Шестаков В.С. Оптимизация параметров горных машин. Учебное пособие (811777), страница 18

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

Текст из файла (страница 18)

При формальном подходе для расчета параметра больше нетребуется ни одного выражения и можно завершать цикл расчетов.Выражение для расчета времени Т = Т+ t потребуется, когда будетрешаться вопрос вывода результатов расчетов – значения Т. Егоможно ввести как выше выражения расчета скорости, так и нижевыражения расчета пути, но это выражение должно обязательно попасть в цикл.

После ввода выражения для расчета времени в блокначальных значений добавляют условие Т=0. Блок-схема алгоритмапоказана на рис. 5.5.103Разработка программы на ЭВМПервым этапом при разработке программы необходимо налисте Excel сформировать форму ввода-вывода.

Для данной задачиона может иметь вид, приведенный на рис. 5.6. Листу присвоим имя«Лаб1».Программа составляется по разработанному алгоритму. Дляупрощения отладки программу разбивают на отдельные подпрограммы по условию: каждая функция выполняется отдельной подпрограммой.Option ExplicitSub Разгон_до_макс_скорости()НачалоDim Fdv, Fc, m, Lo, dT, ICall Ввод (Lo,M,Fdv,Fc,dt)1Lo, m, Fдв, Fc, tCall Расчет(Lo,M,Fdv,Fc,dt)End Sub2t=0, v=0, x=0Sub Ввод(Lo,M,Fdv,Fc,dt)Lo=Worksheets("Лаб1").Range(“D3")M =Worksheets("Лаб1").Range("D4")v=v+(Fдв–Fc)t/m 3Fdv = Worksheets("Лаб1").Range("D5")Fc=Worksheets("Лаб1").Range("D6")x = x+ v  tdT = Worksheets("Лаб1").Range("D7")End Sub.Т = Т+ tSub Расчет(Lo,M,Fdv,Fc,dt)НетDim V,X,TДаx<LоПрограммаT=0: V=0 : X=0расчета4Whilex<LoТ, vV = V + (Fdv - Fс) * dT / M времениX = X + V * dTT = T + dTКонецWendРис.5.5.

Блок-схема алгоритма Worksheets("Лаб1")..Range("D9") = Tрасчета времени перемещения Worksheets("Лаб1")..Range("D10") = VEnd SubВ этой задаче можно выделить подпрограммы ввода и расчета. Наименования переменных желательно применять такие же, чтоиспользуются в математической модели. Для пояснений в программу введены комментарии. Передача данных между подпрограммами здесь выполнена через аргументы.В нижней части алгоритма, представленного на рис. 5.5, вы104полняется проверка x<Lо. Если это условие выполняется, то долженбыть выполнен возврат к расчету скорости v. В программе дляосуществления возврата после какого-либо сравнения из нижнейчасти алгоритма к верхней применяют операторы цикла. Для реализации алгоритма можно применять несколько различных операторов цикла. Какую особенность необходимо учитывать при выборетого или иного оператора цикла? При выборе оператора циклаWhile или Do While с условием в начале цикла необходимо проверять параметры, входящие в условие оператора цикла на определенность.

Иногда один из параметров определяется внутри цикла, втаком случае перед циклом этому параметру необходимо присвоитьзначение, чтобы цикл начал выполняться первый раз. Для реализации подобных алгоритмов можно рекомендовать применение оператора цикла с проверкой условия в конце цикла.12345678910ABCDРасчет времени перемещения элемента на заданное расстояниеИсходные данные1.

Расстояние перемещения, м12. Масса поршня, кг203. Движущее усилие, Н1004. Усилие сопротивления, Н105. Шаг интегрирования, с0.001Результаты расчетов1. Время перемещения, с2. Скорость в конце хода, м/сCРис. 5.6. Расположение информации на листе Excel5.4. Расчет времени поворота элемента на заданный уголЭта задача аналогична предыдущей, только в математическомописании в выражениях (5.1)-(5.3) необходимо заменить движущееусилие на движущий момент (Fдв  Mдв ), усилие сопротивленияна момент сопротивления (Fc  Mc ), массу на момент инерции(m  J) , линейную скорость на угловую (v  ), перемещение наугол (х  ) заданное расстояние на заданный угол (Lo  o).После указанной замены и тех же действий, что и в предыдущей задаче, получим аналогичный алгоритм и программу.1055.5. Расчет времени изменения скорости механизмомвращательного движенияПодобная задача решается при расчете времени и угла приторможении платформы экскаватора, барабана лебедки и для других механизмов.Подробное описание процесса решения задачи рассмотрено вп.

5.3. В этой и последующих задачах будут приводиться только дополнения и рассматриваться особенности решения без повторенияизвестного.Анализ задачи. Торможение начинается со скорости о. Приторможении на платформу действует тормозной момент, направленный встречно движению. В некоторых задачах движущий момент и момент сопротивления в процессе торможения остаются постоянными, а в других они меняются по законам, задаваемым илиграфически, или непосредственно математической зависимостью. Вданном примере рассматривается вариант механизма с постояннымдвижущим моментом и моментом сопротивления.Решение должно быть прекращено при полной остановкеплатформы.

В алгоритме остановкаможет быть задана условиемНачало 0.J, Mдв, Mc,, o, tМатематическое описаниеУравнение движения имеетt=0, =o, =0вид= +( -Mдв–Мc)t/J = + tТ = Т+ tДа>0НетTКонецРис. 5.7. Алгоритма расчета- Мдв-Mc=J d/dt,(5.7)где Мдв , Mc – движущий момент имомент сопротивлений соответственно;J–суммарный момент инерцииплатформы с вращающимися элементами привода, приведенный кэлементу приведения; – текущее значение угловой скорости.Для расчета, при необходимости, угла поворота используется106выражение определения скорости: скорость– это первая производная пути (угла) по времени = d/dt.(5.8)Время определяется в процессе расчета при реализации выражения(5.9)Т=dt.Преобразование в численную форму выполняется аналогично п.

5.3.Разработка вычислительного алгоритма выполняется также, как и в п. 5.3, при использовании условия повторения цикла > 0. Блок схема алгоритма приведена на рис. 5.7. При изменениимоментов по соответствующим выражениям они вводятся внутрьцикла перед выражением расчета .5.6. Расчет времени изменения скорости рабочего органамеханизмом поступательного движенияТакая задача должна решаться при расчете глубины внедрения лезвий бурового инструмента в породу, при расчете путиторможения ударника и др. В этих задачах рабочий орган, послеразгона до некоторой скорости V, тормозится до полной остановки,т. е.

до v=0 под действием тормозного усилия (постоянного или меняющегося по заданному закону).Задача аналогична предыдущей, только в математическомописании в выражениях (5.7)-(5.9) необходимо заменить движущиймомент на движущее усилие (Mдв→Fдв ), момент сопротивления наусилие сопротивления (Mc→Fc ), момент инерции на массу (J→m),угловую скорость на линейную (→V), угол на перемещение(→х), заданный угол на заданное расстояние (o→Lo).После указанной замены и тех же действий, что и в предыдущей задаче, получим аналогичный алгоритм и программу. Подобный рис. 5.6 алгоритм получается для механизмов, у которых впроцессе изменения скорости действует постоянное движущее усилие и усилие сопротивления.

Если указанные усилия меняются, то валгоритм добавляются соответствующие выражения их расчета,причем эти выражения должны быть обязательно в цикле.1075. 7. Определение максимального хода ударникаТакая задача решается при проектировании ударников длябуровых станков. При совершении возврата после нанесения ударапо буровой коронке ударник должен останавливаться сжатым воздухом и не наносить ударов по задней крышке. Для расчета оптимальных размеров корпуса и необходимо знать ход ударника привозврате. В этом, по существу, и заключается поиск оптимальногорешения при поиске размеров корпуса.Формулировка задачиОпределить максимальный ход ударника и время его перемещения.

Поршень после удара перемещается горизонтально в исходное положение сжатым воздухом с давлением Ро, подаваемым вправую камеру. Усилие сопротивления изменяется в процессе движения по закону Fс=f · m +k · V2, где f, k – коэффициенты; m - масса ударника; v - текущее значение скорости. После прохождениярасстояния L1 сжатый воздух отключается от правой камеры и начинает подаваться в левую. Под действием давления сжатого воздуха и происходит торможение ударника.Исходные данные:m - масса ударника; Ро – давление сжатого воздуха; S – площадь ударника; L1 – ход до перекрытия выхлопного отверстия; f, k –коэффициенты для расчета усилия сопротивления.Анализ задачиПри решении задач для механизмов со сложным рабочимпроцессом можно использовать принцип разбиения рабочего процесса на отдельные простейшие операции. Для каждой операциисоставляется математическое описание, алгоритм решения и процедура на алгоритмическом языке, реализующая алгоритм.

После составления всех процедур оформляется общая процедура, обеспечивающая вызов соответствующих процедур в соответствии с рабочим процессом. Для данной задачи можно выделить две рабочиеоперации:1) движение до перекрытия выхлопного отверстия;2) движение после перекрытия выхлопного отверстия.Расчетная схема показана на рис. 5.8.В начале движения скорость ударника равна нулю.

После по108дачи сжатого воздуха в правую камеру на ударник начнет действовать движущее усилие, под действием которого ударник начнет разгоняться. В процессе движения рабочее давление и соответственнодвижущее усилие не меняются, усилие же сопротивления зависитот скорости и будет меняться по мере разгона и торможения. Послепрохождения расстояния L1 воздух подается в левую камеру, движущее усилие изменит свое направление, т. е. начнет действоватьвстречно движению, за счет этого произойдет торможение ударника. Максимальный ход будет в момент останова ударника (скорость в момент останова равна нулю).aбFсFдвFсFдвxL1PoPoРис. 5.8. Расчетная схема:а - движение до перекрытия выхлопного отверстия; б – после перекрытияМатематическое описаниеДвижение до перекрытия выхлопного отверстияРешение этой задачи должно выполняться до тех пор, покатекущее положение ударника меньше расстояния L1.

Следовательно, для проверки указанного условия необходимо определять расстояние, пройденное ударником от начала движения. Чтобы определить максимальный ход, при решении второй задачи потребуетсязначение скорости в момент перекрытия выхлопного отверстия. Этозначение также должно определяться в процессе решения. Еще одним параметром, определяемым при решении этой подзадачи, будетвремя перемещения.Математическое описание этой операции практически полностью соответствует задаче, рассмотренной в п. 5.3, за исключениемтого, что усилие сопротивления здесь переменно.Для расчета скорости ударника в процессе движения используется уравнение движенияFдв - Fс = m  dv/dt,(5.10)109где Fдв, Fc – движущее усилие и усилие сопротивления;m – масса, dv/dt – ускорение движения; v - скорость.Движущее усилие определится по давлению сжатого воздухаи площадиFдв=Pо  SУсилие сопротивления определится по выражению, приведенному в условии задачиFс=f · m +k · v2 .Из выражения (5.10) может быть определена скорость.

Характеристики

Список файлов книги