mukaan piti saavuttaa veturin huippunopeus ilman junaa.
Vahinko, kun en löytänyt tietoa Dr12:n vetovoimakäyrästä, sillä sen
perusteella olisi voinut
laskea kiihtyvyyden. (Onko sinulla tämä tieto?) Mutta jos kiihtyvyyden
laksee moottoritehon ja
veturin liike-energian perusteella, Dr12:n kiihtyvyydeksi (keskimäärin)
tulee 0,34 m/s2 kun
Hr1:llä vetovoiman perusteella laskettu kiihtyvyys on 0,73 m/s2. Vai olenko
laskenut väärin?
Vertailun vuoksi todettakoon, että sähköjunilla, metroilla ja ratikoilla
maksimi kiihtyvyys on
nykyään noin 1,1 m/s2. Isompaan ei voi mennäkään, sillä silloin matkustajat
käytävillä
kaatuvat.
Antero
Petteri Aranne
>
> pnum...@cc.helsinki.fi,Usenet3 writes:
> >Hr1:stä minulla ei ole mitään tietoa
> >mutta puhtaasti suoritusarvojen perusteella voisi arvioida aikaa kuluvan
> >melkein tuplasti enemmän. Hr1 painoi 155 t, kun Dr12 oli 122.5 t
> >(myöhemmin 116.7 t), teho oli hädin tuskin Dv12 luokkaa ja suurin
> vetovoima
> >40 % Dr12:sta.
>
> Enpäs olisi niin varma noista kiihtyvyyseroista, vaan veikkaan Hr1:n
> pärjäävän hyvin Dr12:lle.
> Syitä on lähinnä kaksi: Dr12:n vetovoima heikkenee nopeuden kasvaessa kun
> se Hr1:llä on
> vakio. Toinen syy on, että Dr12:n pitää päästä suurempaan nopeuteen - kun
> kysymyksen
> mukaan piti saavuttaa veturin huippunopeus ilman junaa.
Karjaallahan oli joskus veturien kiihdytyskilpailuja - miten siina
kavikaan. Vanhasta Resiinastahan tuonkin voisi etsia.
--
petteri aranne
http://www.internetix.fi/
petteri...@internetix.ofw.fi
Antero Alku
annetusta matkasta? Mitä pidempi matka, sen varmimmin voittaa se veturi,
jolla huippunopeus on suurin.
En muista mitä vetureita oli mukana. Olisiko ollut Hr1 1004, Paikku 776 ja
Kana 669. Mutta oliko myös Dv15? Sitähän kiihdyteltiin myös
Höyryveturipuiston
avajaisissa. Aavistaisin, että Karjaalla voitti Paikku - niinkuin
pitäisikin. Sillä on
paras vetovoiman ja huippunopeuden suhde tuossa joukossa. Mulla on kyllä
jopa video tapahtumasta, mutta en nyt tähän hätään sitä katsonut.
Antero Alku
pk
> Karjaallahan oli joskus veturien kiihdytyskilpailuja - miten siina
> kavikaan. Vanhasta Resiinastahan tuonkin voisi etsia.
>
> --
> petteri aranne
>
Muistan TV:stä nähneeni *monia* vuosia sitten kun höyryveturilla (?) ja
Dv12?:lla ajettiin rinnan kilpaa joku matka. Höyry voitti joka tapauksessa
2 sekunnilla...
-pk-
Simo Toikkanen
: Vahinko, kun en löytänyt tietoa Dr12:n vetovoimakäyrästä, sillä sen
: perusteella olisi voinut
: laskea kiihtyvyyden.
Miten?!
--
Simo Toikkanen
(My e-mail address is zi...@norssi.helsinki.fi)
"Deliberando saepe perit occasio."
"Jos harkitsee liiaksi, tilaisuus menee usein ohitse."
Publilius Syrus
Antero Alku
>Miten?!
Fysiikan mukaan: F = ma, jossa F = voima, M = massa ja a = kiihtyvyys. Kun
tiedetään vetovoima ja massa, saadaan veturille kiihtyvyys. Ja
kiihtyvyydestä taas voi laskea, kuinka kauan menee aikaa, ennen kuin nopeus
on jotain. Dr12:n tapauksessa 120 km/h = 33,33 metriä sekunnissa.
No on siihen toinenkin tapa, joka on parempi Dr12:n tapauksessa. Eli
veturin tehon perusteella voi laskea, kaunako moottorin tuottamaa energiaa
on muutettava koko veturin liike-energiaksi, jotta liike-energian määrä on
veturin liike-energia annetulla nopeudella.
Tämä on parempi tapa siksi, ettei moottoriveturin vetovoima ole vakio, vaan
laskee nopeuden noustessa. Höyryveturilla on toisin. Sen sijaan
moottoriveturilla teho on vakio nopeudesta riippumatta, kun taas
höyryveturilla teho kasvaa nopeuden kasvaessa. Nämä siis teoriassa.
Todellisuudessa höyryn kuristuminen laskee höyrykoneen aikaansaamaa
vetovoimaa. Eikä moottoriveturin teho ole vakio, vaan riippuu moottorin
kierrosnopeudesta, jonka vaihtelu taas riippuu tavasta, jolla voima
välitetään pyörille. Mutta sähkökäyttöisellä Dr12:lla se on varsin hyvin
tasainen, koska dieseliä voidaan pyörittää maksimiteholla nopeudesta
riippumatta.
Ja sitten vielä on otettava huomioon kaikki häviöt, jotka aina huonontavat
näitä laskettuja tuloksia.
Antero
Antti Louko
Antero Alku <anter...@tietokone.fi> wrote:
. zi...@news.helsinki.fi,Usenet3 writes:
. >Miten?!
.
. Fysiikan mukaan: F = ma, jossa F = voima, M = massa ja a = kiihtyvyys. Kun
. tiedetään vetovoima ja massa, saadaan veturille kiihtyvyys. Ja
. kiihtyvyydestä taas voi laskea, kuinka kauan menee aikaa, ennen kuin nopeus
. on jotain. Dr12:n tapauksessa 120 km/h = 33,33 metriä sekunnissa.
.
. No on siihen toinenkin tapa, joka on parempi Dr12:n tapauksessa. Eli
. veturin tehon perusteella voi laskea, kaunako moottorin tuottamaa energiaa
. on muutettava koko veturin liike-energiaksi, jotta liike-energian määrä on
. veturin liike-energia annetulla nopeudella.
.
. Tämä on parempi tapa siksi, ettei moottoriveturin vetovoima ole vakio, vaan
. laskee nopeuden noustessa. Höyryveturilla on toisin. Sen sijaan
. moottoriveturilla teho on vakio nopeudesta riippumatta, kun taas
. höyryveturilla teho kasvaa nopeuden kasvaessa. Nämä siis teoriassa.
. Todellisuudessa höyryn kuristuminen laskee höyrykoneen aikaansaamaa
. vetovoimaa. Eikä moottoriveturin teho ole vakio, vaan riippuu moottorin
. kierrosnopeudesta, jonka vaihtelu taas riippuu tavasta, jolla voima
. välitetään pyörille. Mutta sähkökäyttöisellä Dr12:lla se on varsin hyvin
. tasainen, koska dieseliä voidaan pyörittää maksimiteholla nopeudesta
. riippumatta.
.
. Ja sitten vielä on otettava huomioon kaikki häviöt, jotka aina huonontavat
. näitä laskettuja tuloksia.
Ja lisäksi alussa kaikkea tehoa ei saada käyttöön kun kitka pyörän ja
kiskon välillä ei riitä. Kiihtyvyyskäyrän alussa saadaan
vakiokiihtyvyys kunnes nopeuden kasvaessa teho asettaa rajan.
Petri J Nummijoki
: Enpäs olisi niin varma noista kiihtyvyyseroista, vaan veikkaan Hr1:n
: pärjäävän hyvin Dr12:lle. Syitä on lähinnä kaksi: Dr12:n vetovoima
: heikkenee nopeuden kasvaessa kun se Hr1:llä on vakio.
Se ei ole Hr1:llä todellakaan vakio vaan putoaa nopeuden kasvaessa
aivan samoin kuin muillakin vetureilla. Dr12:n vetovoima heikkenee toki
enemmän mutta kun se on liikkeelle lähdettäessä noin 2.5 kertaa Hr1:tä
vahvempi niin onhan siinä varaa mistä pudota. Hr1-vetoisella pikajunalla
sai perusnopeus olla enintään 92 km/h (koska myöhään jäänyttä aikaa
pitää pysytä ajamaan takaisin) ja silloin sille sallittiin 330 t:n juna,
kun Dr12 vetureilla on käytetty vastaavalla nopeudella 500-600 t:n
junapainoa. Dr12 on siis nopeassakin ajossa vähintään 50 % Hr1-veturia
vahvempi.
: Toinen syy on, että Dr12:n pitää päästä suurempaan nopeuteen - kun
: kysymyksen mukaan piti saavuttaa veturin huippunopeus ilman junaa.
Tarkoitinkin kiihdyttämistä molemmilla samaan nopeuteen (110 km/h), koska
ajattelin kysyjänkin olleen kiinnostunut siitä.
: Mutta jos kiihtyvyyden laksee moottoritehon ja veturin liike-energian
: perusteella, Dr12:n kiihtyvyydeksi (keskimäärin) tulee 0,34 m/s2 kun
: Hr1:llä vetovoiman perusteella laskettu kiihtyvyys on 0,73 m/s2. Vai
: olenko laskenut väärin?
Minä en ymmärrä ollenkaan miten tämän lasket. Kun Dr12 kehittää kaikilla
nopeuksilla vähintään 50 % Hr1:tä suuremman vetovoiman ja se on silti
35 t kevyempi on minun vaikea käsittää miten Hr1 kiihtyy silti yli kaksi
kertaa nopeammin.
Petri J Nummijoki
: > Karjaallahan oli joskus veturien kiihdytyskilpailuja - miten siina
: > kavikaan. Vanhasta Resiinastahan tuonkin voisi etsia.
: Muistan TV:stä nähneeni *monia* vuosia sitten kun höyryveturilla (?) ja
: Dv12?:lla ajettiin rinnan kilpaa joku matka. Höyry voitti joka tapauksessa
: 2 sekunnilla...
Resiinassa 4/88 kerrotaan kyllä toisin. Sen mukaan Dv15 voitti Pr1:n
sekunnilla (myös kuva) ja Hr1 hävisi molemmille kirkkaasti.
Antero Alku
>kun Dr12 vetureilla on käytetty vastaavalla nopeudella 500-600 t:n
>junapainoa. Dr12 on siis nopeassakin ajossa vähintään 50 % Hr1-veturia
>vahvempi.
Höyryveturin jatkuva teho riippu kattilan tehosta. Koneesta saadaan täysi
teho
täydellä täytöksellä. Eli ajetaan lisää höyryä sylinteriin niin kauan kunnes
kuolokohta tulee vastaan. Näin voidaan tehdä kiihdytyksessä, mutta niin ei
tehdä jatkuvassa ajossa, jossa tuoretta höyryä ajetaan sylinteriin vain noin
30% sylinterin liikkeestä. Lopun aikaa höyry paisuu. Kattila ei Hr1:ssäkään
pystyisi tuottamaan höyryä maksiminopeudella ja täydellä täytöksellä, joten
siksi jatkuva teho ja jatkuva vetovoima ovat suurella nopeudella pienemmät
kuin suurin vetovoima.
>Minä en ymmärrä ollenkaan miten tämän lasket. Kun Dr12 kehittää kaikilla
>nopeuksilla vähintään 50 % Hr1:tä suuremman vetovoiman ja se on silti
>35 t kevyempi on minun vaikea käsittää miten Hr1 kiihtyy silti yli kaksi
>kertaa nopeammin.
Laskelmat ovat vain fysiikkaa. Lukion tiedot riittävät.
Mutta: Hr1:n maksimi vetovoima on 114 kN. Ja täydellä täytöksellä se on aika
lähellä sitä vielä 110 km/h nopeudessa - vähän aikaa. Kattilan
höyrystyskyvyn
vuoksi jatkuva vetovoima jää 110 km/h nopeudella kuitenkin alle 1/3:aan
maksimista.
Dr12:n suurin vetovoima on noin 290 kN, mutta jo nopeudella 35 km/h se on
laskenut Hr1:n maksimin tasolle ja nopeudella 120 km/h se on enää 25 kN.
Toisin sanoen alle neljäsosa Hr1:n vetovoimasta, joten sinulla on ollut
virheellistä tietoa, kun sanot Dr12:n vetovoiman olevan kaikilla nopeuksilla
vähintään 50% Hr1:n vetovoimaa suuremman.
Dr12:n vetovoiman laskulle on aivan luonnollinen selitys: Pyörällä
vaikuttava
teho on karkeasti ottaen vakio koko nopeusalueella, koska pyörällä vaikuttaa
enintään täysi dieselmoottorin teho. Kun teho on vääntömomentin (ja sitä
kautta vetovoiman) ja pyörän kierrosluvun tulo, kierrosluvun noustessa
(nopeuden kasvaessa) vääntömomentin ja vetovoiman on laskettava
vastaavasti.
Antero Alku
Kimmo T. Lumirae
Lopo/mo wrote:
> Voiko joku kertoa monta sekuntia tai metriä kestää seuraavilla
> vetureilla päästä huippunoputeen (tyhjänä)
>
Yhdestäkään mainitsemastasi veturista ei minulla ole pyytämääsi tietoa.
Sen sijaan arvelin, että jotakuta kiinnostaisi seuraavat kiihtyvyysarvot
0-100 km/h
Dv 12 n. 45 s
Dr 13 alle em.
Sr 1 14-15 s, kuulopuheissa alle 11 s
Sr 2 28 s. Kiihtyvyyden rajoitus rajoittaa käytettävän vetovoiman
veturina kiihdytettäessä kutakuinkin 100 kN:iin, josta voitaisiin
arvella ko. laitteen kiihtyvän ilman kiihtyvyyden rajoitusta ehkä
tuollaiset 8-9 s 0-100 km/h.
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki
: Mutta: Hr1:n maksimi vetovoima on 114 kN. Ja täydellä täytöksellä se on aika
: lähellä sitä vielä 110 km/h nopeudessa - vähän aikaa.
Ei varmasti ole. Vetovoiman ylärajan määrää kitkavoima, joka pienenee
nopeuden kasvaessa huomattavasti kitkakertoimen pienenemisen takia. Jos
vetovoima pysyisi jatkuvasti samana täytyisi Hr1:ssä olla niin voimaton
kone, ettei se pystyisi edes sutimaan.
: Kattilan höyrystyskyvyn vuoksi jatkuva vetovoima jää 110 km/h nopeudella
: kuitenkin alle 1/3:aan maksimista.
Noin 1/5:aan maksimista. Hr1:n vetovoima on nopeudella 60 km/h enää noin 40 kN
mikäli vanhoihin aikatauluihin ja junapainotaulukoihin on uskominen. Tämän
jälkeen putoaminen jatkuukin suunnilleen samassa suhteessa kuin Dr12 veturilla.
: Dr12:n suurin vetovoima on noin 290 kN, mutta jo nopeudella 35 km/h se on
: laskenut Hr1:n maksimin tasolle
Ja vastaavasti Hr1:n maksimi on pudonnut jo huomattavasti alle 114 kN joten
Dr12 kiihtyy edelleen nopeammin, vaikka painoeroa ei edes otettaisi huomioon.
: ja nopeudella 120 km/h se on enää 25 kN.
: Toisin sanoen alle neljäsosa Hr1:n vetovoimasta, joten sinulla on ollut
: virheellistä tietoa, kun sanot Dr12:n vetovoiman olevan kaikilla nopeuksilla
: vähintään 50% Hr1:n vetovoimaa suuremman.
Kuten jo kerroin, perustin väitteeni niihin junapainoihin ja aikatauluihin
joita ko. vetureilla on käytetty ja niissä Dr12 on kaikilla nopeuksilla
vähintään 50 % Hr1:tä parempi eikä tällöin ole kyse mistään
vähimmäisvoimasta vaan keskiarvosta. Jos Dr12 on vaikka 1 min
neljäsosa Hr1:stä on Hr1 vastaavasti seuraavat 8 min neljäsosa
Dr12:sta. Kokonaisuudessaan Dr12:n vetovoima on siis kaikilla nopeuksilla
vähintään 50 % Hr1:n vastaavaa suurempi. Käytännössähän erot eivät
ole noin suuria, koska Hr1:n vetovoima ei ole 110:n nopeudella lähelläkään
114 kN eikä Dr12 siis missään tilanteessa neljäsosaa siitä. Muutenhan
Hr1 olisi sähköveturin veroinen pikajunan vetäjä.
pk
Petri J Nummijoki <pnum...@cc.helsinki.fi> wrote in article
<6v1v1b$b38$1...@oravannahka.Helsinki.FI>...
Eli ajan hammas lienee nakertanut tietolaarin kulmaan aukon...
Varmastiko oli sama ajo?
-pk-
Antero Alku
x 11,61 kN = 114 kN. Arveletko, että opus valehtelee?
Hr1:n hankauspaino = vetopyorien kitkapaino on 3 * 17 tonnia eli 51 tonnia.
Teräskiskon ja pyörän kitkakerroin vaihtelee noin 0,15 - 0,25. Joten kitkan
puolesta Hr1:n maksimi vetovoima voi vaihdella välillä 75 - 125 kN. Toisin
sanoen heikoimmallakin kitkalla Hr1 voi pitää kolminkertaista vetovoimaa
siihen nähden, minkä Dr12:n moottoriteho antaa vetovoimaksi 120 kmh
nopeudessa.
Jatkuva ja hetkellinen vetovoima ovat nimenomaan höyryvetrilla eri asia.
Kuten sanoin, höyryveturin jatkuvan vetovoiman rajoittaa kattilan
höyryntuottokyky. Mutta noin minuutin mittainen kiihdytys ei ole jatkuvaa
käyttöä, ja siinä höyryä riittää, joten myös vetovoimaa riittää.
Junapainot ja aikataulut ovat yksi asia, kiihdytyskilpailu toinen.
Junapainot
määräytyvät nimenomaan jatkuvan suorituskyvyn mukaan. Junapainojen
määrityksessä otetaan huomioon jatkuva vetovoima ja mäet.
Jos ajatellaan junan irtiottoa, junan kiihdyttämistä ei suinkaan rajoita
vetovoiman puute sen enempää Hr1:llä kuin Sr1:llä tai Dv12:lla. Näillä
kaikilla
pyörille saadaan enemmän vääntömomenttia kuin vetureilla on kitkapainoa.
Ja varomattomalla irtiotolla seurauksena on sutiminen. Dr12:n etu on suuri
kokonaispaino, joka on myös kitkapainona. 122 tonnin kitkapaino on toki
enemmän kuin tuplasti Hr1:n 51 tonnia. Mutta moottoriteho rajoittaa täyden
kitkapainon hyväksikäytön jo noin 14 kmh nopeuteen. Ja Hr1:n vetovoima
alittuu Dr12:lla 35 kmh:ssä suuresta kitkapainosta riippumatta.
Eivät höyryveturit vetureina suinkaan niin huonoja olleet, kuin tunnut
kuvittelevan. Niiden suurin puute oli heikko hyötysuhde. Kun kiinteän ja
nestemäisen polttoaineen hintasuhde muuttui öljyn halventuessa, ei kiinteän
polttoaineen käyttö ollut enää kannattavampaa kuin öljyn. Ja kun öljyä
voitiin
polttaa dieselmoottorissa hyvällä hyötysuhteella, höyryveturit saivat
väistyä.
Sähköveturi on toki vielä helpompi laite. Mutta jätetään tämä sähkö-diesel-
keskustelu tähän, ja todetaan yhdessä, ettei Hr1 ole Sr2:n veroinen. Mutta
hyvä kiihtyvyys Hr1:llä kumminkin on.
Antero
Kimmo T. Lumirae
Antero Alku wrote:
> Suomen juna- ja raitiovaunukuvasto, sivu 84: Hr1, vetovoima 11610 kp = 9,81
> x 11,61 kN = 114 kN. Arveletko, että opus valehtelee?
>
Mainittu arvo pitää tietysti sinällään paikkansa, sen yhteydessä vain tulisi
mainita nopeus jolla se saavutetaan/ylläpidetään.
Jos lähestymme asiaa konetekniseltä kannalta, muistelen ensinnäkin Hr 1:n
kattilatehon olleen 1600 hv luokkaa. Toisaalta vetovoimakäyristä laskettuna Dr
12:n nettoteho eli vetokoukusta löytyvä teho oli 1500...1600 hv nurkilla
lähteestä riippuen. Täydellä teholla ajettaessa (ilman kentänheikennystä) Dr 12
pääsi enimmillään noin 1600 hv sähkötehoon mitattuna generaattorin ja
ajomoottorien virtapiireistä; huonoimmat yksilöt ehkä 1500 hv:aan. Nämä arvot
ovat koko lailla absoluuttisia koska dieselmoottoria ei voinut Dr 12:ssa
ylikuormittaa lainkaan.
Toisaalta on erittäin helppo laskea paljonko Hr 1:n koneisto (siis sylinterit,
joista teho siirretään kiertokankien ja kytkintankojen kautta vetopyörille)
pitäisi kehittää esim. 108 km/h nopeudessa jotta vetovoimaksi saataisiin tuo
114 kN vielä silläkin nopeudella. Lasketaan 30 m/s x 114 kN=3420 kNm/s eli 3420
kW = lähemmäs viisi tuhatta hevosvoimaa. Hetkellistä tehoa siis.
Höyrykoneen tehoon vaikuttaa tietysti kierrosluku (=junan nopeus) sekä
keskipaine sylinterissä. Ja tämä jälkimmäinen on juuri se joka arveluttaa.
Pienillä nopeuksilla ajettaessa täydellä täytöksellä voidaan päästä tiettyyn
(=ihanteellinen=maksimaalinen) keskipaineeseen mutta nopeuden kasvaessa höyryn
virtaus alkaa rajoittaa keskipainetta.
Ja vaikken tähän osaa heittää laskentakaavaa lähtöarvojen puuttuessa, arvaan
että keskipaine on jo tuossa 108 km/h nopeudessa alentunut jo paljon
maksimiarvostaan, siksi kovalta tuo 4600-4700 hv tuntuu.
Toinen juttu on vielä se että jos koneesta saataisiinkin irti vaikka 4700 hv,
kuinka kauan kestäisi ennen kuin kattilapaine olisi laskenut niin paljon, että
koneen sylinterin keskipaine alkaisi senkin takia laskea? Veikkaan että siinä
puhutaan sekunneista, kymmenistä korkeintaan. Ja Hr 1:n kiihdyttäminen tosi
pienenkin junan kanssa 0-100 km/h vie vähintään minuutin, mieluummin kaksi.
Mutta jatketaan mielenkiintoista keskustelua... :o}
Kimmo T. Lumirae
Antero Alku
jatkuvasti pitää yllä täyttä täytöstä ja siten maksimaalista vetovoimaa.
Jos lasketaan siten, että höyryä riittäisi kiihdytyksen loppuun asti
täydellä
täytöksellä ja vetovoimalla, kiihdytys pelkällä veturilla 110 kmh nopeuteen
kestää noin 30 sekuntia. Käytännön kokemuksen perusteella uskon Hr1:n
kattilan hyvällä tulella pystyvän tähän juuri tuon ajan. Asiaa voi toki
laskeakin,
mutten ole sitä nyt tehnyt.
1,6 MW on minunkin muistini mukaan Hr1:n kattilan teho. Kun itse
höyrykoneen hyötysuhde jää kohtalaisen huonoksi, niin ei tuota kattilatehoa
edes saada kaikkia vetokoukkuun. Joten höyrykoneen jatkuva teho ei ole 1,6
MW. Valitettavasti minulla ei ole käsillä Hr1:n tietoja, mutta esimerkiksi
Hv-
sarjasta löytyy tieto, jonka mukaan sen maksimiteho on noin 85 kmh
nopeudella 1000 hv eli 730 kW. Hv 1-3 -sarjojen vetovoima puolestaan on
6950 kp eli 68 kN. Tämän perusteella voisi arvioida, että Hr1:n jatkuva teho
vetokoukussa olisi noin 1200 kW. Sen mukaan vetovoima on 35%
maksimista eli 39 kN. Enkä tätä kummeksukaan, sillä maksiminopeutta
ajetaan 25 - 30 %:n täytöksellä, jossa paisunta vielä lisää indikoitua
tehoa ja
keskimääräistä vetovoimaa.
Höyryveturin jatkuvan toiminnan vetovoimakäyrä on toki laskeva, kuten
kaikilla koneilla, joilla on jokin tehon yläraja. Lasku alkaa suunnilleen
25%:ssa
maksiminopeudesta.
Paremmin laskematta oletan siis, että Hr1 pystyy kiihdytyksessä pitämään
hetkellisesti vetovoimansa tuolla yli 100 kN:n luokassa ja todellakin
kiihtyy
huippunopeuteensa reilusti alle minuutin. Tämä on mahdollista sen vuoksi,
että veturia pystyy "ylikuormittamaan" hetkellisesti. Tällainen
mahdollisuus on
muuten tyypillistä vanhanaikaiselle teknologialle, jossa viritysaste on
alhainen.
Uudemmassa tekniikassa suunnittelu on tarkempaa ja pelivarat vähäisempiä.
Mutta esimerkiksi dieselmoottoria pystyy myös ylikuormittamaan säätämällä
ruiskutusta sopivasti. Ylikuormituksen hintakin on samantyyppinen kuin
höyryveturin tapauksessa: hyötysuhde huononee ja rikkoontumisen vaara
kasvaa.
Antero
Petri J Nummijoki
: Suomen juna- ja raitiovaunukuvasto, sivu 84: Hr1, vetovoima 11610 kp = 9,81
: x 11,61 kN = 114 kN. Arveletko, että opus valehtelee?
En, joskin näitä vetovoimakäyriä ei kannata liiaksi tuijotella sillä ne
ovat kuitenkin teoriaa, joka ei välttämättä käytännössä päde. Esim. Pr1:n
maksimi vetovoimaksi ilmoitetaan on noin 100 kN mutta aivan varmasti se pystyy
kehittämään suuremman vetovoiman kuin Hr1.
: Hr1:n hankauspaino = vetopyorien kitkapaino on 3 * 17 tonnia eli 51 tonnia.
: Teräskiskon ja pyörän kitkakerroin vaihtelee noin 0,15 - 0,25. Joten kitkan
: puolesta Hr1:n maksimi vetovoima voi vaihdella välillä 75 - 125 kN. Toisin
: sanoen heikoimmallakin kitkalla Hr1 voi pitää kolminkertaista vetovoimaa
: siihen nähden, minkä Dr12:n moottoriteho antaa vetovoimaksi 120 kmh
: nopeudessa.
Teräskiskon ja pyörän välinen liikekitkakerroin on muistaakseni noin
0,10 - 0,15. 0,20 ja sen ylittävät arvot ovat joka tapauksessa
lepokitkakertoimia jotka pätevät siis vain liikkeelle lähdettäessä.
Ivalon Höyryveturit ja niiden hoito-teoksessa höyryveturin
normaaliksi lepokitkakertoimeksi kerrottiin muistaakseni juuri 0,20.
Hr1 voi siis kehittää ensimmäisellä metrillä yli 100 kN:n vetovoiman
mutta nopeuden kasvaessa se putoaa jonnekin 50-75 kN tienoille, vaikka
siinä olisi tehoa 10000 hv. Nykyveturit (Dr13/16,Sr2) pääsevät hyvissä
keliolosuhteissa jopa yli 0,30:n (siis liikkeelle lähdettäessä). Dr12 ei
kuitenkaan ollut näin hyvä mutta suuren painonsa ansiosta sekin pärjää
kohtuullisesti vielä nykyisillekin vetureille.
: Ja Hr1:n vetovoima alittuu Dr12:lla 35 kmh:ssä suuresta kitkapainosta
: riippumatta.
Se voi alittua teoriassa mutta ei käytännössä, koska kitkakerroin
ei takuulla ole Hr1:n pyörien alla 35 kmh:n nopeudessa yli 0,20:n jota
tuo edellyttäisi. Se on sitä hädin tuskin edes liikkeelle lähdettäessä.
: Junapainot ja aikataulut ovat yksi asia, kiihdytyskilpailu toinen.
: Junapainot määräytyvät nimenomaan jatkuvan suorituskyvyn mukaan.
: Junapainojen määrityksessä otetaan huomioon jatkuva vetovoima ja mäet.
Eivät ne olekaan sama asia mutta kyllähän tuollainen kiihdytyksissä
kehitetty Sr1:n voima vaikuttaisi jo aikatauluihinkin. Koska mitään
vaikutusta ei kuitenkaan ole havaittavissa on siihen vaikea uskoa.
Ainakin sen täytyy olla kestoltaan niin lyhyt, ettei se vähänkään
raskaampaa junaa vedettäessä ehdi mihinkään vaikuttamaan.
: Eivät höyryveturit vetureina suinkaan niin huonoja olleet, kuin tunnut
: kuvittelevan.
En minä höyryvetureita huonoiksi kuvittele. Ovathan ne joskus olleet maailman
ylivoimaisesti parhaita mutta valitettavasti Hr1 oli suunniteltu 30-luvun
olosuhteisiin eikä se enää 60-luvulle tultaessa vastannut vetureille
asetettavia vaatimuksia, joten se oli pakko korvata mm. juuri Dr12 vetureilla.
Eihän Dr12 veturillakaan olisi ainakaan matkustajaliikenteessä enää mitään
asiaa tämän päivän junien eteen muuta en minä sitäkään silti huonona pidä.
Petri J Nummijoki
: 1,6 MW on minunkin muistini mukaan Hr1:n kattilan teho.
Se on 1591 hv eli runsaat 1,1 MW. Lähde: VR:n historia 1937-62, Resiina
?/87 sekä A.Alku: piirros veturista 1004 ;-)
: Kun itse höyrykoneen hyötysuhde jää kohtalaisen huonoksi, niin ei tuota
: kattilatehoa edes saada kaikkia vetokoukkuun. Joten höyrykoneen jatkuva
: teho ei ole 1,6 MW. Valitettavasti minulla ei ole käsillä Hr1:n tietoja,
: mutta esimerkiksi Hv-sarjasta löytyy tieto, jonka mukaan sen maksimiteho on
: noin 85 kmh nopeudella 1000 hv eli 730 kW. Hv 1-3 -sarjojen vetovoima
: puolestaan on 6950 kp eli 68 kN.
Vertailusta Hv1-3 -sarjoihin (kattilateho noin 890 hv) huomauttaisin, että
Hr1:lle sallitut junapainot olivat "vain" noin 50 % suuremmat eli
Hv-vetureilla vaikuttaisi hyötysuhde olevan jopa 20 % parempi kuin Hr1:llä.
: Tämän perusteella voisi arvioida, että Hr1:n jatkuva teho vetokoukussa olisi
: noin 1200 kW.
Tätä se ei ole missään tapauksessa, koska edes kattilateho ei ole noin suuri.
Minun arvioni olisi runsaat 1000 hv (siis hv) sillä Hr1/Tr1 rinnastettiin
junapainojen perusteella Dv12 veturiin ja sillä tehon pitäisi koukussa olla
juuri tuota luokkaa, jos lasketaan yleisen säännön perusteella dieselin
todellisen tehon olevan 80-85 % moottorin kehittämästä.
Tosin suurilla nopeuksilla Dv12 on junapainojen peusteella parempi (esim.
nopeus 92 km/h Hr1 330 t ja Dv12 400 t) mutta myöskään Dr12 ei ollut
yli 100 km/h ajettaessa parhaimmillaan joten tuo tehosuhde eli Dr12 noin
50 % Hr1:tä parempi pysyy käsitykseni mukaan varsin vakiona.
: Sen mukaan vetovoima on 35% maksimista eli 39 kN. Enkä tätä kummeksukaan,
: sillä maksiminopeutta ajetaan 25 - 30 %:n täytöksellä, jossa paisunta vielä
: lisää indikoitua tehoa ja keskimääräistä vetovoimaa.
Ajetaanko MAKSIMInopeutta varmasti jatkuvalla 25-30 %:n täytöksellä?
Normaallilla Hr1-vetoisen pikajunan matkanopeudella (noin 80-90 km/h)
tuo on kyllä täysin ymmärrettävää. Entä millaista täytöstä käytetään
Tr1 vetureissa?
: Paremmin laskematta oletan siis, että Hr1 pystyy kiihdytyksessä pitämään
: hetkellisesti vetovoimansa tuolla yli 100 kN:n luokassa ja todellakin
: kiihtyy huippunopeuteensa reilusti alle minuutin.
Äsken tuli selailtua vanhoja lehtiä ja Resiinasta 2/89 osui silmiin kohta,
jossa Pr1:n kerrottiin saavuttavan 8-akselisella junalla 64 km/h noin
minuutissa. Jos tämä tieto pitää paikkansa pärjää Dr12 hienosti, koska
kokeissa sillä on kiihdytetty 20-akselinen juna minuutissa noin 70 km/h.
Kaiken järjen mukaan Pr1:n pitäsi puolestaan voittaa Hr1 selvästi ainakin
näihin nopeuksiin asti, koska sen teho (993 hv) on painoon (88 t) nähden
suurempi ja massasta lähes 70 % on vetopyörillä, kun Hr1:ssä siitä tulee
vain kolmannes. En siis edelleenkään ole vakuuttunut tuosta Hr1:n hyvästä
kiihtyvyydestä.
Petri J Nummijoki
: Antero Alku <anter...@tietokone.fi> wrote:
: : Hr1:n hankauspaino = vetopyorien kitkapaino on 3 * 17 tonnia eli 51 tonnia.
: : Teräskiskon ja pyörän kitkakerroin vaihtelee noin 0,15 - 0,25. Joten kitkan
: : puolesta Hr1:n maksimi vetovoima voi vaihdella välillä 75 - 125 kN. Toisin
: : sanoen heikoimmallakin kitkalla Hr1 voi pitää kolminkertaista vetovoimaa
: : siihen nähden, minkä Dr12:n moottoriteho antaa vetovoimaksi 120 kmh
: : nopeudessa.
: Teräskiskon ja pyörän välinen liikekitkakerroin on muistaakseni noin
: 0,10 - 0,15. 0,20 ja sen ylittävät arvot ovat joka tapauksessa
: lepokitkakertoimia jotka pätevät siis vain liikkeelle lähdettäessä.
Täytyy vielä kommentoida itseään. Eli tuo kitkakerroin pienenee tietysti
vastaavalla tavalla myös junan pyörissä ja laakereissa joten junakin
muuttuu tavallaan kevyemmäksi nopeuden kasvaessa. Tuo vetovoiman
pienentyminen ei siis tarkoita, että kiihtyvyys hidastuisi vaan se pysyy
suunnilleen vakiona, jos veturi toimii juuri kitkavoiman ylärajalla.
Tavallaan voidaan siis ajatella, että Hr1 pystyisi pitämään saman
vetovoiman huippunopeuteen saakka, jos teho vain riittää muutta silloin
sitä ei voida verrata enää Dr12 veturin vetovoimakäyrään, koska siinä ei
ole tätä junan "keventymistä" otettu huomioon. Jos Hr1 aivan oikeasti
kykenisi ylläpitämään samaa voimaa huippunopeuteen asti sen kiihtyvyys
kasvaisi nopeuden lisäätyessä kunnes ilmanvastus tulee tarpeeksi
suureksi mutta sehän alkaa vaikutta merkittävästi vastaa jossain 100
km/h nopeudella.
Antero Alku
>keliolosuhteissa jopa yli 0,30:n (siis liikkeelle lähdettäessä).
Tarkoitatko, että pyöränrenkaan ja kiskon välinen kitkakerroin olisi
parantunut
0,30:een? Tuskinpa näin on tapahtunut.
>Teräskiskon ja pyörän välinen liikekitkakerroin on muistaakseni noin
>0,10 - 0,15. 0,20 ja sen ylittävät arvot ovat joka tapauksessa
Liikekitka on kitka liukuvien pintojen välillä. Lepokitka on kitka
liikkumattomien
pintojen välillä. Jos pyörä ei luista, käytetään lepokitkan arvoja.
En pane päätä pantiksi Hr1:n kattilatehosta. Minulla on muistikuva, että
1009:n katsastuspapereissa lukee 1,6 MW.
>Ajetaanko MAKSIMInopeutta varmasti jatkuvalla 25-30 %:n täytöksellä?
Kyllä. Käytännössä täytös vaihtelee kuljettajan mukaan. Ja koneen mukaan.
Tavoite on mahdollisimman vähäinen täytös, mutta vähentämistä rajoittaa
loppupaineen aleneminen liian alhaiseksi, joka johtaa hakkaavaan
kiertokangen laakerikuormitukseen, kuumanakäyntiin ja laakerivaurioon.
Suomessa höyryvetureiden kattilatehot eli höyryn tuotto suunniteltiin juuri
tämän täytöksen mukaan. Se on ollut suomalalinen käytäntö, jonka johdosta
suomalaisissa höyryvetureissa on pienet kattilat veturin kokoon ja koneiston
arvoihin nähden. Vertaa vaikka Hv-sarjoja ja saksalaista P8 / BR 38 sarjaa.
Saksalaisessa on suunnilleen Hr1:n kokoinen kattila, vaikka veturi on muuten
samaa luokkaa kuin Hv:t.
Resiinasta poimimasi kiihdytysarvot olivat mielenkiintoisia. Mutta on toki
muistettava, että on eri asia kiihyttää junaa kuin pelkkää veturia.
>Tuo vetovoiman
>pienentyminen ei siis tarkoita, että kiihtyvyys hidastuisi vaan se pysyy
>suunnilleen vakiona, jos veturi toimii juuri kitkavoiman ylärajalla.
Kyllä vetovoiman pienentyminen aiheuttaa kiihtyvyyden pienentymisen.
Newtonin laki fysiikassa: F = ma. Ratkaistuna kiihtyvyyden a suhteen, a =
F/m. Joten jos F eli veturin vetovoima pienenee, niin silloin pienenee myös
kiihtyvyys. Eli jos teho on vakio, kiihtyvyys laskee kaiken aikaa.
Dr12:n paino on 122 tonnia, joten 0,2:n kitkalla maksimivetovoima on 240 kN.
Mutta kuten aiemmin totesin, 14 kmh nopeudesta ylöspäin moottoriteho
rajoittaa vetovoiman, joten vetovoima on vain moottoritehosta kiinni. Eli
Dr12:ta ei saa sutimaan kuin alle 14 kmh nopeuksissa.
Mutta ei tämä teorialla selviä. Pitäisi kokeilla. Menemme 1009:llä Turkuun
sorviin, joten sillä reisulla voisi mitata kiihtyvyyksiä. Kuormana on vain
yksi
vaunu.
Niin muuten, teorian mukaan Hr1:n pitäisi yksin kiihtyä 110 kmh nopeuteen
noin puolessa minuutissa. Se ei kumminkaan tarkoita, että 30-luvulla
suunniteltu höyryveturi olisi käypänen nykypäivän liikenteeseen.
Antero
Petri J Nummijoki
: Eli ajan hammas lienee nakertanut tietolaarin kulmaan aukon...
: Varmastiko oli sama ajo?
Todennäköisesti ei, jos olet varma tuosta Pr1:n voitosta. Olen kyllä
itsekin nähnyt (vahingossa) tuon TV-ajon mutta valitettavasti ilman
selostusta joten en pysty sanomaan miten siinä kävi. Kuvan perusteella
minulle jäi mielikuva, että Dv15 ja Pr1 tulivat lopussa suunnilleen
rinnakkain ja Hr1 oli jäänyt selvästi mutta saattaahan kuvakulma valehdella.
Kävi tuossa ajossa sitten miten tahansa todistaa se kuitenkin, ettei
Hr1 kiihdy huippunopeuteen puolessa minuutissa. Kyseinen kiihdytyskilpailukin
kesti ainakin puoli minuuttia ja kun 75 km/h kulkeva Dv15 tarjosi
Hr1:lle kovan vastuksen tai siis minun käsitykseni mukaan jopa voitti
ei Hr1:n loppunopeus voi mitenkään olla yli 100 km/h.
Petri J Nummijoki
: >Nykyveturit (Dr13/16,Sr2) pääsevät hyvissä
: >keliolosuhteissa jopa yli 0,30:n (siis liikkeelle lähdettäessä).
: Tarkoitatko, että pyöränrenkaan ja kiskon välinen kitkakerroin olisi
: parantunut
: 0,30:een? Tuskinpa näin on tapahtunut.
Kitka on tietysti sama mutta veturit pystyvät hyödyntämään siitä
vain osan. Tuon osan suuruus vaihtelee sen mukaan miten tarkasti
veturilla pystytään lähestymään kitkavoiman rajaa menemättä yli.
Huippuarvoilla tarvitaan toki kaikilla vetureilla hiekkaa pyörän ja
kiskon väliin.
Sutivatko muuten Hr1:n pyörät, jos 110 km/h ajettaessa koneesta otetaan
täysi voima irti?
: >Teräskiskon ja pyörän välinen liikekitkakerroin on muistaakseni noin
: >0,10 - 0,15. 0,20 ja sen ylittävät arvot ovat joka tapauksessa
: Liikekitka on kitka liukuvien pintojen välillä. Lepokitka on kitka
: liikkumattomien
: pintojen välillä. Jos pyörä ei luista, käytetään lepokitkan arvoja.
Liikekitka voi olla liukuvaa vai vierivää. Itse tarkoitin jälkimmäistä,
joka on edellistä pienempi. Pyörivän pyörän kitka ei missään tapauksessa
ole sama, kuin levossa olevan kappaleen. Eihän vaunuihinkaan kannattaisi
muuten rakentaa pyöriä vaan ne laitettaisiin liukumaan kiskoja pitkin.
: >Tuo vetovoiman
: >pienentyminen ei siis tarkoita, että kiihtyvyys hidastuisi vaan se pysyy
: >suunnilleen vakiona, jos veturi toimii juuri kitkavoiman ylärajalla.
: Kyllä vetovoiman pienentyminen aiheuttaa kiihtyvyyden pienentymisen.
: Newtonin laki fysiikassa: F = ma. Ratkaistuna kiihtyvyyden a suhteen, a =
: F/m. Joten jos F eli veturin vetovoima pienenee, niin silloin pienenee myös
: kiihtyvyys. Eli jos teho on vakio, kiihtyvyys laskee kaiken aikaa.
Kiihtyvyys ei riipu pelkästä massasta ja voimasta vaan siihen vaikuttavat
vielä kaikki kulkuvastukset. Jos vastukset pienenevät ei kiihtyvyys hidastu
tai se ei ainakaan tapahdu samassa suhteessa voiman heikkenemisen kanssa.
: Suomessa höyryvetureiden kattilatehot eli höyryn tuotto suunniteltiin juuri
: tämän täytöksen mukaan. Se on ollut suomalalinen käytäntö, jonka johdosta
: suomalaisissa höyryvetureissa on pienet kattilat veturin kokoon ja koneiston
: arvoihin nähden. Vertaa vaikka Hv-sarjoja ja saksalaista P8 / BR 38 sarjaa.
: Saksalaisessa on suunnilleen Hr1:n kokoinen kattila, vaikka veturi on muuten
: samaa luokkaa kuin Hv:t.
Ei tämä käsittääkseni johdu mistään muusta kuin painorajoituksista.
P8:n akselipaino on noin 17 t joten se olisi ollut aivan liian
raskas vuosisadan alun radoille.
Antero Alku
>joka on edellistä pienempi.
Vierivä liikekitka on paljon pienempi kuin liukuva. Se tarkoittaa
esimerkiksi
sitä, että rullalaakeri pyörii herkästi, koska siinä on vierintäkitka
laakeria
hidastamassa. Liukuva laakeri ilman voitelua pyörii taas tosi huonosti.
Pyörivän pyörän ja kiskon välillä ei vaikuta vierintäkitka, vaan lepokitka.
Kun
pyörä sutii, pyörän pinta liukuu kiskoa vasten ja silloin pyörän ja kiskon
välillä
vaikuttaa liikekitka.
Vaunujen vetämistä vastustaa vierintäkitka, koska vaunun pyörät pyörivät.
Reen vetämistä vastusta liikkeellelähdössä lepokitka ja reen jo liukuessa
liikekitka.
Siis:
>>Jos pyörä ei luista, käytetään lepokitkan arvoja.
>Kiihtyvyys ei riipu pelkästä massasta ja voimasta vaan siihen vaikuttavat
>vielä kaikki kulkuvastukset.
Junaa kiihdytettäessä merkittävin kiihdytystä vastustava voima on junan
paino. Lisäksi kitkavoimatkin riippuvat junan painosta.
>Ei tämä käsittääkseni johdu mistään muusta kuin painorajoituksista.
>P8:n akselipaino on noin 17 t joten se olisi ollut aivan liian
>raskas vuosisadan alun radoille.
Jos on Ivaloa uskominen, niin kyllä kattilateho on laskettu nimenomaan
jatkuvan höyrynkulutuksen mukaiseksi tuolla luokkaa 30%:n täytöksellä. Ei
veturin paino ole ongelma, sillä veturin alle voidaan panna tarpeeksi
akseleita,
jotta akselipaino saadaan alhaiseksi. Tk3 suunniteltiin juuri tällä
periaatteella,
kevyesti kiskotettujen ratojen (omana aikanaan) voimakkaaksi veturiksi,
jolla
on pieni akselipaino.
Antero
Sami Surffaaja
>
> Pyörivän pyörän ja kiskon välillä ei vaikuta vierintäkitka, vaan lepokitka.
Tuo nyt ei ainakaan pidä paikkansa, tai sitten meille opetettiin tekussa
väärin. Lepokitka on nimenomaan se, joka vaikuttaa silloin kun kappale
on paikallaan (nimensä mukaisesti).
--
mailto:petri.n...@pp.kolumbus.fi
http://www.kolumbus.fi/pnordlun/
Antero Alku
>Tuo nyt ei ainakaan pidä paikkansa, tai sitten meille opetettiin tekussa
>väärin. Lepokitka on nimenomaan se, joka vaikuttaa silloin kun kappale
>on paikallaan (nimensä mukaisesti).
Eikö pyörän kehän pinta ja kisko oe paikallaan toisiinsa nähden? Ainakaan
ne eivät liu'u toisiinsa nähden, sillä vierinnässä ei ole liukumista. Joka
tapauksessa pyörivan pyörän kiskoa vasten liukumista vastustava kitka on
aivan erisuuri asia kuin pyörän vierimistä vastustava kitka. Jos ne
olisivat sama asia, veturin olisi aina oltava raskaampi kuin juna, jotta se
saisi junan liikkeelle. Eikä olisi väliä, pyörivätkö pyörät vai kulkisiko
juna rekenä.
Antero
Sami Surffaaja
> Eikö pyörän kehän pinta ja kisko oe paikallaan toisiinsa nähden?
Jos pyörän kehän pinta on paikallaan kiskoon nähden, niin miten se
sitten voi liikkua?
Muistaakseni on olemassa lepokitka ja liikekitka. Liikekitkakäsitettä
käytetään aina kun kappale liikkuu riippumatta siitä onko kysymys
vierimisestä, laahautumisesta, raahautumisesta tai jostakin muusta
tavasta edetä. Lepokitkaa ei voi esiintyä kahden kappaleen välillä, jos
ne liikkuvat toisiinsa nähden. Lepokitka on aina liikekitkaa suurempi.
Voi olla että meille yksinkertaistettiin fysiikan ja mekaniikan
oppitunneilla asioita (olimme kuulemma harvinaisen yksinkertaista
porukkaa).
Matti Grönroos
>
>
> Jos pyörän kehän pinta on paikallaan kiskoon nähden, niin miten se
> sitten voi liikkua?
Kokeile vaikka vitosen kolikolla. Laita spriitussilla
kolikon reunaan pikku merkintä. Sitten aseta kolikko
pöytää vasten kyljelleen täppikohta vasten pöydän pin-
taa. Sitten hiljalleen pyöritä kolikkoa neljänneskier-
ros. Lopuksi katso, onko täppi edelleen vasten pöydän
pintaa eli onko kehän pinta liikkunut pöytää vasten.
Matti
--
----------------------------------------------------
Matti Grönroos, WKL a.p.r. -- http://www.iki.fi/mjg
Kimmo T. Lumirae
Antero Alku wrote:
> Jos lasketaan siten, että höyryä riittäisi kiihdytyksen loppuun asti
> täydellä
> täytöksellä ja vetovoimalla, kiihdytys pelkällä veturilla 110 kmh nopeuteen
> kestää noin 30 sekuntia. Käytännön kokemuksen perusteella uskon Hr1:n
> kattilan hyvällä tulella pystyvän tähän juuri tuon ajan. Asiaa voi toki
> laskeakin,
> mutten ole sitä nyt tehnyt.
>
Arv(i)o kuulostaa yhä vielä varsin optimistiselta. Jos Sr 2 kiihtyy 0-100 28 s
ja käyttää koko ajan tähän vetovoimaa n. 100 kN ja veturin paino on 83 t, niin
151 t painavan Hr 1:n kiihdyttämiseksi suunnilleen samassa ajassa 0-110 km/h
edellyttäisi tuollaista 200 kN vetovoimaa pyörillä koko kiihdytyksen ajan. Tämä
noin niin kuin ilman laskukaavoja...
> 1,6 MW on minunkin muistini mukaan Hr1:n kattilan teho.
Ei 1,6 MW vaan 1600 hv.
>
>
> Paremmin laskematta oletan siis, että Hr1 pystyy kiihdytyksessä pitämään
> hetkellisesti vetovoimansa tuolla yli 100 kN:n luokassa ja todellakin
> kiihtyy
> huippunopeuteensa reilusti alle minuutin.
Arv(i)o ei ole mahdoton. Dv 12 :n tehopainosuhde on noin 16 hv/t netto ja jos Hr
1 saisi pyörille minuutin ajaksi edes sen 1600 hv, olisi sen tehopainosuhde
luokkaa 11 hv/t. Ja jos Dv 12 kiihtyy 0-100 km/h esim. 45 s, saattaisi Hr 1
kiihtyä lähelle sitä minuuttia.
Entä sitten Dr 12? Arviolta 0-30 km/h:iin kiihdytys Dr 12 menee pelkästään
tehoja nostaessa ja loput täydellä teholla ajaen. Ja jos täydeksi nettotehoksi
arvioidaan 1500 hv pyörillä, saadaan tehopainosuhteeksi 12...13 hv/t ja
kiihtyvyys sen mukainen.
Kimmo T. Lumirae
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
> Ei varmasti ole. Vetovoiman ylärajan määrää kitkavoima, joka pienenee
> nopeuden kasvaessa huomattavasti kitkakertoimen pienenemisen takia. Jos
> vetovoima pysyisi jatkuvasti samana täytyisi Hr1:ssä olla niin voimaton
> kone, ettei se pystyisi edes sutimaan.
>
Kitkakerroin pienenee toki nopeuden noustessa mutta ei näissä nopeuksissa niin
paljoa, että sillä olisi mitään merkitystä.
> :Noin 1/5:aan maksimista. Hr1:n vetovoima on nopeudella 60 km/h enää noin 40 kN
> mikäli vanhoihin aikatauluihin ja junapainotaulukoihin on uskominen. Tämän
> jälkeen putoaminen jatkuukin suunnilleen samassa suhteessa kuin Dr12 veturilla.
>
> :Kuten jo kerroin, perustin väitteeni niihin junapainoihin ja aikatauluihin
> joita ko. vetureilla on käytetty ja niissä Dr12 on kaikilla nopeuksilla
> vähintään 50 % Hr1:tä parempi eikä tällöin ole kyse mistään
> vähimmäisvoimasta vaan keskiarvosta.
Minä en perustaisi ensimmäistäkään vetovoimia koskevaa väitettä
junapainotaulukoihin. Se on vähän sama kuin päättelisi pientalon sähkönkulutusta
talon sulakekoon perusteella... :o}
Kimmo T. Lumirae
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
> En, joskin näitä vetovoimakäyriä ei kannata liiaksi tuijotella sillä ne
> ovat kuitenkin teoriaa, joka ei välttämättä käytännössä päde. Esim. Pr1:n
> maksimi vetovoimaksi ilmoitetaan on noin 100 kN mutta aivan varmasti se pystyy
> kehittämään suuremman vetovoiman kuin Hr1.
>
Ennemmin vetovoimakäyriä kuin aikataulujen junapainoja niin kauan kun
veturitekniikasta puhutaan.
> Teräskiskon ja pyörän välinen liikekitkakerroin on muistaakseni noin
> 0,10 - 0,15. 0,20 ja sen ylittävät arvot ovat joka tapauksessa
> lepokitkakertoimia jotka pätevät siis vain liikkeelle lähdettäessä.
> Ivalon Höyryveturit ja niiden hoito-teoksessa höyryveturin
> normaaliksi lepokitkakertoimeksi kerrottiin muistaakseni juuri 0,20.
> Hr1 voi siis kehittää ensimmäisellä metrillä yli 100 kN:n vetovoiman
> mutta nopeuden kasvaessa se putoaa jonnekin 50-75 kN tienoille, vaikka
> siinä olisi tehoa 10000 hv. Nykyveturit (Dr13/16,Sr2) pääsevät hyvissä
> keliolosuhteissa jopa yli 0,30:n (siis liikkeelle lähdettäessä). Dr12 ei
> kuitenkaan ollut näin hyvä mutta suuren painonsa ansiosta sekin pärjää
> kohtuullisesti vielä nykyisillekin vetureille.
>
>
Pitäkää lujasti kiinni, nyt mentiin metsään! Lepokitkakerrointa sovelletaan niin
kauan kuin pyörä ei luista, lyö ympäri eli sudi ja sillä siisti. Kaikki turhat
höpinät junien vetämisestä liikekitkakerrointa soveltaen voidaan jättää omaan
arvoonsa ja mielellään lopettaa tähän paikkaan.
Sr 2 pitää yllä vielä 75 km/h nopeudessa kitkakerrointa 0,35 vastaavaa vetovoimaa.
Siitä ylöspäin vetovoima pienenee vain ja ainoastaan sen vuoksi, että veturista
loppuu teho, ts. kaikki 8600 hv ovat jo käytössä.
> Se voi alittua teoriassa mutta ei käytännössä, koska kitkakerroin
> ei takuulla ole Hr1:n pyörien alla 35 kmh:n nopeudessa yli 0,20:n jota
> tuo edellyttäisi. Se on sitä hädin tuskin edes liikkeelle lähdettäessä.
Ja aivan takuulla on. Normaaliolosuhteissa (kuiva kisko) tuo 0,20 kitkakerroin on
saavutettavissa vielä vaikka 140 km/h nopeudessa.
Kimmo T. Lumirae
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
> Täytyy vielä kommentoida itseään. Eli tuo kitkakerroin pienenee tietysti
> vastaavalla tavalla myös junan pyörissä ja laakereissa joten junakin
> muuttuu tavallaan kevyemmäksi nopeuden kasvaessa. Tuo vetovoiman
> pienentyminen ei siis tarkoita, että kiihtyvyys hidastuisi vaan se pysyy
> suunnilleen vakiona, jos veturi toimii juuri kitkavoiman ylärajalla.
> Tavallaan voidaan siis ajatella, että Hr1 pystyisi pitämään saman
> vetovoiman huippunopeuteen saakka, jos teho vain riittää muutta silloin
> sitä ei voida verrata enää Dr12 veturin vetovoimakäyrään, koska siinä ei
> ole tätä junan "keventymistä" otettu huomioon. Jos Hr1 aivan oikeasti
> kykenisi ylläpitämään samaa voimaa huippunopeuteen asti sen kiihtyvyys
> kasvaisi nopeuden lisäätyessä kunnes ilmanvastus tulee tarpeeksi
> suureksi mutta sehän alkaa vaikutta merkittävästi vastaa jossain 100
> km/h nopeudella.
No, onneksi metsähallituksella riittää palstoja sillä taas pöpelikkö rytisee.
Vaatii melkoista mielikuvitusta väittää että junanvedossa vastukset pienenisivät
nopeuden noustessa ja että juna olisi sitä kevyempi vetää mitä lujempaa mennään ja
että vielä tietyt vetovoimakäyrätkin olisivat virheellisiä kun ei tällaista
perustavaa laatua olevaa oivallusta ole huomioitu.
Ei tarvitse edes tuntea rautatietekniikkaa tietääkseen että asia on tietysti aivan
päinvastoin.
Entäpä jos soveltaisit tuota lepokitka-liikekitka-kehäpäätelmääsi ilmanvastukseen?
Ehkä saisit senkin pienenemään nopeuden noustessa...? :o}
Kimmo T. Lumirae
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
Kitka on tietysti sama mutta veturit pystyvät hyödyntämään siitä
> vain osan. Tuon osan suuruus vaihtelee sen mukaan miten tarkasti
> veturilla pystytään lähestymään kitkavoiman rajaa menemättä yli.
> Huippuarvoilla tarvitaan toki kaikilla vetureilla hiekkaa pyörän ja
> kiskon väliin.
>
En malta olla kommentoimatta tätäkin väitettä, siksi herkulliseksi on keskustelu
äitynyt...Eli vielä pieni tarkennus.
Tämän päivän veturit pystyvät pääsääntöisesti käyttämään kiskon ja pyörän välisen
kitkan kokonaan, tai ainakin mahdollisimman tarkkaan. Ja siinä juuri on
villakoiran ydin: veturin hyvyys kitkakertoimen hyödyntämisessä riippuu
nimenomaan, ei siitä, miten lähelle maksimivoimaa pystytään menemään, vaan siitä
miten lähellä maksimiarvoa vetovoima pystytään pitämään. Ts.tarvittaessa suurta
vetovoimaa ja kelin ollessa liukas, vetovoimaa lisätään kunnes pyörät luistavat ja
se, miten nopeasti veturi saa alkaneen ympärilyönnin hallintaan ja pääsee jälleen
lisäämään voimaa saavuttaakseen maksimiarvon, ratkaisee pelin. Tuloksena on
keskimääräinen vetovoima sutimisineen ja tehon vähennyksineen ja juuri tämä arvo,
josta on laskettavissa ko. veturille tyypillinen maksimikitkakerroin, joka , kuten
sanottu, pätee tietyllä liukkaudella. Vahinko, että tämän arvon määrittelyä ei ole
standardoitu tavalla, joka sitoisi kaikkia vetokalustovalmistajia. Niinpä
kalustovalmistajien itsensä ilmoittamat arvot ovat suuntaa antavia sen mukaan,
miten hyvissä olosuhteissa ko. arvo on saavutettu. Noin-arvoja ovat: höyryveturi
0,20, Dr 12 0,25, Dr 13 0,27...0,3, Dv 12 0,30, Sr 2 0,33...0,35.
Edellä kerrottu koskee siis keskimääräistä vetovoimaa tietyllä liukkaudella ja
tässä huippuarvot saavutetaan hiekkaa käyttämällä. Sen sijaan kuivalla kelillä
niin Dr 13:ssakin kuin Sr 2:ssa, joskus harvoin Sr 1:ssäkin, tulee vastaan
tilanne, jossa ajomoottorien sähköinen mitoitus ts. virtakesto rajoittaa
käytettävää vetovoimaa ennen kuin pyörät edes yrittävät sutia. Ja siinä ei
välttämättä tarvita hiekkaa vaan mainittu tilanne on jokapäiväistä rutiinia
etenkin Dr 13:n ja Sr 2:n kohdalla.
Saksalaiset ilmoittavat herkästi omille sähkövetureilleen arvoja, jotka
edellyttäisivät rutikuivaa keliä toteutuakseen. 0,33 -kitkakerrointa tarjotaan mm.
veturityypeille BR 194 ja BR 103, jotika ovat molemmat akselikohtaisilla
ajomoottoreilla ja käämikytkinsäädöllä varustettuja vetureita ja muistuttavat
enemmän rakenteellisesti Dr 12:ta kuin Sr 2:ta. Ranskalaiset puolestaan
ilmoittivat monomoottorikehittelyissään päässyn 0,50 -kitkakertoimeen. Arvoon on
syytä suhtautua varauksin mutta se ei ole kuivalla kelillä mahdoton.
Kimmo T. Lumirae
PS. Lopuksi pieni heitto kitkakeskusteluun: eräs oppikirjatieto kertoo että
käytännön junanvedossa kitkakerroin olisi ihanteellinen silloin kuin pyörät
luistavat eli lyövät ympäri muutaman prosentin verran...
Petri J Nummijoki
: Kitkakerroin pienenee toki nopeuden noustessa mutta ei näissä nopeuksissa niin
: paljoa, että sillä olisi mitään merkitystä.
Ei se varmasti 110:n nopeudessa enää merkittävästi pienene mutta
liikkeelle lähdettäessä kyllä ja uskoisin tässä käytetyn arvon
(114 kN) tarkoittavan juuri nopeudella 0,5 km/h saavutettavaa
voimaa.
: Minä en perustaisi ensimmäistäkään vetovoimia koskevaa väitettä
: junapainotaulukoihin.
Miksi? Kai aikataulut ja junapainot pyritään kuitenkin laatimaan veturin
suorituskykyä vastaaviksi, joten samalla radalla ne olisivat myös
vertailukelpoisia keskenään.
Petri J Nummijoki
: Vaatii melkoista mielikuvitusta väittää että junanvedossa vastukset pienenisivät
: nopeuden noustessa ja että juna olisi sitä kevyempi vetää mitä lujempaa mennään
Jaa. Kyllä minä olen luullut, että pyörissä ja laakereissa kitka
pienenee nopeuden kasvaessa aivan samalla tavalla kuin missä tahansa
muuallakin. Eihän sitä pienenemistä loputtomasti tapahdu mutta aluksi,
siis johonkin 20 km/h:n vauhtiin. Mutta saattaahan juna tietysti olla
eräänlainen erikoistapaus.
Petri J Nummijoki
: Pitäkää lujasti kiinni, nyt mentiin metsään! Lepokitkakerrointa sovelletaan niin
: kauan kuin pyörä ei luista, lyö ympäri eli sudi ja sillä siisti. Kaikki turhat
: höpinät junien vetämisestä liikekitkakerrointa soveltaen voidaan jättää omaan
: arvoonsa ja mielellään lopettaa tähän paikkaan.
Ehkä liikekitkakerroin ei ole ilmiölle oikea nimi mutta tällä ei ole
mitään merkitystä. Oleellista on ainoastaan, että kitkakerroin pienenee
nopeuden kasvaessa eikä samaa kerrointa voida siksi käyttää paikoillaan
oltaessa ja 110 km/h ajettaessa. Ei tämä ole minun oma keksintöni vaan
se löytyy kyllä kirjallisuudestakin. Entä miksi niihin täydellisiin
VETOVOIMAKÄYRIIN piirretty kitkavoimaksi kutsuttu käyrä tuntuu usein
menevän kovin voimakkaasti alapäin, jos kitka kerran pysyy vakiona?
Esa A E Peuha
> Miksi? Kai aikataulut ja junapainot pyritään kuitenkin laatimaan veturin
> suorituskykyä vastaaviksi, joten samalla radalla ne olisivat myös
> vertailukelpoisia keskenään.
Ei välttämättä. Aikatauluja ei yleensä suunnitella niin tiukoiksi, että
veturilta edellytetään maksimisuorituskykyä, koska silloin myöhästyneellä
junalla ei olisi mitään mahdollisuutta päästä takaisin aikatauluun (mitä
kuitenkin tapahtuu jatkuvasti). Ja vaikka monien matkustajajunien
aikatauluja juuri muutettiinkin, ei se varmasti tarkoita sitä että
veturien suorituskyky huononi vastaavasti...
--
Esa Peuha
student of mathematics at the University of Helsinki
http://www.helsinki.fi/~peuha/
Jari Ala-Ilomäki
>Ehkä liikekitkakerroin ei ole ilmiölle oikea nimi mutta tällä ei ole
>mitään merkitystä. Oleellista on ainoastaan, että kitkakerroin pienenee
>nopeuden kasvaessa eikä samaa kerrointa voida siksi käyttää paikoillaan
>oltaessa ja 110 km/h ajettaessa. Ei tämä ole minun oma keksintöni vaan
>se löytyy kyllä kirjallisuudestakin. Entä miksi niihin täydellisiin
>VETOVOIMAKÄYRIIN piirretty kitkavoimaksi kutsuttu käyrä tuntuu usein
>menevän kovin voimakkaasti alapäin, jos kitka kerran pysyy vakiona?
Käyty keskustelu on kovasti mielenkiintoista, kitka kaiketi ei ole
ihan niin yksinkertainen juttu kuin koulussa on opetettu uskomaan.
Olisiko Petrillä antaa mitään lähdeviitettä? Oma arvaukseni on, että
kitkakerroin (veturin liikkuessa) kasvaa kun pyörän kehän ja kiskon
pinnan välillä on pieni nopeusero laskeakseen jälleen nopeuseron
kasvaessa 'puhtaan' liike/liukukitkan alueella, mikä kaiketi on tullut
jo esillekin. Mutta mikä onkaan siis lepo- ja mikä liikekitkaa? Raja
ainakin tässä tapauksessa on kohtuullisen liukuva. Lepokitka
esiintynee vain liikkumattoman pyörän ja kiskon välillä, liikkeellä
olevan pyörän ja kiskon välillä on ymmärtääkseni muodonmuutoksista
johtuen aina pieni nopeusero/keskinäinen liike. Onko näillä sitten
käytännön merkitystä, mene ja tiedä.
Vetovoiman puolestaan on ymmärtääkseni pakko laskea nopeuden kasvaessa
sen jälkeen, kun kitkakerroin ei rajoita kiskoon siirrettävää voimaa
ja mikäli moottorin tai kattilan teho ei riipu nopeudesta, koskapa
teho=voima*nopeus.
Jari
Petri J Nummijoki
: Petri J Nummijoki wrote:
: > Täytyy vielä kommentoida itseään. Eli tuo kitkakerroin pienenee tietysti
: > vastaavalla tavalla myös junan pyörissä ja laakereissa joten junakin
: > muuttuu tavallaan kevyemmäksi nopeuden kasvaessa. Tuo vetovoiman
: > pienentyminen ei siis tarkoita, että kiihtyvyys hidastuisi vaan se pysyy
: > suunnilleen vakiona, jos veturi toimii juuri kitkavoiman ylärajalla.
: > Tavallaan voidaan siis ajatella, että Hr1 pystyisi pitämään saman
: > vetovoiman huippunopeuteen saakka, jos teho vain riittää muutta silloin
: > sitä ei voida verrata enää Dr12 veturin vetovoimakäyrään, koska siinä ei
: > ole tätä junan "keventymistä" otettu huomioon. Jos Hr1 aivan oikeasti
: > kykenisi ylläpitämään samaa voimaa huippunopeuteen asti sen kiihtyvyys
: > kasvaisi nopeuden lisäätyessä kunnes ilmanvastus tulee tarpeeksi
: > suureksi mutta sehän alkaa vaikutta merkittävästi vastaa jossain 100
: > km/h nopeudella.
: No, onneksi metsähallituksella riittää palstoja sillä taas pöpelikkö rytisee.
: Vaatii melkoista mielikuvitusta väittää että junanvedossa vastukset pienenisivät
: nopeuden noustessa ja että juna olisi sitä kevyempi vetää mitä lujempaa mennään ja
: että vielä tietyt vetovoimakäyrätkin olisivat virheellisiä kun ei tällaista
: perustavaa laatua olevaa oivallusta ole huomioitu.
Ehkä on vielä syytä kerrata, jotta sinäkin tämän ymmärtäisit. Tässä oli
oletuksena, että Hr1 kehittää nopeudesta riippumatta 114 kN ja sen paino on
155 t ellei olla niin tarkkoja, että veden ja polttoaineen kulutuksesta
johtuva painon vähennys otettaisiin huomioon. Näillä perusteilla Hr1:llä olisi
vakiokiihtyvyys. Tästä täytyy kuitenkin vähentään vielä vastusten aiheuttama
kiihtyvyyden heikentyminen. Pienellä nopeudella oleellisin vastus on kitka ja
sen vaikutus heikkenee nopeuden kasvaessa, koska laakerit alkavat pyöriä
helpommin ja niiden voitelu paranee. Kun sylintereistä saaadaan koko ajan
sama voima ja kitka heikkenee tulee kiihtyvyys paranemaan. Suurin muutos
tapahtuu noin 20 km/h nopeuteen mennessä mutta jonkin verran vielä senkin
jälkeen kunnes väliaineen (ilman) aiheuttama vastus alkaa olla merkittävä.
: Ei tarvitse edes tuntea rautatietekniikkaa tietääkseen että asia on tietysti
: aivan päinvastoin.
Ai päinvastoin. Jos vastukset lisääntyisivät nopeuden noustessa ja juna olisi
sitä raskaampi vetää mitä lujempaa mennään päädyttäisiin varsin merkillisiin
tilanteisiin. Esim. 300 kN voiman kehittävä Sr2 ei jaksaisi vetää junaa, jonka
liikkeelle saamiseksi tarvittaisiin 299 kN, koska nopeuden noustua 1 km/h
junan vetämiseksi tarvittaisiinkin jo 301 kN. Onneksi metsähallituksella
todellakin riittää palstoja.
J{rvinen Hannu-Matti
Sami Surffaaja <vastaa...@pp.muualle.fi> wrote:
>Muistaakseni on olemassa lepokitka ja liikekitka. Liikekitkakäsitettä
>käytetään aina kun kappale liikkuu riippumatta siitä onko kysymys
>vierimisestä, laahautumisesta, raahautumisesta tai jostakin muusta
>tavasta edetä. Lepokitkaa ei voi esiintyä kahden kappaleen välillä, jos
>ne liikkuvat toisiinsa nähden. Lepokitka on aina liikekitkaa suurempi.
Veturin vetävien pyörien ja kiskon välillä on lepokitka, jos pyörä
ei sudi. Muuten olisi mahdotonta vetää veturia painavampaa junaa.
>Voi olla että meille yksinkertaistettiin fysiikan ja mekaniikan
>oppitunneilla asioita (olimme kuulemma harvinaisen yksinkertaista
>porukkaa).
Kyllä totta tosiaan on yksinkertaistettu. Tämähän oli aikoinaan
jo lukiossa esillä malliin "selittäkääs kunka 50 tonnin veturi
vetää 500 tonnin junan".
--
-----
Hannu-Matti Järvinen, h...@cs.tut.fi
Petri J Nummijoki
: Käyty keskustelu on kovasti mielenkiintoista, kitka kaiketi ei ole
: ihan niin yksinkertainen juttu kuin koulussa on opetettu uskomaan.
: Olisiko Petrillä antaa mitään lähdeviitettä?
Tähän hätään löydän tuon teoksesta Mekaniikan oppikirja (Lehtonen).
Myös Dieselveturit ja moottorivaunut 1-2 sekä Resiina ?/86 (epävirallinen)
väittävät nopeuden vaikuttavan kitkaan. Tarkkoja lukuja muutoksen suuruudesta
ei kerrota (eikä niitä varmasti voida edes antaa, koska se riippuu
kuitenkin olosuhteista) mutta tuskin tätä käskettäisiin huomioimaan
laskuissa, jos merkitys olisi olematon.
Vetovoimakäyrien perusteella kitkasta näyttäisi kuitenkin katoavan 110:n
nopeuteen mennessä jopa kolmannes ja vaikka en pidäkään niitä
ehdottomana totuutena (varsinkaan juuri kitkan osalta) antaa se varmaankin
jotain suuntaa muutoksesta. Hr1:n kohdalla on vielä huomioitava, että 0,2:n
kertoimilla tarvitaan ainakin Ivalon mukaan hiekkaa, jota tuskin 110 km/h
ajettaessa enää käytettäisiin joten pudotusta tulee vielä tästäkin syystä.
Pitäisin siksi aikaisemmin esittämääni arviota 0,10-0,15:n kertoimesta ja
50-75 kN:n vetovoimasta 110:n nopeudella edelleen oikeana tai ainakin
parempana, kuin 0,2:n kertoimia ja yli 100 kN vetovoimaa.
: Oma arvaukseni on, että kitkakerroin (veturin liikkuessa) kasvaa kun pyörän
: kehän ja kiskon pinnan välillä on pieni nopeusero laskeakseen jälleen
: nopeuseron kasvaessa 'puhtaan' liike/liukukitkan alueella, mikä kaiketi on
: tullut jo esillekin. Mutta mikä onkaan siis lepo- ja mikä liikekitkaa? Raja
: ainakin tässä tapauksessa on kohtuullisen liukuva. Lepokitka esiintynee vain
: liikkumattoman pyörän ja kiskon välillä, liikkeellä olevan pyörän ja kiskon
: välillä on ymmärtääkseni muodonmuutoksista johtuen aina pieni
: nopeusero/keskinäinen liike. Onko näillä sitten käytännön merkitystä, mene
: ja tiedä.
Eipä tämä todellakaan kovin yksiselitteistä ole. Kaikki hankausta
aiheuttava kuitenkin on liikekitkaa ja hankausta on pakko syntyä, jos
pyörän kehä ja kiskon välillä on nopeusero. Myös auton renkaissa tapahtuu
ainakin kiihdytyksen ja jarrutuksen aikana luistoa, koska niiden
lämpötila nousee, vaikka varsinaista sutimista tai lukkojarrutusta ei
esiintyisikään, joten siinäkin pitäisi vaikuttaa liikekitka.
Antero Alku
tarkasti
tämän vetovoimaongelman kannalta.
Kitkan lajit ovat lepokitka, liikekitka (=liukukitka) ja vierintäkitka.
Nämä ovat
toisiinsa suhteessa suurin piirtein sitä luokkaa, että jos samlla aineella
lepokitka on 0,3, liikekitka voi olla 0,25 ja vierintäkitka 0,001. Ja
näillä luvuilla
kerrotaan kappaleiden välillä oleva puristusvoima, jotta saadaan se voima,
joka tarvitaan lepokitkan tapauksessa kappaleiden saamiseksi liikkeelle
toisiinsa nähden, liikekitkan tapauksessa liikkeen ylläpitämiseksi ja
vierintakitkan tapauksessa vierinnän ylläpitämiseksi.
Toinen juttu on sitten se, mistä kitkavoima ja kitka syntyvät. Siihen
vaikuttavat
materiaali, pinntojen sileys ja pintojen puhtaus. Puhtaudella tarkoitetaan
sitä,
että pinnalla on jotain ainetta. Esimerkiksi öljyä.
Näitä asioita - mukaanlukien voitelua - tutkii tieteenala nimeltä
tribologia. Sitä
opetetaan teknisissä oppilaitoksissa, kuten opistoissa ja korkeakouluissa.
Ja
kyllä siinä tieteessä tutkitaan sitäkin, miten pyrän ja alustan välinen pito
käytännössä toimii. Siitähän tässä vetureiden kiihdytyksessä on kysymys.
Kun ajatellaan veturin ja junan kulkua, sitä vastustaa pyörien vierintäkitka
sekä pyörien laakereiden kitka. Siis suoralla radalla. Laakerikitka on
liukulaakereilla liikekitkaa, mutta vierintälaakereilla (siis nykyiset
rullalaakerit)
vierintäkitkaa. Suurilla nopeuksilla kulkuvastus lisääntyy myös
ilmanvastuksen
johdosta. Mutta vetureiden tehot ovat niin suuria, ettei ilmanvastus ole
merkittävä vielä edes 100 kmh nopeuksissa.
Junan vetämisen muuttuminen kevyemmäksi nopeuden kasvaessa ei ole
pelkkä huuli. Mutta selitys ei johdu siitä, että kitka alenisi nopeuden
kasvaessa. Vanhoissa liukulaakeroiduissa junissa liikkeellelähtöä vastusti
liukulaakerin lepokitka. Kun akseli saatiin pyörimään, laakerin voitelu
alkoi
toimia, ja akselin ja laakerin väliin syntyi öljykalvo. Öljykalvon ansiosta
liukulaakerin pyörimistä ei vastustanutkaan enää liukitka, vaan
hydrodynaaminen kitka, joka on lähellä rullalaakerin vierintävastusta. Eli
kun
juna nykästiin liikkeelle, niin vetämistä vastustava kitka aleni
oleellisesti. Ja
saattoi alentua vielä hieman, kun öljy lämpeni ja notkistui.
Nykyään junan liikettä tasaisella suoralla radalla vastustaa sekä pyörien
että
akselilaakereiden vierintäkitka. Käytännössä näitä voidaan pitää vakioina
nopeudesta riippumatta. Vai mitä, Kimmo veturinkiuljettaja? Ja kuten
Kimmokin aiemmin totesi, veturin vetovoimaa rajoittaa pienillä nopeuksilla
pyörän ja kiskon välinen lepokitka, joka luistonestojärjestelmin pystytään
pitämään hyvin korkeana. Suurilla nopeuksilla vetovoimakäyrän lasku johtuu
tehon puutteesta, kun teho ei enää ylitä kitkan asettamaa rajaa. Tämänhän
Kimmokin jo aikaisemmin sanoi. Ja kertoi Sr2:n tehon riittävän kitkan
suuruiseen vetovoimaan vielä 75 kmh nopeudella.
Antero
Kimmo T. Lumirae
siirtyessä lepotilasta liiketilaan. Rullalaakereilla, joita mm. VR on hankkinut
enemmän kuin 40 vuoden ajan, muutos on kuitenkin junan vetämisen kannalta
mitätön.
Sen sijaan nopeuden noustessa junan kulkuvastukset kyllä lisääntyvät.
Laakereiden vierintäkitka pysyy ehkä koko lailla vakiona kautta nopeusalueen
mutta muut vastukset lisääntyvät, mm. pyörän ja kiskon välinen vastus sekä
-yllätys-yllätys- ilmanvastus, jolla on hyvinkin merkitystä jo tuollaisesta
40-50 km/h lähtien.
UIC 624-normi ilmoittaakin junan tyypilliseksi kulkuvastukseksi 10 km/h
nopeudessa noin 2,5 kg/junatonni ja 75 km/h nopeudessa noin 4,0 kg/junatonni,
eli noin 25 N/t ja 40 N/t tämän päivän yksiköillä ilmoitettuna. On luonnollista
että tästä eteenpäinkin nopeuden noustessa junan kulkuvastukset lisääntyvät.
Pyörän ja kiskon välinen kitkakerroin alenee nopeuden noustessa, mutta, kuten jo
aiemminkin sanoin, niin vähän että sillä ei junanvedon kannalta ole merkitystä.
Ihannearvo on luokkaa 0,33...0,35, joka voidaan kohottaa 0,40 tienoille hiekkaa
käyttämällä. Mainitusta arvosta kitkakerroin vähenee Curtius-Knifflerin käyrän
mukaan siten, että 100 km/h nopeudessa arvo on luokkaa 0,23...0,25 ja 200-300
km/h nopeuksissa luokkaa 0,20. (Lähde: Müller. Elektrische und dieselelektrische
Triebfahrzeuge, Basel, 1979). Ja kuten jo aiemmin sanoin, käytännössä
ihanneolosuhteissa eli kuivalla, tasaisella ja puhtaalla kiskolla päästään
vielä parempiin arvoihin.
Liukukitkaa junanvedossa sovelletaan silloin kun tapahtuu vetotilassa
ympärilyöntiä tai jarrutuksessa luistoa tai peräti lukkiutuminen. Kummassakin
tilanteessa on vierintä- ja liukukitkan ero selvästi huomattavissa;
ympärilyönnin jo tapahduttua on veturin pyörien vääntömomenttia vähennettävä
selvästi alle sen arvon, jolloin ympärilyöntiä alkoi esiintyä, jotta vetotilanne
saataisiin jälleen hallintaan.
Jarrutuksessa ero on usein hyvin dramaattinen; jos nopeasti reagoivalla
sähköohjatulla suoratoimijarrulla luisto alkaa esim. jarrusylinterin paineella 3
bar, luisto saattaa loppua vasta kun painetta on alennettu 1 bariin.
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki
: Edellä kerrottu koskee siis keskimääräistä vetovoimaa tietyllä liukkaudella ja
: tässä huippuarvot saavutetaan hiekkaa käyttämällä. Sen sijaan kuivalla kelillä
: niin Dr 13:ssakin kuin Sr 2:ssa, joskus harvoin Sr 1:ssäkin, tulee vastaan
: tilanne, jossa ajomoottorien sähköinen mitoitus ts. virtakesto rajoittaa
: käytettävää vetovoimaa ennen kuin pyörät edes yrittävät sutia.
Tarkoitatko, että Sr1:n vetovoima on Sr2:ta suurempi, jos keli on tarpeeksi
hyvä?
Petri J Nummijoki
: siirtyessä lepotilasta liiketilaan. Rullalaakereilla, joita mm. VR on hankkinut
: enemmän kuin 40 vuoden ajan, muutos on kuitenkin junan vetämisen kannalta
: mitätön.
Rullalaakereilla varmasti mutta Hr1:ssä olikin liukulaakerit (uusimpia
lukuunottamatta).
: Sen sijaan nopeuden noustessa junan kulkuvastukset kyllä lisääntyvät.
: Laakereiden vierintäkitka pysyy ehkä koko lailla vakiona kautta nopeusalueen
: mutta muut vastukset lisääntyvät, mm. pyörän ja kiskon välinen vastus sekä
: -yllätys-yllätys- ilmanvastus, jolla on hyvinkin merkitystä jo tuollaisesta
: 40-50 km/h lähtien.
Liukulaakereissa kitka ei pysy vakiona vaan se alenee aluksi huomattavasti
ja alkaa suurilla nopeuksilla jälleen kasvaa. Myös pyörän ja kiskon välinen
vastus käyttäytyy käsittääkseni samalla tavalla. Tuo kasvu on kuitenkin sen
verran hidasta, että ilmanvastus on ehtinyt jo nousta hallitsevaan asemaan,
ennenkuin sillä on todellista merkitystä. Väittäisin ilmanvastuksen johtuvan
kuitenkin 40-50 nopeudessa tuulesta sekä vaunujen tuulipinta-alasta. En oikein
usko, että pelkkää veturia kiihdytettäessä ilmanvastuksellakaan olisi
kiihtyvyyden hidastumisen kannalta vielä tuolla nopeudella merkitystä.
: Pyörän ja kiskon välinen kitkakerroin alenee nopeuden noustessa, mutta, kuten jo
: aiemminkin sanoin, niin vähän että sillä ei junanvedon kannalta ole merkitystä.
: Ihannearvo on luokkaa 0,33...0,35, joka voidaan kohottaa 0,40 tienoille hiekkaa
: käyttämällä. Mainitusta arvosta kitkakerroin vähenee Curtius-Knifflerin käyrän
: mukaan siten, että 100 km/h nopeudessa arvo on luokkaa 0,23...0,25 ja 200-300
: km/h nopeuksissa luokkaa 0,20.
Nykyisten vetureiden ihannearvot eivät valitettavasti kerro mitään
höyryvetureilla käytännössä saavutettavista arvoista. Kyllä Ivalo väittää
niiden olleen suunnilleen puolet tuosta tai sitten muistan pahasti väärin.
Ja muutos on minusta varsin merkittävä, jos 0-100:n välillä kitka putoaa
0,40:stä 0,24:een. Jos vetovoima olisi tehojen puolesta vakio (kuten Hr1:n
tapauksessa oletettiin) katoaa todellisesta vetovoimasta 100:n nopeuteen
mennessä jo 40 % eli 114 kN:sta tultaisiin hyvinkin siihen 50-75 kN
luokkaan.
Petri J Nummijoki
: Petri J Nummijoki <pnum...@cc.helsinki.fi> writes:
: > Miksi? Kai aikataulut ja junapainot pyritään kuitenkin laatimaan veturin
: > suorituskykyä vastaaviksi, joten samalla radalla ne olisivat myös
: > vertailukelpoisia keskenään.
: Ei välttämättä. Aikatauluja ei yleensä suunnitella niin tiukoiksi, että
: veturilta edellytetään maksimisuorituskykyä, koska silloin myöhästyneellä
: junalla ei olisi mitään mahdollisuutta päästä takaisin aikatauluun (mitä
: kuitenkin tapahtuu jatkuvasti). Ja vaikka monien matkustajajunien
: aikatauluja juuri muutettiinkin, ei se varmasti tarkoita sitä että
: veturien suorituskyky huononi vastaavasti...
Junan paino ei usein ole lähelläkään suurinta sallittua joten takaisin
aikatauluun pääseminen (mitä tapahtuu valitettavan harvoin :-) ei vielä
paljasta aikataulun todellista luonnetta. Ja vaikka aikataulu olisi
maksimipainollakin löysä ei se tässä haittaa mitään. Jos veturi A on kahden
B:n veroinen ja A:lla vedettävät junatkin ovat kahden B:n junan painoisia
voi aikataulussa olla vaikka 30 min löysää, koska sitä on kuitenkin molemmilla
vetureilla yhtä paljon. On toki mahdollista, että junapaino rajoitetaan
käytettävissä olevan vetovoiman sallimaa arvoa pienemmäksi mutta en keksi
mitään syytä miksi ko. tapauksessa näin olisi säännöllisesti tehty.
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
> Kimmo T. Lumirae <hiu...@spmt.pp.sci.fi> wrote:
>
En. Periaatteessa erittäin hyvällä kelillä teoriassa molemmat veturit voisivat
kehittää kutakuinkin saman verran vetovoimaa (tässä: vetovoima=kitkapaino x
kitkakerroin). Ajomoottorikoneiston mitoitus ja ohjausjärjestelmä vaikuttavat
kuitenkin tähän jonkin verran siten, että esim. Sr 1:ssä ns. automaattisäädöllä
(normaali ajotapa) ohjausjärjestelmä rajoittaa ajomoottorivirran arvoon 1400 A.
Käsiajolla sen sijaan tämä arvo voidaan ylittää mutta ylivirtareleet laukeavat
teoriassa 1500 A kohdalla, käytännössä sen sijaan aiemmin, jopa tuossa 1200 A
kohdalla. Tapahtuma on varsin inhottava sillä siitä seuraa voimakas nykäys joka
saattaisi periaatteessa johtaaa jopa junan katkeamiseen. Niinpä noita huippuarvoja
ei tee mieli käytännössä kokeilla.
Saman tien voisin kertoa joitain virta-arvoja Sr 1:n kohdalta, koska nopeudessa alle
n. 70 km/h, kun kentänheikennys ei vielä toimi, virta-arvot vastaavat karkeasti
ottaen vääntömomenttia pyörillä ja sitä kautta vetovoimaa: ympärilyönnin raja-arvo
on:
-erittäin hyvä ja kuiva keli 1200-1400 A
-normaali ajokeli 900-1200 A
-kostea sadekeli, huurretta 600-900 A
-erittäin liukas keli alle 600 A, jopa 300...400 A
Viimeksi mainitut arvot eivät riitä junan kiihdyttämisiin tai mäennousuihin.
Suora vertailu Sr 2:n kanssa on vaikeaa koska Sr 2:ssa vetovoima-arvot ilmoitetaan
suoraan kN:na eikä ampeereina.
Vastauksena varsinaiseen kysymykseesi sanoisin että Sr 1 on huonompi vetäjä
kuivallakin kelillä kuin Sr 2. Syynä voi olla tuo mainittu 1400 A raja, joka saattaa
vastata ehkä 260 tai 230 kN voimaa. Toisaalta Sr 1 saattaa kuivallakin kelillä olla
herkempi lyömään ympäri kuin Sr 2; tämä saattaa johtua veturin tai telin
keulimisesta voimakkaassa kiihdytyksessä.
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki
: Saman tien voisin kertoa joitain virta-arvoja Sr 1:n kohdalta, koska nopeudessa alle
: n. 70 km/h, kun kentänheikennys ei vielä toimi, virta-arvot vastaavat karkeasti
: ottaen vääntömomenttia pyörillä ja sitä kautta vetovoimaa: ympärilyönnin raja-arvo
: on:
: -erittäin hyvä ja kuiva keli 1200-1400 A
: -normaali ajokeli 900-1200 A
: -kostea sadekeli, huurretta 600-900 A
: -erittäin liukas keli alle 600 A, jopa 300...400 A
: Viimeksi mainitut arvot eivät riitä junan kiihdyttämisiin tai mäennousuihin.
Pystytkö antamaan Sr2:kin osalta vastaavia arvoja vaikka siinä kN-muodossa?
Kimmo T. Lumirae
Petri J Nummijoki wrote:
> Pystytkö antamaan Sr2:kin osalta vastaavia arvoja vaikka siinä kN-muodossa?
Jotakin ehkä...niin kuin olen aiemmin kertonut, ei 300 kN kuivalla kelillä ole mikään
ainutkertainen ihme, ts. voitaisiin kuvitella että varaa olisi enempäänkin vaan kun
ohjausjärjestelmä ei salli 300 kN ylitystä muuta kuin hetkellisesti työnnettäessä
tehokahva nopeasti ääriasentoon eteen jolloin vetovoima-arvot käyvät hetkellisesti jossain
315 kN:n tietämissä. Ja jos kuviteltaisiin ympärilyöntirajan olevan tällaisella hyvällä
kelillä esim. 350 kN jos kerran 315 kN ei aiheuta vielä merkkiäkään alkavasta
ympärilyönnistä, vastaisi mainittu 350 kN hyvinkin 0,4 kitkakerrointa...
Kostealla ilmalla on usein tuollainen 120 kN:n keli. Hiekalla voi tilannetta yrittää
auttaa.
Talvella tuntui 200 kN olevan enemmänkin teoriaa ilman hiekkaa.
Joskus on varsin liukkaalla kelillä sattunut tuollainen 70...80 kN:n keli.
Lisää joskus myöhemmin ajokokemuksen karttuessa....kysy vaikka ensi kesänä lisää.
Kimmo T. Lumirae
Kimmo T. Lumirae
20.10. M 172 Tpe-Hki, vet. 3208:
ympärilyönnin raja Ri-Hy välillä n. 35 kN vajaan 100 km/h nopeudessa (kaatosade, lehtikeli)
eli n. 11...12 % veturin maksimivetovoimasta.
Että sillee.
Kimmo T. Lumirae