穿浪双体船剩余阻力影响因素分析及总阻力预报方法
穿浪双体船剩余阻力影响因素分析及总阻力预报方法
马健，张再夫，李惠敏
【摘要】摘要：文章在30～60米级穿浪双体船系列模型试验研究和实船设计的基础上，对影响穿浪双体船剩余阻力的相关因素进行分析。其中片体瘦削系数L/Δ1/3、片体间距比K/b和艉扰流板深度h对于穿浪双体船的剩余阻力影响显著，实船设计中存在最佳状态。文中对模型试验数据进行分析整理，绘制了不同片体间距比下的剩余阻力系数图谱，提出了一种基于模型试验的穿浪双体船总阻力预报方法，计算实例表明该方法在设计初期缺少模型试验的情况下，能够较准确、高效地预报穿浪双体船的总阻力，对穿浪双体船参数的优化和快速性预报有一定的工程实用价值。
【期刊名称】船舶力学
【年(卷),期】2011(015)001
【总页数】8
【关键词】穿浪双体船；艉扰流板；剩余阻力
1 引言
“海峡号”穿浪双体船的成功研制填补了我国自主研发穿浪双体船的空白，改变了依靠、使用国外专利技术的局面，取得了良好的经济效益和社会效益，实船使用证明该船的综合性能已达到国际先进水平。这种片体艏部呈菱形的穿浪双体船型是我国特有的穿浪双体船型，通过系列模型试验，优化船
型参数、片体间距和底部斜升角，并采用垂直艉扰流板技术来控制船体的航态，明显提高了穿浪双体船的综合航行性能。
国内外已有过关于常规双体船的阻力计算方法，但对于穿浪双体船的阻力预报
小型双体船的总体设计
第一章绪论 近年来，越来越多的双体船占据了民用和军用船舶市场。它们新颖的外观、独特的综合性能受到世界各国的瞩目。据外电报道，美国海军新近欲按计划接收一艘高速双体船：“海上斗士”号，此消息再一次引起了人们对双体船的关注。 1.1双体船的概况与发展趋势 1.1.1双体船的概况 人类最早使用双体船是由于发现将两艘船横向连接在一起，可以从内河到海上航行而不容易翻船，早期曾将这种方法用在帆船上，建造了双体帆船，这种帆船在海上可以承受较大的风浪。在此基础上，人们又发现双体船与同样吨位的单体船相比，具有更大的甲板面积和舱容，因此而被用于货船。20世纪60年代后，随着海上高速客运的迅速发展，高速双体船由于有宽大的甲板面积、空间和便于豪华装饰而被普遍看好，成为近几十年来高性能船中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种。 典型的高速双体船由两个瘦长的单体船（称为片体）组成，上部用甲板桥连接，体内设置动力装置、电站等设备，甲板桥上部安置上层建筑，内设客舱、生活设施等。高速双体船由于把单一船体分成两个片体，使每个片体更瘦长，从而减小了兴波阻力，使其具有较高的航速，目前其航速已普遍达到35-40节；由于双体船的宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，且具有承受较大风浪的能力；双体船不仅具有良好的操纵性，而且还具有阻力峰不明显、装载量大等特点，因而被世界各国广泛应用于军用和民用船舶( 。
1.1.2双体船的航海性能 图1-1双体船的航海性能 1.1.3双体船的发展趋势 为进一步改善高速双体船的综合性能，人们在高速双体船的基础上派生了若干新型的双体船型。 （1）小水线面双体船和穿浪双体船的派生 所谓小水线面双体船，是由潜没于水中的鱼雷状下体、高于水面的平台（上体）和穿越水面联接上下体的支柱三部分组成，其优点在于水线面面积较小，受波浪干扰力较小，在波浪中具有优越的耐波性。另外，还具有宽阔的甲板面和充裕的使用空间。但也存在船体结构复杂，对重量分布较为敏感等问题。 穿浪双体船是在高速双体船的基础上发展起来的，是将小水线面和深V 型船在波浪中的优良航行性能、双体船的结构形式及水翼船弧形支柱等优点复合在一起的产物，具有良好的适航性，而且继承了双体船宽甲板的特点。 （2）双体船向大型化发展 为了改善快速性和耐波性尝试向复合船型发展，其中，小水线面船型将从双体演化成单体或三体、四体、五体等多体。为提高双体船在高海况下的航行能力，各国的研究方向大都集中在开发超细长体双体船的系统技术、优化线形设计和采用大功率喷水推进系统等方面。 双体船的航海性能 主要 性能 其他 性能 快 速 性 浮 性 稳 性 耐 波 性 操 纵 性 不 沉 性 隐 身 性
矿井通风阻力计算
第三章 井巷通风阻力 本章重点和难点： 摩擦阻力和局部阻力产生的原因和测算 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 第一节 井巷断面上风速分布 一、风流流态 1、管道流 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。 （１）雷诺数－Re 式中：平均流速v 、管道直径d 和流体的运动粘性系数γ。 在实际工程计算中，为简便起见，通常以R e =2300作为管道流动流态的判定准数，即： R e ≤2300 层流， R e ＞2300 紊流 （２）当量直径 对于非圆形断面的井巷，Re 数中的管道直径d 应以井巷断面的当量直径de 来表示： 因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示： γ d v e R ? =
对于不同形状的井巷断面，其周长U 与断面积S 的关系，可用下式表示： 式中：C —断面形状系数：梯形C =4.16；三心拱C =3.85；半圆拱C =3.90。（举例见P38） 2、孔隙介质流 在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为： 式中：K —冒落带渗流系数，m 2； l —滤流带粗糙度系数，m 。 层流，R e ≤0.25； 紊流，R e ＞2.5； 过渡流 0.25
齿轮齿条转向器设计计算说明书
汽车设计课程设计说明书 车辆工程课程设计任务书 1．课程设计题目：汽车齿轮齿条式转向器设计及零件加工工艺制定 2．课程设计目的：此课程设计是《汽车设计》、《汽车制造工艺学》课程教学重要实践环节，其目的是： 1）培养学生理论联系实际的设计思想，巩固和加强所学的相关专业课程的知识； 2）熟悉和掌握车辆设计和制造工艺制定的一般过程和方法，提高综合运用所学的知识进行车辆设计与制造的能力； 3）熟练掌握和运用设计资料（指导书、图册、标准和规范等）以及经验数据进行设计的能力，培养学生机械制图、设 计计算和编写技术文件等的基本技能。 3．课程设计时间：2010年8月30日~2010年9月23日（4周）4．整车性能参数： 车型：一汽佳宝（面包车） 基本参数（网络搜索得到）： 名称轴距L 前轮距L1 后轮距L2 最小转弯半径R 数值2500mm 1350mm 1360mm 4600mm 名称车长车宽车高车质量 数值3930mm 1585mm 1857mm 1123kg 5．汽车齿轮齿条式转向器设计的基本要求： 1）技术参数： 线角传动比：41.8mm/rad 齿轮法向模数：2.2
方向盘总圈数：3.5 齿条行程：61.5mm 2）设计要求：仅设计转向器部分。 6．齿轮齿条式转向器的零件加工制造工艺部分的要求零件名称：齿轮 1）生产纲领：1000~10000件，生产类型：批量生产；应保证零件的加工质量，尽量提高生产率和降低消耗率。 2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技 术；主要的工艺要进行必要的分析论证和计算。 7．提交的文件资料： 1）装配图1张（A1）、零件图2张（A3）； 2）零件毛配图1张（A3）； 3）零件加工工艺过程卡片1套、零件加工工序卡片1套； 4）课程设计说明书1份（20页左右）（A4）。 一．齿轮齿条转向器的优缺点： 齿轮齿条转向器是由转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。 优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器质量比较小，传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损而出现间隙后，利用装在齿条背部的、靠近主动小齿轮的处的压紧弹簧能自动消除间隙，不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防
阻力损失的计算方法
1.5阻力损失 1.5.1两种阻力损失 直管阻力和局部阻力 化工管路主要由两部分组成：一种是直管，另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。 直管造成的机械能损失称为直管阻力损失（或称沿程阻力损失） 管件造成的机械能损失称为局部阻力 注意 将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别 阻力损失表现为流体势能的降低 由机械能衡算式（1-42）可知： ρρρ212211P P g z p g z p h f -=??? ? ??+-???? ??+= (1-71) 层流时直管阻力损失 流体在直管中作层流流动时，因阻力损失造成的势能差可直接由式（1-68）求出： 232d lu μ?= ? (1-72) 此式称为泊稷叶（Poiseuille)方程。层流阻力损失遂为： 232d lu h f ρμ= (1-73) 1.5.2湍流时直管阻力损失的实验研究方法 实验研究的基本步骤如下： （1）析因实验－寻找影响过程的主要因素
对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能的列出影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失f h ，经分析和初步实验获知诸影响因素为： 流体性质：密度ρ、粘度μ； 流动的几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε（管内壁表面高低不平）： 流动条件：流速u 。 于是待求的关系式为： ) ,,,,,(ερμu l d f h f = (1-74) （2）规划实验－减少实验工作量 因次分析法的基础是：任何物理方程的等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次，此称为因次和谐或因次的一致性。 以层流时的阻力损失计算式为例，式（1-73）可写成如下形式 ???? ????? ??=??? ? ??dup d l u h f μ322 (1-75) 式中每一项都为无因次项，称为无因次数群。 换言之，未作无因次处理前，层流时阻力的函数形式为： ) ,,,,(u l d f h f ρμ= (1-76) 作无因次处理后，可写成
高速穿浪双体船船型及性能研究_何义 (1)
高速穿浪双体船船型及性能研究 * 何 义 赵连恩 (哈尔滨工程大学船舶与海洋工程系,哈尔滨150001) 摘 要 穿浪双体船(WPC)是在小水线面双体船和高速双体船的基础上发展起来的一种新型高性能船,它保留了SWATH 船型的低阻高速、甲板面积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性 作者对穿浪双体船的船型及阻力和耐波性等方面进行了研究 关键词 穿浪双体船;耐波性;阻力分类号 U 661.3 Study of Form and Performance of High Speed Wave Piercing Catamaran He Yi Zhao Lianen (Dept.of Naval Architecture and Ocean Eng.,Harbin Eng ineering U niversity ,Harbin 150001) Abstract Wave piercing catamaran is a new type of high speed multi-hull ship w hich is different from conventional high speed catamaran.In this paper the hydrody -namic research of w ave piercing catamaran is described.It includes the study of resis -tance and seakeeping perform ance.The results are compared w ith those of round-bilge and deep-Vee hulls. Key words wave piercing catamaran;seakeeping; resistance 图1 艇体型线图 0 引 言 穿浪双体船(WPC)是80年代在小水线面双体船(SWATH)和高速双体船的基础上发展起来的一种新型高性能船,它保留了SWATH 船型的低阻高速、甲板面积宽敞等优点,同时融合了深V 船型优良耐波性,克 服了SWATH 船片体无储备浮力和空间小等缺点 因此WPC 具有高效节能,综合性能优良,建造工艺简单,使用成本低,技术风险小等特点,已为许多先进国家所采用[1] 收稿日期:1996-05-31 * 船舶工业国防科技预研基金资助项目 责任编辑:刘玉明 第18卷第4期 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 Vol.18, .41997年8月 Journal of H arbin Engineering University Aug.,1997
几艘穿浪双体船实船资料解读
穿浪双体船主要船型资料 1、北海救201 近海快速救助船是我公司为中国交通部救助打捞局建造的新型船舶，首制船“北海救201”，于2006年1月8日出厂。 该船型用于承担我国近海海上人命快速救助的社会公益性任务，具有良好的适航性、耐波性、快速性和操纵性，并有夜间搜寻救助能力，可在恶劣气象、海况条件下，迅速到达海难现场，对海上遇险人员实施快速有效的救助。该船为全铝质穿浪型双体船，是世界上首次将穿浪双体船型应用到专业救助船。 英辉南方造船（广州番禺）有限公司版权所有©1992 - 2006主要技术参数 总长：49.9 总宽：13.1 吃水：1.63 客位：60 航速：32.5 续航力：500海里 推进方式：喷水泵入级：CCS 材质：铝合金服务航线：中国近海海域 2、南海救201穿浪双体 由交通部投资6700万元建造的近海快速救助船“南海救201”于近日正式进驻琼州海峡执行春运救助值班待命任务。 近海快速救助船是我国自行设计建造的近海海上专用人命快速救助船，首批近海快速救助船共3艘，由英辉南方造船（广州番禺）有限公司建造，“南海救201”是第3艘，也是南海海域服务的第一艘近
海救助船。该船采用全铝质全焊接穿浪双体船型，船长49.90米，船宽13.10米，采用2套德国V16高速柴油机和喷水推进装置推进，最大航速大于33.1节，船速达到我国专业救助船之最，便于快速抵达出事海域施救。 总造价达4800多万元人民币的“海峡号”穿浪双体工作船 3、海峡号 由中船重工七○一所设计的穿浪双体船“海峡号”近日在广州沙角试航，获得圆满成功。这是我国第一艘自行研制设计的具有完全自主知识产权的新型穿浪双体工作船。“海峡号”的成功研制，填补了我国穿浪双体船自主研制领域的空白。用户对“海峡号”给予了很高的评价。 穿浪双体船是上世纪九十年代迅速崛起的一型高性能船，具有良好的快速性、耐波性、操纵性和稳定性，其特有的宽敞甲板面积和装载容积特别适于客货和车辆运输，而且没有诸如水翼、气垫等复杂的附加装置，维护简单，使用方便，在近海高速客运、车客联运等领域得到迅速发展。 中船重工七○一所瞄准高性能船新的制高点，对穿浪双体船技术进行攻关，针对关键技术进行系统研究，在总结国外技术的基础上展开自主创新研究，取得了重大突破，掌握了穿浪双体船的关键技术，承接并参与了“海峡号”穿浪双体工作船的设计试制工作。经过三年的艰苦努力，“海峡号”研制获得圆满成功，填补了我国穿浪双体船自主研制领域的空白，其快速性等综合性能优于采用国外技术的同类
矿井通风阻力测定方法
矿井通风阻力测定方法 2007/12/14/12:53 来源：国际能源网 MT／T440—1995 中华人民共和国煤炭工业部1996—03—08批准1996—08—01 实施 1.主题内容与适用范围 本标准规定了矿井通风阻力测定用仪器、测定步骤、测定结果 计算和处理。 本标准适用于煤矿井巷通风阻力测定。 2.术语 2．1主要路线 测定矿井通风阻力时，所选定的从入风井口(或井底车场)，经入风大巷、采区、回风大巷，回风井至 风峒的通风路线。 2．2次要路线 测定矿井通风阻力时，所选定的除主要路线外的通风路线。 3.仪器 以下计量器具均应检定，并在有效期内使用。 a．普通型空盒气压计： 测量范围80～107kPa(相当于600～800mmHg)，最小分度值50Pa； b．倾斜压差计： 测量范围0～3000Pa，最小分度值10Pa； c．精密气压计： 测量范围83．6～114kPa，最小分度值25Pa； d．通风干湿温度计： 测量范围-25～+50℃，最小分度值0．2℃；
e．皮托管： 校正系数0．998～1．004； f．低速风速表： 测量范围0．2～5m／s，启动风速≤0．2m／s； g．中速风速表： 测量范围0．4～10m／s，启动风速≤0．4m／s； h．高速风速表： 叶轮：测量范围0．8～25m／s，启动风速≤0．5m／s； 杯式：测量范围1．0～30m／s，启动风速≤0．8m／s； i．秒表： 最小分度值1s； j．钢卷尺： 2m钢卷尺：测量范围0～2m，最小分度值1．0mm； 30m钢卷尺：测量范围0～30m，最小分度值1．0mm； k．橡胶管(或塑胶管)： 内径4～5mm； l．橡胶管接头： 内径3～4mm，外径5～6mm，长度50～80mm。 4.测定步骤 4．1测定路线选择 在通风系统图上选择测定的主要路线和次要路线。同时，要考虑一个工作班内将该路线测完；当测定 路线较长时，可分段、分组测定。 4．2测点选择 首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点，并按顺序编号。然后再按井下实际情况确定测点位置， 并作标记。
矿井通风阻力测定及对几个问题的分析
矿井通风阻力测定及对几个问题的分析 程绍仁1 ,程建军 2 (1 晋城市煤炭工业局,山西晋城048000; 2 晋城泽泰安全评价中心,山西晋城048000) [摘 要] 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标。影响矿井通风阻力大小的因素很多,而矿井通风阻力测定则是矿井通风技术管理的一项基础工作。介绍了矿井通风阻力的测定方法,对矿井通风阻力测定中的几个问题进行了分析,并提出了改进意见。 [关键词] 通风阻力;测定方法;问题分析[中图分类号]TD72 [文献标识码]B [文章编号]1006 6225(2006)01 0072 03 M ensuration ofM ine Ventilation Resistance and Analysis of Several Proble m s [收稿日期]2005-08-29 [作者简介]程绍仁(1945-),男,山西晋城人,高级工程师,现任晋城市煤炭工业局副总工程师。 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标,矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理工作的主要内容。 煤矿安全规程 规定,!新矿井投产 前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后每3年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后,必须重新进行矿井通风阻力测定?。 晋城市500余个地方煤矿在近1年多的时间里,普遍进行了1次矿井通风阻力测定,由于测定单位的技术力量不等和技术水平不齐,测定中存在问题不少,测定结果误差很大。1 矿井通风阻力测定方法1 1 测定仪器 矿井通风阻力测定现已淘汰繁琐的、操作麻烦的、测量精度低的毕托管、倾斜压力(U 型压力计)加长距离软管的测量方法,而采用气压计法,使用精密气压计,配以通风干湿球温度计、风表、秒表、皮尺等测量计具。精密气压计具有体积小、重量轻,不需要拉软管,操作简便、快速、省人、省力、省时等特点,配以所测风速和空气的干湿球温度计算出的空气动压、位压值而求得通风阻力。但需要注意,在测定前要对同时使用2台或多台精密气压计、通风干湿球温度计、风表进行校正,修正其互相之间误差值。1 2 测定方法 (1)同步法 用2台同型号规格的气压计在测量风路的相邻两测点同时读数,由此测算出前后两测点风流的静压差,再用风表和通风干湿球温度计测算出两测点的动压、位压参数,从而计算出该 测段的通风阻力。逐段通风阻力相加,即为长距离的通风阻力;按风流路线从矿井的进风井口逐段测至矿井主要通风机的吸风口处的通风阻力之和,即为全矿井的通风阻力。 (2)基点法 用2台同型号规格的气压计,1台气压计放在基点(进风井口外10m 左右处),从计时钟表的整5m i n (或整10m in)的倍数开始,并以5m i n (或10m in)为间隔,记录气压计读数,用来测定地面大气压力的变化值,以便对井下的另1台气压计读数值进行校正。而另1台气压计沿预定的测定路线、测点进行测定、读数。井下气压计的读数一定要待指示数值稳定后再读数,如超过原设定整5m i n (或整10m i n )时限,可待下一整5m i n (或整10m i n )或其倍数时读数,以便和基点同时的气压值校正。 (3)基点 同步法 此法是上两种方法的结合法,用3台同型号规格的气压计,1台固定在进风井口外的基点上,作为大气压力变化的校正用,将另外2台气压计携至井下沿预定的测点,结合上两种方法按时钟的整5m i n (或整10m in)的倍数同时读数,以求得通风阻力。这种方法测定精度高,适用测定时间长、通风路线长的大型矿井。 在沿1条主风路测量通风阻力的同时,其他各条并联风路的风量也应测出,以便计算风阻和校核风量。 1 3 测定方法的选择 矿井通风阻力测定方法的选择,应根据矿井通风路线的长短、测点布置的多少而选用。当然第3种方法基点 同步法最好,测量精度高,适用各种 72 第11卷第1期(总第68期) 2006年2月煤 矿 开 采CoalM i n i ng T echno l ogy V o1 11N o 1(Ser i es N o 68) February 2006
齿轮齿条转向器设计计算说明书
车辆工程课程设计任务书 1．课程设计题目：汽车齿轮齿条式转向器设计及零件加工工艺制定2．课程设计目的：此课程设计是《汽车设计》、《汽车制造工艺学》课 程教学重要实践环节，其目的是： 1）培养学生理论联系实际的设计思想，巩固和加强所学的相关专业课程的知识； 2）熟悉和掌握车辆设计和制造工艺制定的一般过程和方法，提高综合运用所学的知识进行车辆设计与制造的能力； 3）熟练掌握和运用设计资料（指导书、图册、标准和规范等）以及经验数据进行设计的能力，培养学生机械制图、设计计算和编写技 术文件等的基本技能。 3．课程设计时间：2010年8月30日~2010年9月23日（4周）4．整车性能参数： 车型：一汽佳宝（面包车） 基本参数（网络搜索得到）： 5．汽车齿轮齿条式转向器设计的基本要求： 1）技术参数： 线角传动比：41.8mm/rad 齿轮法向模数：2.2 方向盘总圈数：3.5 齿条行程：61.5mm 2）设计要求：仅设计转向器部分。 6．齿轮齿条式转向器的零件加工制造工艺部分的要求零件名称：齿轮 1）生产纲领：1000~10000件，生产类型：批量生产；应保证零件的加工质量，尽量提高生产率和降低消耗率。
2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；在充分利用现 有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；主要的工艺要进 行必要的分析论证和计算。 7．提交的文件资料： 1）装配图1张（A1）、零件图2张（A3）； 2）零件毛配图1张（A3）； 3）零件加工工艺过程卡片1套、零件加工工序卡片1套； 4）课程设计说明书1份（20页左右）（A4）。 一．齿轮齿条转向器的优缺点： 齿轮齿条转向器是由转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。 优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器质量比较小，传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损而出现间隙后，利用装在齿条背部的、靠近主动小齿轮的处的压紧弹簧能自动消除间隙，不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小，没有转向摇臂和直拉杆，所以转向转角可以增大，制造成本低。 缺点：齿轮齿条转向器因逆效率高（60%~70%），汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至方向盘，称之反冲现象。反冲会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车的行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。 二．齿轮齿条转向器的输入形式及特点： 1．侧面输入，中间输出：与齿条固连的左右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近，由于拉杆长度增加，车轮上下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮的上下跳动时转向系与悬架系的运动干涉，拉杆与齿条用螺栓固连在一起，因此，两拉杆与齿条同时向左或向右移动，为此在转向器壳体上开有轴向的长槽，从而降低了他的强度。 2．采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。 3．侧面输入，一端输出的齿轮齿条转向器，常用在平头车上。 齿轮齿条转向器采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合，增加运转平稳性，降低冲击和噪声。齿条断面有圆形、V形和Y形三种。圆形断面制造简单；V形和Y形节约材料，质量小而且位于齿条下面的两斜面与齿条托坐接触，可以用来防止齿条绕轴线转动。 三．齿轮齿条转向器计算载荷的确定。 1、引言：为了保证行驶安全，组成转向器的各零部件有足够的强度，欲 验算转向器各零件的强度，首先需要确定各零件所承受的力及扭矩， 影响这些力的主要因素为轴向载荷、路面阻力和轮胎胎压等。为转动 各转向轮需克服阻力，包括主销传动阻力和车轮稳定阻力、轮胎变形
管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算 空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。 一、摩擦阻力 根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算： ρ λ 242 v R R s m ?= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ； υ——风管内空气的平均流速，m ／s ； ρ——空气的密度，kg ／m 3 ； λ——摩擦阻力系数； Rs ——风管的水力半径，m 。 对圆形风管： 4D R s = (5—4) 式中 D ——风管直径，m 。 对矩形风管 )(2b a ab R s += (5—5) 式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。 因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力 ρ λ 22 v D R m ?= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下： ) Re 51 .27.3lg( 21 λλ +-=D K (5—7) 式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ；
Re ——雷诺数。 υvd = Re (5—8) 式中 υ——风管内空气流速，m ／s ； d ——风管内径，m ； ν——运动黏度，m 2 ／s 。 在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。 图5—2 圆形钢板风管计算线解图 [例] 有一个10m 长薄钢板风管，已知风量L ＝2400m 3 ／h ，流速υ＝16m ／s ，管壁粗糙
煤矿常用计算公式汇总
煤矿巷道及通风计算公式 一、常见断面面积计算： 1、半圆拱形面积=巷宽×（巷高+0.39×巷宽） 2、三心拱形面积=巷宽×（巷高+0.26×巷宽） 3、梯形面积=（上底+下底）×巷高÷2 4、矩形面积=巷宽×巷高 二、风速测定计算： V 表=n/t (m/s) (一般为侧身法测风速) 式中：V 表：计算出的表速； n ：见表读数； t ：测风时间（s ） V 真=a+ b ×V 表 式中：V 真：真风速（扣除风表误差后的风速）； a 、 b ：为校正见表常数。 V 平=K V 真=（S-0.4）×V 真÷S 式中：K 为校正系数（侧身法测风时K=（S-0.4）/S ，迎面测风时取1.14）； S 为测风地点的井巷断面积 三、风量的测定： Q=SV 式中Q ：井巷中的风量（m 3/s ）;S ：测风地点的井巷断面积（m 2）; V ：井巷中的平均风速（m/s ） 例1：某半圆拱巷道宽2m,巷道壁高1m,风速1m/s ，问此巷道风量是多少。 例2：某煤巷掘进断面积3m 2,风量36 m 3/min ，风速超限吗？ 四、矿井瓦斯涌出量的计算： 1、矿井绝对瓦斯涌出量计算（Q 瓦） Q 瓦=QC （m 3/min ） 式中Q ：为工作面的风量；C ：为工作面的瓦斯浓度（回风流瓦斯浓度-进风流中瓦斯浓度） 例：某矿井瓦斯涌出量3 m 3/min ，按总回风巷瓦斯浓度不超限计算矿井供风量不得小于多少。 2、相对瓦斯涌出量（q 瓦） q 瓦=1440Q 瓦*N T （m 3/t ）
式中Q 瓦 ：矿井绝对瓦斯涌出量；1440：为每天1440分钟； N：工作的天数（当月）；T：当月的产量 五、全矿井风量计算： 1、按井下同时工作最多人为数计算 Q矿=4NK （m3/min） 式中4：为《规程》第103条规定每人在井下每分钟供给风量不得少于4立方米；N：井下最多人数；K：系数（1.2~1.5） 2、按独立通风的采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算 Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐…+∑Q其他）×K 式中K：校正系数（取1.2~1.8） 六、采煤工作面需风量 1、按瓦斯涌出量计算 Q 采=100×q 采 ×K CH4 （m3/min） 式中100：为系数；q 采 ：采煤工作面瓦斯涌出量（相对）； K CH4：瓦斯涌出不均衡系数（取1.4 ~ 2.0） 2、按采面气温计算： Q 采 =60×V×S （m3/min） 式中60：为系数； V：采面的风速（温度为18~20℃时取0.8~1.0m/s，温度为20～23℃时取1.0～1.5 m/s）; S:采面平均断面积。 3、按采面人数计算： Q采=4N （m3/min） 4、按炸药量计算： Q采=25A （m3/min） 式中25：为系数；A：为一次性爆破的最多炸药量 5、按风速进行校验： 15≤Q采≤240 （m/min）或0.25≤Q采≤4 （m/s） 式中15与0.25：为工作面最低风速（m/min）（m/s） 240与4：为工作面最高风速（m/min）（m/s） 例：某采面工作人数15人，一次性爆破炸药5kg，温度20度，瓦斯涌出量为1 m3/min，请问采面需风量是多少。 七：掘进工作面需风量的计算
矿井通风阻力计算方法
矿井通风阻力 第一节通风阻力产生的原因 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 一、风流流态（以管道流为例） 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。(降低风速的原因) (二)、巷道风速分布 由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。 在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区。在层流区以外，为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。 巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力的计算 一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反映的摩擦阻力可用下式来计算： H f =λ×L/d×ρν2/2pa λ——摩擦阻力系数。 L——风道长度，m
d——圆形风管直径，非圆形管用当量直径； ρ——空气密度，kg/m3 ν2——断面平均风速，m/s； 1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。因井下多为紊流，故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为： H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2pa R f=α×LU/S3 α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4 L、U——巷道长度、周长，单位m； S——巷道断面积，m2 Q——风量，单位m/s R f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或N·s2/m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井：查表得α→h f→R f 生产矿井：已测定的h f→R f→α，再由α→h f→R f 二、局部阻力 由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。 1、几种常见的局部阻力产生的类型： （1）、突变 紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。
矿用自卸车转向设计计算说明书
矿用自卸车转向设计计算说明书 设计：陈琼 校核： 审核： 批准： 目录 一、转向系统相关参数 (2) 二、最小转弯半径计算 (3) 三、理论转角和实际转角关系 (4) 四、转向阻力矩计算 (5) 五、转向机的选择计算 (5) 六、转向动力缸的选择计算 (8) 七、转向油泵的匹配计算 (9) 1、转向机理论流量计算 2、动力缸理论流量计算 3、油泵排量计算 4、油泵的选择
八、转向升缩轴升缩量计算 (13) 九、动力缸行程计算 (14) 十、转向系的运动校核 (17) 设计原则 本车转向系统的设计应使得整车具有良好的操纵稳定性，转向轻便性，并使得上述性能达到国外同类车型的先进水平，保证车辆行驶安全性。 一、转向系统相关参数 表一整车参数
前轮胎采用14.00-25，轮辋偏置距207.5mm，负荷下静半径为640mm，满载下前胎充气压力850kpa 二、最小转弯半径： 对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。计算转弯半径时，可以用一根与中、后轮轴线等距离的平行线作为似想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。
图一转弯半计算图 最小转弯半径R=9975+（2471-2100）/2=10160.5mm 二、理论转角和实际转角关系 图2 内外轮实际转角关系图 图3 内外轮理论转角关系图 根据图2和图3得出表二数据 表二 外轮转角(°) 0 5 10 15 20 25 27.3 阿克曼理论内轮转角(°) 0 5.1 10.6 16.4 22.8 30.7 34.1
由上图可见在外轮转角在0°—27.3°范围内，实际转角关系与阿克曼转角关系较接近，与阿克曼理论值差值在2°以内，转向桥梯形臂符合设计要求。 四、转向力计算 1.转向阻力矩计算 转向时驾驶员作用到转向盘上的手力与转向轮在地面上回转时产生的转向阻力矩有关。影响转向阻力矩的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。计算公式如下： Mr=f·(G13/P)1/2/3 其中： Mr——在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩，N.m； f——轮胎与地面间的滑动摩擦系数，取0.7； G1——转向轴负荷，N； P——轮胎气压，Mpa； 因此： Mr=0.7×[(16000×9.8)3 /0.85]1/2 /3=15714N.m 2.作用在转向盘上的手力用下式计算：
管道阻力损失计算
管道的阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。 图6-1-1 直管与弯管 （一）摩擦阻力 1．圆形管道摩擦阻力的计算 根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计 算： （6-1-1） 对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为： （6-1-2） 圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为：
（6-1-3） 以上各式中 λ——摩擦阻力系数； v——风秘内空气的平均流速，m/s； ρ——空气的密度，kg/m3； l——风管长度，m； Rs——风管的水力半径，m； f——管道中充满流体部分的横断面积，m2； P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m； D——圆形风管直径，m。 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用： （6-1-4） 式中 K——风管内壁粗糙度，mm； D——风管直径，mm。 进行通风管道的设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各种形式的计算表或线解图，供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用线解图求得其余的两个参数。线解图是按过渡区的λ值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度v0=15.06×10－6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时，应进行修正。 （1）密度和粘度的修正
矿井通风阻力参数及其计算复习思考题
第四章矿井通风阻力参数及其计算复习思考题 1、矿井风流以层流为主还是以紊流为主？为什么？ 2、阻力和风阻是不是一回事？ 3、尼古拉茨实验研究提示了井巷粗糙度、雷诺数与λ系数之间的什么关系？ 4、由测定得知，某梯形巷道断面5m2，长500m，当通过的风量为25m2/s时，压差为3.75mmH2O，分别按工程单位制和法定单位制，求算譔巷道的摩擦阻力系数。 5、影响摩擦的因素有哪些？ 6、假若井筒直径D=4m，摩擦阻力系数α=0.04N?s2/m4，深度L=325m，通过的风量为3000m3/min，问井筒的风阻有多大？压差有多大？ 7、风流以240m/min的速度从断面为10m2的巷道突然进入断面为4m2巷道，问引起的能量损失为多少？ 8、某通风巷道的断面由2m2，突然扩大到10m2，若巷道中渡过的风量为20m3/s，巷道的摩擦阻力系数为0.016N?s2/m4，示巷道突然扩大处的通风阻力。 9、为什么要降低矿井风阻？用什么方法？ 10、何谓矿井等积孔？ 11、矿井风阻特性曲线表示什么？作风阻为1.962N?S2/m8的风阻特性曲线。 12、对某巷道经过实测获得如下资料：
（1）如图3-1，两支皮托管间距为200m，倾斜压差计的倾斜系数为0.4，在压差计上的读数为第一次16.5mm、第二次16.2mm、第三次16.3mm。 （2）巷道断面如图3-2，a=3m、b=3.5m、c=2.4m、d=2.3。 图3-1用倾斜压差计测压差图3-2巷道断面 表3-1测风记录 顺序风表顺序读数（格）风表测风时间 零点读数6039 － 1 6545 1min55s 2 7130 2min10s 3 7590 1min40s （3）用翼式风表测风（侧身法）记录如表3-1。 （4）风表按图3-3校正。 （5）该巷道的气温为150C，气 压750mmHg，相对湿度80%。根据 以上数据，求标准状况下该巷道的 摩擦阻力系数、摩擦风阻、等积孔， 并作出风阻特性曲线。图3－5
矿井通风总阻力计算
华蓥市老岩湾煤业有限公司 矿井通风总阻力计算 沿着矿井通风容易时期和矿井通风困难时期的通风路线计算矿井通风总阻力。 通风摩擦阻力计算公式如下： h= 2 3 Q S P L a ??? 式中：h —— 通风摩擦阻力，Pa ； α—— 井巷摩擦阻力系数，N.S 2/m 4； L —— 井巷长度，m ； P —— 井巷净断面周长，m ； Q —— 通风井巷的风量，m 3/s ； S —— 井巷净断面面积，m 2； 通风局部阻力取同时期摩擦阻力的15％。 经计算，矿井通风容易时期采用中央分列式通风系统，其总阻力h 为573.99Pa ；矿井通风困难时期采用两翼对角式通风系统，其北风井和南平硐风井阻力分别为489.42Pa 、401.51Pa 。(详见矿井通风阻力计算表5-2-2、表5-2-3、表5-2-4)。 五、对矿井通风状况的评价 计算矿井的风阻和通风等积孔 a 、矿井通风容易时期采用中央分列式通风系统，矿井的总风阻R 易和矿井通风等积孔A 易 为： R 易 =h 易/ Q 易2 =573.99÷30.42 =0.62N 2S 2/m 8 A 易 =易易h Q /19.1 =1.19330.4÷99.573 =1.51m 2
b 、矿井通风困难时期采用两翼对角式通风系统，其北风井的风阻R 1、通风等级孔A 1和南平硐风井的风阻R 2、通风等级孔A 2以及矿井的通风等积孔A 难为： R 1 =h 1/ Q 12 =489.42÷15.952 =1.92N 2S 2/m 8 A 1 =11/19.1h Q =1.19315.95÷42.489 =0.86m 2 R 2 =h 2/ Q 22 =401.51÷12.552 =2.55N 2S 2/m 8 A 2 =22/19.1h Q =1.19312.55÷51.401 =0.75 m 2 A 难= () 111 11121)(19.1Q Q h Q h Q Q Q +++? = () 55.1295.1551 .40155.1242.48995.15)55.1295.15(19.1+?+?+? =1.6（m 2） 式中： R 易－为矿井通风容易时期的矿井风阻，N 2S 2/m 8； A 易－为矿井通风容易时期的矿井通风等积孔，m 2； h 易―为通风容易时期的矿井通风阻力，Pa ； R 1－为北风井通风困难时期的矿井风阻，N 2S 2/m 8； A 1－为北风井通风困难时期的通风等积孔，m 2；
转向系统部分计算说明书
与转向系统相关的整车参数 最小转弯半径 1）按外轮最大转角 R1=L/sinα+C=2550/sin32.26°-11.7=4.77m 2）按内轮最大转角 R2=[(L/tanβ+B) 2+L2]1/2+C =[(2550/tan38.63°+1540) 2+25502]1/2-11.7 =5.4m 取最小转弯半径Rmin=(R1+R2)/2=5.1m 转向系统布置及传动比匹配 按照总布置给定转向器位置，对转向杆系进行优化设计，得到：齿条行程：140mm 转向器传动比：49.37mm/rev 方向盘总圈数：140/49.37=2.84圈 转向力计算 转向时驾驶员作用到转向盘上的手力与转向轮在地面上回转时产生的转向阻力矩有关。影响转向阻力矩的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。计算公式如下：
转向机的计算 XXX采用的是液压动力转向器，动力转向器应满足下述几个基本要求： ○1运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系○2在减小转向时作用在方向盘上的手力的同时，还应当有合适的“路感”； ○3工作要安全可靠，在动力部分失效后应不影响汽车的行驶安全性 ○4密封性能良好 ○5工作时没有噪声和振动 ○6工作灵敏，转动转向盘后，系统内的压力很快能增长到最高值 首先我们来计算转向机最小应能满足的输出力，对转向机来说只要它输出的对主销的力矩必须能克服地面的最大阻力距，故： F = M r /(L 1 ×cos2θ*ηT) 其中 M r ——原地转向最大阻力距 L 1 ——转向横拉杆到主销的力臂长度 θ——主销内倾角 ηT——梯形机构正效率，此效率一般在0.9左右 在M12中 L 1 =131mm 因此换算到转向机出口点处的力为 Fn = 403424/(131×cos2(12.9°)×0.9)=3602N，为原地转向时转向机应输出的力。 按照下式计算动力转向机理论输出力： Fs=P×S＋2×H T×3.14/i 其中： Fs―――转向机理论输出力（N） P―――油缸内工作压力（Pa） S―――油缸有效受压面积（m2） H T ―――方向盘转矩（N.m） i―――转向机传动比（m/rev） 在助力原地转向的情况下，原地阻力距主要靠液压油压力提供，同时方向盘输入力矩也起部分作用，考虑发动机怠速时动力泵的输出压力，按动力转向泵的最小压力计算，即： H T =3.6N.m P=4.6MPa（被选用油泵的最小压力） S=8.946cm2 i＝49.37mm/rev 时 按照上述公式可得出Fs＝4573N 大于 Fn，能克服原地转向阻力。 选用转向机参数如下：