Диссертация (1172930), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

в отличии от  адг . прямопропорционален Р, следовательно, общий коэффициент трения при скольжениипластиков по твердым телам зависит от нагрузки, воздействующей на скользящеетело [104].Рассматривая механизм трения пожарных напорных рукавов, следуетговорить о том, что в трении участвует как металл, так и полимер, в связи с этимполное трение пожарных напорных рукавов выражается суммой тренияполимеров и металлов:Fтр  Fтр.пол  Fтр. мет .

 Fадг  Fгист   Fадг  Fдеф .(2.12)Для практической составляющей мы будем рассматривать общую силутрения, являющуюся суммой сил трения полимеров и металлов о твердые тела.Помимо прочих факторов на коэффициент трения оказывает влияниескорость, увеличение которой приводит к снижению коэффициента трения. Всвязи с этим для установления наиболее оптимальных значений силы трениянеобходимо было добиться равномерности движения рукава по исследуемойповерхности.Для достижения заданных условий, а также для визуальной оценкивозможностеймобильнойробототехникибылаиспользованамобильная75роботизированнаяустановкапожаротушения,двигающаясяспостояннойскоростью 3 км/ч.Замерывозникающейсилытренияпроизводилисьприпомощиэлектронного динамометра растяжения-сжатия DACELL FGA-T2, погрешностьизмерения которого находится в пределах ±0,2%.

Принципиальная схемапроведения экспериментального исследования представлена на рисунке 2.15.Линейные размеры рукавов измеряли с помощью рулетки со стальнойлентой по ГОСТ 7502 [107].Рисунок 2.15 – Принципиальная схема проведения эксперимента:1 – мобильная установка пожаротушения роботизированная; 2 – элемент динамометравоспринимающий нагрузку; 3 – исследуемая рукавная линия; 4 – датчик фиксации значенийИсследованию подвергались рукава для пожарных машин (РПМ) общегоисполнения с диаметрами условного прохода 50, 65, 80 мм, основные параметрыкоторых представлены в таблице 2.9.Таблица 2.9 – Основные параметры пожарных напорных рукавовДиаметр условного проходарукава, мм506580Номеробразца123451212Масса, кгДлина, м6,766,846,766,276,469,19,110,9610,4219,419,819,619,419,918,818,919,419,676В ходе проведения эксперимента (рисунок 2.16) были получены значениясил трения (приложение Б), которые необходимо преодолевать, для перемещениярукавных линий, по трем рассматриваемым поверхностям.Рисунок 2.16 – Замеры возникающей силы трения на плиточном покрытииДля наибольшей достоверности производилось по пять замеров с каждымобразцом.

Полученные усредненные результаты представлены в таблице 2.10.Таблица 2.10 – Усредненные результаты значений силы трения, полученные входе проведения экспериментаДиаметрусловного проходарукава, ммСила трения, НКоличество рукавовНаливной полПлиткаАсфальтв линии, шт.117,72337,12234,647,675,750351,670,2110,8467,893,6150,6586,2116,6185,2124,832,151,465249,464,4101,4129,139,462,680260,278,8123,2Замеры, проводимые с мобильной роботизированной установкой, НМУПР620,4568,2993,477Исходя из полученных значений видно, что наибольшие усилия дляперемещенияпожарныхнапорныхрукавовприходитсяприлагатьнаасфальтированной поверхности, при этом для перемещения рукавов бо́льшихдиаметров требуются и бо́льшие усилия.

Связано это, прежде всего, сувеличением массы рукава.Из полученного массива данных расчетным методом по формуле (2.7) былиопределены коэффициенты трения рукавов для трех поверхностей. Усредненныерезультаты представлены в таблице 2.11.Таблица 2.11 – Значения коэффициентов трения ПНР для трех поверхностейДиаметр условногопрохода рукава, мм506580ПрипроведенииНаливной полВид поверхностиПлиточное покрытиеАсфальт0,270,360,58экспериментальныхисследованийнаблюдалисьскачкообразные перемещения рукавной линии относительно исследуемойповерхности.

Эти явления представляют собой возникающие в результате тренияавтоколебания, влияющие на показания динамометра, из чего возникаетпогрешность измерений.Исходя из существующих теоретических взглядов на процесс прокладкирукавных линий, можно предположить, что прокладка рукавных линий различнойдлины потребует преодоления силы, определяемой по классической формуле:Fм    m0  N  g(2.13)где μ – коэффициент трения; m0 – масса рукава, кг; g – ускорение свободногопадения, м/с2, N – количество рукавов, шт.Сравнение теоретических значений по (2.13) с экспериментальными,полученными на асфальтированной поверхности, отображено на рисунке 2.17.78200180Сила трения, Н160140Наливной пол (Эксп)120Плитка (эксп)100Асфальт (Эксп)80Наливной пол (теор)60Плитка (теор)40Асфальт (теор)20001234Количество рукавов, N5Рисунок 2.17 – Сравнение экспериментальных данных с теоретическимидля рукавов с диаметром условного прохода 50 ммСравнительный анализ экспериментальных данных и значений, полученныхрасчетным методом, позволяет утверждать о наличии погрешностей измерений ивлиянияавтоколебаний,которыенеобходимоучестьприопределениивозникающей силы трения, влияющей на тактические возможности мобильнойробототехники пожаротушения.Исходя из этого, для оценки погрешностей расчета по предложеннойформуле воспользуемся методом косвенных измерений, описанным в [108], всоответствии с которым формула (модель) будет иметь вид:F  Fм  Fn ,(2.14)где Fм – расчет по модели на основе средних значений входящих в модельпараметров, Н; Fn – абсолютная погрешность модели, Н.79Абсолютная погрешность модели определяется по формуле:22  dF  dFm0 ,  m0    m0 ,    ,Fn  dm   d 0где(2.15)dFm0 ,  m0 – частная производная функции F по параметру модели m0 вdm0точке m0 ,   ;dFm0 ,   – частная производная функции F по параметруdмодели μ в точке m0 ,   .Для дальнейшего преобразования модели (2.14) необходимо задатьсяусловиями, характеризующими точность средств измерения.

В связи с этим приопределении погрешности измерений принимаем шаг шкалы измерений 0,01.Исходя из этих условий, задаемся исходными данными для расчета помодели, отраженными в таблице 2.12.Таблица 2.12 – Исходные данные для моделиПараметры моделиДиаметр условногопрохода, ммμm0gВтаблицеНаливной полПлиткаАсфальтØ50Ø65Ø80Ø50Ø65Ø80Ø50Ø65Ø806,59,810,279,09,8111,09,816,59,810,369,09,8111,09,816,59,810,589,09,8111,09,81иFn ,2.13представленызначенияFмполученныеотносительно исходных данных ( m0 = 1 кг,  = 0,01).Таблица 2.13 – Значения Fм , полученные при расчетеНаливной полКол-во рукавов, шт.12345Ø5015,931,947,863,879,7Ø6522,144,166,288,3110,4Ø80275480,9107,9134,9ПлиткаЗначения FмØ50Ø65Ø8022,330,937,844,661,875,56792,7113,389,3123,6 151,1111,6 154,5 188,8АсфальтØ5035,170,1105,2140,3175,4Ø6548,697,1145,7194,2242,8Ø8059,4118,7178,1237,4296,880Продолжение таблицы 2.13123451,73,45,16,68,31,83,65,47,18,91,93,75,77,69,4Значения2,14,26,38,510,5Fn2,24,46,6911,22,44,779,311,73,26,39,512,8163,36,61013,316,63,46,810,213,617Относительная погрешность результатов расчета по модели определяласьпо формуле 2.16:% Fn 100%.Fм(2.16)Максимальное значение относительной погрешности наблюдается у рукаваменьшего диаметра (меньшей массы) и на поверхности с наименьшимкоэффициентом трения (наливной пол) и составляет:% Fn1,7 100%  100%  9,8%  10%.Fм17,2Максимальное значение абсолютной погрешности модели относительноисходных данных составляет 10%, следовательно, для практического расчета попредложенной модели необходимо использовать коэффициент запаса 1,1: F  Fм  Fn  Fм 1   Fм 1  0,1. 100 Таким образом, верхняя точная и нижняя точная границы расчета по моделибудут определяться по формулам:Fsup  1,1  Fм (supremum – точная верхняя граница);Finf  0,9  Fм (infimum – точная нижняя граница).Результаты расчетов приведены на примере асфальтированной поверхностина рисунке 2.18.81250МодельВерхняя граница интервалаНижняя граница интервалаЭкспериментальные данныеВозникающая сила F, H20015010050001234545количество рукавов, шта)300МодельВерхняя граница интервалаНижняя граница интервалаЭкспериментальные данныеВозникающая сила F, H2502001501005000123количество рукавов, штб)82400МодельВерхняя граница интервалаНижняя граница интервалаЭкспериментальные данные350Возникающая сила F, H300250200150100500012345количество рукавов, штв)Рисунок 2.18 – Сравнение расчетных данных с экспериментальнымидля рукавов с диаметром условного прохода (а) – 50 мм, (б) – 65 мм, (в) – 80 мм,полученных для асфальтированной поверхностиСравнение расчетных данных с экспериментальными позволяет говорить отом, что экспериментальные данные находятся в заданном интервале, а ихпогрешность не превышает 10%.Исходя из тактических соображений, при расчете сил трения, которыедолжна преодолевать мобильная робототехника при транспортировке рукавныхлиний, необходимо учитывать коэффициент запаса равный 1,1, позволяющийнаиболее точно оценить тактические возможности мобильной робототехники.В связи с этим формула для расчета приобретает вид:Fм  1,1   m0  N  g83Тяговоеусилиеразрабатываемогоробототехническогосредствапожаротушения должно обеспечивать его перемещение с рукавной линией намаксимальноерасстояние,прикоторомсохраняютсянапорно-расходныехарактеристики дистанционно-управляемого лафетного ствола.В связи с этим для обоснования значения тягового усилия производиласьоценка напорно-расходных характеристик дистанционно-управляемого лафетногоствола в зависимости от различных тактических приемов подачи огнетушащихвеществ.При проведении оценки напорно-расходных характеристик задавалисьпараметрами: пропускная способность рукавов 50 мм – 13,9 л/с, 65 мм – 22 л/с,80 мм – 29 л/с [25]; сопротивления рукавов 50 мм – 0,13, 65 мм – 0,034,80 мм – 0,015 [44]; расход ствола 15–20 л/с, напор номинальный 50 м.вод.ст.;поверхность – асфальт.Рассчитанные рабочие характеристики лафетного ствола в зависимости оттактических приемов подачи огнетушащих веществ приведены в приложении В.Исходя из тактических соображений наиболее рациональным будетявляться способ подачи №3 (приложение В), при котором достигается дальностьподачи огнетушащих веществ через рукавную линию диаметром условногопрохода 80 мм с расходом 15 л/с на расстояние 233 метра.

Характеристики

Список файлов диссертации