Kracht die trein levert bij constante snelheid

[NC10]

Hallo, ik ben bezig met het berekenen van de kracht die een trein levert bij een constante snelheid (40 km/h).
 
De trein rijdt een wissel open, graag wil ik weten hoeveel kracht er wordt overgedragen op het wissel.
Het contact oppervlak van een trein wiel heb ik berekend. Dit komt uit op 8415 mm², wat nodig is om later de kracht naar N/mm² te kunnen omzetten.
 
In Solid Egde wil ik vervolgens een FEM analyse uitvoeren. Ik kan alleen Pascal invoeren voor kracht.
 
Moet ik de kinetische energie berekenen met E_k = ½mv², of kan ik de kracht gewoon berekenen met F = M.A?
Kan ik energie in Joule omrekenen naar pascal of newton?
 
 
 

[jwilbers]

Wonderlijk wat je zegt:
 
"Pascal invoeren voor kracht" dat kan niet.... Ik ken SE niet maar alle andere pakketten kunnen een kracht (N) aan.
Verder is Energie (J) iets anders dan Kracht (N) en dan druk (Pa). Voordat je begint te hobbyen met een FEM zorg eerst eens dat je je situatie onder de knie hebt. Wat gebeurt er nu, welke krachten etc spelen er. En pas dan als je dit helemaal begrijpt en door kunt rekenen ga je naar een FEM. Anders komt er ook gegarandeerd onzin uit je FEM (en ja je krijgt wel een antwoord).
 
Terug naar de tekentafel dus en eerst de situatie opstellen.

[NC10]

Het is gelukt om een kracht in Newton in te voeren bij de FEM simulatie.
Welke formule ik moet gebruiken ben ik nog steeds niet uit. Het boek Dynamica van Hibbeler geeft mij nog onzekerheid over de juiste keuze.

[Anton_v_U]

Terug naar de tekentafel dus en eerst de situatie opstellen.

 
Uitstekend advies. Willekeurig wat mechanicaformules opschrijven of maar wat invullen in een simulatieprogramma is geen goede oplossingsstrategie.
 
Ik begrijp niet welk probleem je op wilt lossen en ik denk dat dat niet aan mij ligt.  Een goede vraagformulering is ongeveer de helft van de oplossing van het probleem.
 
Daarom nog een advies:
Herformuleer je vraag waarin je begrippen als snelheid, druk, kracht, energie op een correcte wijze gebruikt.

[king nero]

contactopp van een treinwiel op een rail is vééééééééél minder dan 8000 mm²

[NC10]

Anton, ik wil eigenlijk alleen weten hoeveel kracht de trein levert in horizontale richting.
 
Bekend zijn:
 
m = 80000 kg
v = 40 km/h  11,11 m/s
 
https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pics/bcd649e4978af86a1771d04b600d4700/medium.jpg
 
De afbeelding in de  link geeft mijn situatieschets weer.

[king nero]

wat is de wrijvingscoefficient tussen wiel en rail?

[Anton_v_U]

Ik begrijp nog steeds niet wat er gevraagd is. Ik zie geen wissel meer die open gereden moet worden (wat dat ook moge betekenen) maar wel een trein met een constante snelheid die nu ook ineens een gegeven massa heeft.
 
Goed, als de wrijving kan worden verwaarloosd, dan werken er geen horizontale krachten op de trein en dus zal de trein zelf ook geen krachten op iets anders (lucht, rails) uitoefenen (3e wet van Newton).
 
Als er wel wrijving is (luchtweerstand, rolwrijving), dan moet er een locomotief zijn of iets anders dat een kracht levert die de wrijving opheft zodat de snelheid (als gegeven) constant kan zijn. (de regel is immers: constante snelheid dan geen totaalkracht, 1e wet van Newton)

[NC10]

wat is de wrijvingscoefficient tussen wiel en rail?

0,57

[NC10]

Ik begrijp nog steeds niet wat er gevraagd is. Ik zie geen wissel meer die open gereden moet worden (wat dat ook moge betekenen) maar wel een trein met een constante snelheid die nu ook ineens een gegeven massa heeft.
 
Goed, als de wrijving kan worden verwaarloosd, dan werken er geen horizontale krachten op de trein en dus zal de trein zelf ook geen krachten op iets anders (lucht, rails) uitoefenen (3e wet van Newton).
 
Als er wel wrijving is (luchtweerstand, rolwrijving), dan moet er een locomotief zijn of iets anders dat een kracht levert die de wrijving opheft zodat de snelheid (als gegeven) constant kan zijn. (de regel is immers: constante snelheid dan geen totaalkracht, 1e wet van Newton)

Bedankt voor de informatie, hiermee kan ik mijn opdracht verder vervolgen.

[king nero]

0,57

Nope, 0.57 is het niet.

Een meer realistische waarde voor mu(Staal-Staal) is ergens tussen de .1 en .3

Als je die hebt, kun je het verband leggen tussen de normaalkracht op het contactopp. en de horizontale kracht.

PS: contactopp. wiel-rail voor een klassieke trein situeert zich rond de 150 mm^2.

[holland]

Nope, 0.57 is het niet.

Een meer realistische waarde voor mu(Staal-Staal) is ergens tussen de .1 en .3

Als je die hebt, kun je het verband leggen tussen de normaalkracht op het contactopp. en de horizontale kracht.

PS: contactopp. wiel-rail voor een klassieke trein situeert zich rond de 150 mm^2.

 
En dan noch: over hoeveel wielen wordt de massa verdeeld? Hebben de wagons allemaal 8 of meer wielen. En is die 80ton het totaal van de trein. Of is dat alleen de loc. Kortom er is veel meer te berekenen.
Allereerst is het handig om te weten of alle wielen hetzelfde zijn qua diameter, en hoe het totaal gewicht verdeeld is over het aantal wielen.
 
Of gaat het puur om de zijdelingse kracht die optreed bij wisselen op een rangeerterrein?
In dat geval moet je de straal van de wissel weten en daarmee middelpuntvliedende kracht berekenen. Natturlijk ook massa middelpunt en de afstand tot de draaikrans.

[klazon]

Het aantal wielen heeft toch niks te maken met de wrijvingscoëfficient?
Of dat gewicht nou op 1 wiel of op 16 wielen staat, de totale slipkracht blijft gelijk.

[holland]

Het aantal wielen heeft toch niks te maken met de wrijvingscoëfficient?
Of dat gewicht nou op 1 wiel of op 16 wielen staat, de totale slipkracht blijft gelijk.

We hebben het hier niet over slipkracht, maar over rolweerstand.  Als gewicht over meer wielen is verdeeld verminderd de indrukking van de wielen op de rails.
Als er geen indrukking zou zijn hebben de wielen ook geen raakoppervlakte met de rails. Of de wielen moeten vierkant zijn. Maar ja dan rollen ze zo slecht:)
 
De indrukking van de wielen veroorzaken dus de rolweerstand, zonder indrukking zouden de wielen op het loopvlak dus geen weerstand geven.