Шестаков В.С. Оптимизация параметров горных машин. Учебное пособие (811777), страница 25

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

Текст из файла (страница 25)

4.24. Кинематическая схема талевой системыmк – масса крюка;mэ – масса элеватора, кг.Приведенная ко крюкоблоку масса шкивов талевой системыРассмотрим первый подвижный шкив по рис. 4.24.Скорость ветви каната vв, обеспечивающей перемещение под148вижного шкива талевой системы, в два раза выше линейной скорости этого шкива vбvв=2 vш .Угловая скорость блока 1’ определится по скорости vв, причемнеподвижной точкой, относительно которой происходит вращение,будет точка схода с блока неподвижной ветви каната, поэтому радиус вращения будет равен диаметру блока (dш=2rш)ωш1=2· vш / (2 · rш) = vш / rш,где rш – расчетный радиус от оси шкива до оси талевого каната.Угловая скорость неподвижного блока 2’, с учетов вращенияего относительно оси блокаωш2=2· vк / rш = 2· ωш1.Подвижный шкив 3’ обеспечивает как и шкив 1’, увеличениескорости одной ветви каната относительно другой в два раза, но унего набегающая ветвь является сама подвижной, имеющей скорость перемещения 2vб (см.

рис. 4.2), поэтому угловая скорость будет определенаωш3= 2· vк/ rш + 2· vк / (2 · rш) = 3· vк/ rш = 3· ωш1.Первое слагаемое это угловая скорость для обеспечения пропуска набегающей подвижной ветви каната, а второе слагаемоереализует подвижность блока.Угловая скорость неподвижного шкива 4’ωш4 = 4· vк / rш = 4· ωш1.Угловая скорость подвижного шкива 5’ωш5 = 4· vк/ rш + 2· vк / (2 · rш) = 5· vк/ rш = 5· ωш1.Угловая скорость неподвижного шкива 6’ωш6 = 6· vк / rш = 6· ωш1.149Угловая скорость подвижного шкива 7’ωш7 = 6 · vк/ rш + 2 · vк / (2 · rш) =7· vк/rш = 7· ωш1.Угловая скорость неподвижного блока 8’ωш8 = 8 · vк / rш = 8 · ωш1.Для остальных шкивов аналогично. Шкивы имеют одинаковыеразмеры и одинаковые моменты инерции Jш, тогда, используя выражениеmпр= J· v 2 / (vпр· r) 2, получимmш J ш ( 12  2 2  32  4 2  52  6 2  7 2  9 2  10 2 )2rш.Таким образом, приведенная масса шкивов при n-подвижныхблоках определится по выражениюmшJ ш U i22 r ш i 1тс,(4.10)где Uтс – кратность полиспаста талевой системы.Приведенная масса талевого канатаИзменение скоростей струн талевой системы при спускоподъемных операциях показано на рис.

4.2. Скорость струн 0 и Iравна нулю, поэтому их масса не учитывается, скорости же струн 2и 3, 4 и 5 и т.д. попарно равны.Масса 2-х струн, имеющих одинаковую скорость, определитсяпо выражениюm1c=m1к · ( 2 · Lo + 2 · π · rш) ,где m1к – масса погонного метра талевого каната, кг;Lo – расстояние между осями подвижных и неподвижных шкивов, м.Кроме рассмотренных струн талевой системы в движении участвует канат между подвижными блоками и барабаном и весь запасканата, навитого на барабан. При многослойной навивке на барабанлинейные скорости слоев каната будут отличаться по выражению150vкi =ωб · Rбрi ,где i – порядковый номер слоя, считая от поверхности барабана,Rбрi – расчетный радиус барабана для i-го слоя.Суммарная приведенная масса подвижных струн каната талевойсистемы (при кратности полиспастной системы Uтс=10) определится:mпс  m1с  2 2  4 2  6 2  8 2  10 2,или, в общем виде, через кратность полиспастаmпc  m1c U тс / 2 (i  2)2,(4.56)i 1где Uтс /2 – число подвижных блоков талевой системы.Последняя струна имеет длину, большую предыдущих струнна величину расстояния между осями подвижных блоков талевойсистемы и барабаном лебедки, поэтому появляется дополнительнаямасса каната, двигающегося с той же скоростью, что и последняяструна талевой системыm’nc=m1к · ( LД – Lo),где LД – расстояние между неподвижными блоками талевой системы и барабаном лебедки.Приведенное ко крюкоблоку значение этой массы определитсяпо выражениюmnc= mnc’·U2тс=m1к · ( LД – Lo) ·U2тс.(4.57)Канат, находящийся на барабане, движется со скоростью последней струны каната, причем его длина меняется от минимального значения, соответствующего нижнему положению крюкоблока,до максимального значения, соответствующему верхнему положению крюкоблока.

Текущее значение длины каната на барабане будет определено через текущее расстояние между подвижными и неподвижными блоками талевой системыLкi  Lк min  ( Lсв  Lo )  U тс ,151(4.58)где Lк min – длина каната на барабане при нижнем положении крюкоблока.Без учета изменения скорости при изменении числа слоев навивки на барабане приведенная ко крюкоблоку масса каната на барабане определится по простому выражениюmкб=m1к · Lкi · U2тс .С учетом изменения скорости при изменении радиуса навивкивыражение примет видК[б  Rбрi ]2 ,(4.59)m  {m  n  2    R }скбi 11кiбрiv2кгде Кс – текущее число слоев навивки каната на барабан;i – номер слоя (отсчет от поверхности барабана);ni – количество ниток каната в i-м слое;Rбрi – расчетный радиус барабана для i-го слоя.Суммарная приведенная ко крюкоблоку масса подъемного каната определится по выражению(4.60)mк  mпс  m  mкб .ncМасса струн, имеющих одинаковую скорость зависит от расстояния между осями блоков Lо, которое будет меняться по мереперемещения крюка (при подъеме от максимального расстояния доминимального, а при спуске, наоборот, от минимального до максимального).

Максимальное расстояние между осями при положениикрюка в нижнем положении определитсяLomax =Loin+lсв ,где Loin – минимальное расстояние между осями подвижных и неподвижных блоков, lсв. – длина свечи.4.12.3. Расчетный радиус навивки каната на барабанДлина каната, обеспечивающего спуско-подъемные операции (рис. 4.25),l СПК  (lсв  Lo min ) U тс  l кон  l зап152,(4.61)а)Loб)d ΔdlсвhRбРис. 4.25. Схема к определению длины каната (a),числа слоев и расчетного радиуса навивки (б)где Loin – минимальное расстояние между подвижными и неподвижными блоками талевой системы (при положении крюка в верхнем положении);lкон – длина каната от барабана до неподвижного блока талевойсистемы;lзап – длина каната первого слоя (не снимаемого с барабана) навивки на барабан при спуско-подъемных операциях определяетсячислом витков аlзап =а·2π·Rбр1 ,(4.62)где Rбр1 – расчетный радиус навивки первого слоя на барабанRбр1=Rб+dк/2 ,(4.63)Rб – радиус барабана лебедки.Длины канатов, обеспечивающие минимальное расстояниемежду блоками талевой системы, и от барабана до неподвижногоблока талевой системы не навиваются на барабан в процессе спуско-подъемных операций.Длина каната, снимаемого с барабана при спуске труб на длинусвечиlСП lсв  U тс .(4.64)Длина каната, снимаемого с барабана при спуске труб на рас153стояние Lilк_i  Li  U тс .(4.65)По мере опускания или подъема труб происходит изменениечисла витков на барабане, а так как канат на барабан навивается внесколько слоев, то меняется расчетный радиус навивки и, соответственно, скорость изменения длины канатов, а также приведенная ккрюку масса каната.Для точного определения перечисленных параметров необходимо получить функциональные зависимости параметров от положения крюка.Число витков каната в одном слое барабанаzLб ,dк  (4.66)Lб – длина бочки барабана, м;Δ = 0,0015 … 0,002 – расстояние (зазор) между двумя рядамвитков каната, лежащих на барабане, м.Длина каната в первом слоеlб1 =z · 2π · Rбр1 .(4.67)Расстояние между соседними слоями каната на барабане (рис.4.25,б)2 dhc  d к   2к  2 2(4.68)Расчетный радиус навивки i-го слоя на барабан (i>1)Rбрi=Rб + dк/2 + (i -1) · hс .(4.69)Длина каната в i-ом слоеlбi =z · 2π · Rбрi .(4.70)Максимальное число слоев каната, навиваемого на барабан,определяется по условиюKmax lбi 1i(4.71) ( l СП  l зап )где Кmax – максимальное число слоев на барабане.154Текущее число слоев каната, навитого на барабан, определяется по условию:Ki lбi 1i ( lСП  l к _ i  l зап ) ,(4.72)где Кi – число слоев на барабане при перемещении крюка нарасстояние Li.4.12.4.

Определение движущего момента приводаДвижущий момент привода определяется его типом и исполнением. Для приводов без регуляторов момента между валом двигателя и барабаном момент определится характеристикой двигателя, апри наличии регулятора (фрикционные муфты, гидравлическиемуфты, турботрансформаторы и пр. устройства) – характеристикойрегулятора.Для приводов с электрическими или гидравлическими двигателями движущий момент принято определять по статической характеристике. Современные системы управления обеспечиваютреализацию заданной статической характеристики.

На рис. 4.26,4.27 показаны варианты возможных статических характеристик.Статические характеристики показывают зависимость движущего момента от скорости при разгоне, а при установившемся движении – зависимость скорости от момента нагрузки. При опусканииколонны труб скорость превышает скорость холостого хода, электродвигатели переходят в тормозной режим, они обеспечиваютопускание колонны с установившейся скоростью.Для уменьшения числа вводимых параметров и обеспеченияединообразия задания различных вариантов в качестве исходныхданных примем:Мн – номинальный момент двигателя, Нм;ωн – номинальная скорость двигателя, рад/с;ωхх – скорость холостого хода (синхронная) двигателя, рад/с;155б)a)ωххωнωотскм·Мmaxωххωкрωнкм · МmaxωотсNр=constωрМотсМотс МmaxМнМркМнМрн МmaxРис. 4.26.

Характеристики

Список файлов книги