Шестаков В.С. Оптимизация параметров горных машин. Учебное пособие (811777), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

рис. 4.30).Элементарная работа трения и работа на преодоление элементарной потенциальной энергии деформации каната165Р1Р2dкDшdA1 1  d п Т  dl ;2  rшрdA2 2  dк Т  dl ;2  rшрdAд dпЕп  J пр2  r 2 шр dl ,где dA1 – элементарная раTбота сил трения в подшипникешкива, Дж;dldA2 – элементарная раРис. 4.30. Схема к определениюКПД талевой системыбота сил трения между прядямиканата из-за проскальзыванияпрядей относительно друг друга и относительно поверхности канавки шкива, Дж;dAд – элементарная работа, затрачиваемая на преодоление потенциальной энергии, возникающей при деформации (изгибе) проволок каната по радиусу кривизны канатного шкива,rшрFDш  d к2Т  Р1  Р2rшр Dш – диаметр шкива;dп – диаметр подшипника шкива талевого блока, м;Р1=Р2 – натяжение в струнах каната, н;μ1 – коэффициент трения в подшипнике;μ2 – коэффициент трения между прядями каната;Еп – модуль упругости материала проволок каната, н/м ;Jпр – момент инерции сечения проволок во всех прядях каната,приведенный к нейтральной оси изгиба каната, м (см.

рис. 4.10).Проинтегрируем выражения для А1, А2, Ад в пределах от 0 до lсв,получим величины работы сил трения и работы, затрачиваемой надеформирование проволок каната при пробежке его через шкив 1’на длину lсв166А1 2  1  d п  Fк  lсв ;Dd к (1  ш )  U тсdкА2 Ад 2   2  Fк  lсв ;D(1  ш )  U тсdк2  Еп  J пр  lсв.Dш 2 2(1 ) d кdкСуммарная работа сил сопротивления при пробежке каната через первый шкив I' (см.

рис. 4.2.)Ас  А1  А2  Ад 2  FкD(1  ш )  U тсdкЕп  J пр  U тс dl  п  1   2  dк свD 1  ш   d к2  Fк dк (4.99)Из выражения (4.80) видно, что величина в квадратныхскобках для всех канатных шкивов постоянная, а меняется только длина каната, пробегающая через отдельные шкивы, которуюв соответствии с кратностью полиспаста можно выразить:l1’=1· lсв; l2’=2· lсв; l3’=3· lсв; l4’=4· lсв; l5’=6· lсв; l6’=8· lсв;l7’=12· lсв; l6’=16· lсв.Для первого подвижного блока на выходе со шкива длина каната равна 2 lсв, но на входе 0, поэтому, принимаем среднюю длинупроходящего через блок длину каната lсв, аналогично для всех других подвижных блоков.Для n-го подвижного блока и n+1 неподвижного блокаln’=(2n-1+2n )· lсв / 2;ln+1’= 2n · lсвДля талевой системы из n подвижных блоков суммарная длина167каната, проходящая через все блоки2i 1  2i n i  2 ]  lсв .2i2i 1nl сум  [1  Суммарная работа всех сил сопротивления на всех канатныхшкивах талевой системы выразится:ЕJU2  Fкdпртсп l .  п  1   2 Ас   Асn D сумdDш1i(1 )  U тс  к1  ш   d к2  Fк dкdк nПодставим найденные значения Aп, и Ас и после соответствующих преобразований, получим выражение для определенияКПД талевой системытс 2Dш(1 )  U тсdкn 2i 1  2inЕп  J пр  U тс  d 1    2i   п  1   2   i2 dк2 Dш  2i 1 1   d  Fк (4.100)d к  кКоэффициент полезного действия подъемного агрегатаКПД подъемного агрегата определяется по зависимости (рис.4.31):ηпа= ηпр ηп ηкпп ηб(4.101),где ηп – КПД привода подъемного агрегата;ηпр – КПД промежуточной передач между силовым агрегатом икоробков перемены передач,ηкпп – КПД коробки перемены передач;ηб – КПД подъемного (барабанного) вала лебедки.КПД подъемного вала лебедкиηб= ηв ηм ηк ηцп,(4.102)где ηв – КПД вала на опорах качения;ηм – КПД шиннопневматической муфты;168Z9M3Z7Z5Z2Z3M2В2Z11Z10Z8Z4Z6Z1M4Т1В1ВМ52ДМ4М62 Т2Z12В4БРис.

4.31. Кинематическая схема привода буровой лебедкиηк – КПД намотки каната на барабан;ηцп – КПД цепной передачи.КПД коробки перемены передачηкпп= ηiв ηjцп ηкм(4.103)где i – количество валов в коробке перемены передач;j – количество цепных передач в КПП;к – количество шинно-пневматических муфт в коробке перемены передач.169КПД привода подъемного агрегата определяетсяηпр= ηса ηсип(4.104)где ηса – КПД силового агрегата;ηсип – КПД средств искусственной приспособленности.4.8.8.

Расчет передаточных отношенийПередаточные отношения подъемного агрегата (см. рис. 4.22):Uпaj= Uд· Uj· Uб,где Uд – передаточное отношение между ведущим валом КПП и валом двигателя (муфты);Uj – передаточные отношения КПП на i-ой передаче;Uб – передаточное отношение между подъемным валом лебедки и ведомым валом КПП.Передаточное отношение между подъемным валом лебедки иведомым валом КПП определяется:Uб = Zб / Zк,где Zб - число зубьев звездочки подъемного вала лебедки;Zк - число зубьев звездочки ведомого вала КПП.Передаточные отношения КПП определяются:Uб = Z2j / Z1j,где Z2j , Z1j - число зубьев звездочек на ведущем и ведомом валуКПП при работе на j -ой передаче.Передаточное отношение между ведущим валом КПП и валоммуфты (двигателя) определяется:Uб = Zт / Zд ,где Zт – число зубьев звездочки на ведущем валу КПП;Zд – число зубьев звездочки на валу муфты (или двигателя).4.12.8.

Алгоритм решенияПрограмма по расчету времени работы СПК при спуске колонны в скважину или разборки колонны строится по блочному прин170ципу. В отдельные блоки оформляются подпрограмма расчета движущего привода, расчета приведенного момента сопротивления.Блочный принцип обеспечивает открытость программы, позволяетдостаточно просто вносить требуемые изменения. Так, при появлении нового типа привода нужно будет только внести изменения вблок расчета движущего момента привода.Оформление отдельным блоком определение приведенногомомента сопротивления позволит учесть изменение количества свечей в процессе сборки и разборки бурового става.Алгоритм расчета времени подъема будет следующим. На первом шаге интегрирования просчитывается операция разгона - определяется скорость в конце шага и путь, который проходит крюк заэто время, а затем просчитывается процесс торможения до полнойостановки привода – определяется путь при торможении и времяторможения.

Путь разгона и торможения суммируется и сравнивается с длиной свечи, на которую необходимо переместить крюкпри подъеме или спуске колонны труб. Если суммы расстоянийменьше длины свечи, то продолжается разгон и снова просчитывается торможение и так жо тех пор, пока сумма рассчтоний разгона иторможения не достигнет длин свечи. Таким образом, в процесседвижения крюка происходит многократный просчет торможения.Для упрощения алгоритма можно оформить процесс торможенияотдельным блоком и вызывать его из блока движения.

Такой алгоритм показан на рис. 4.32.Функциональная схема алгоритма разборки колонны представлена на рис. 4.33, для опускания колонны схема будет аналогичной.171а)1б)2t=0, v=0, x=02tт=0, т=, xт=033Mc= f (х)1t,Мcт= f(x)4Мдв=f()4Мдвт=f(т)=+(Мдв–Мc)t /J5т =т+(-Mдвт–Мcт)t /J 5v=Rбр, x = x+vtvт=тRбр, xт = xт+vтtТ = Т+ tТт = Тт+ tТорможение (Тт, xт)Да7x+xт<LсвДа76vт>0НетТт, xтНетТ, Тт v, xРис.4.26.

Блок-схема алгоритма расчета продолжительностиперемещения крюка на длину свечиа – алгоритм движения, б - торможение172Ввод параметров БУi=1, Nсв - цикл по количеству свечей, входящих в колоннуРасчет массы колонныРасчет усилия сопротивления при движении колонны FcкРасчет радиуса навивки на барабан, усилий сопротивления и приведенных параметров Jпр, Мс, расчетвремени, эквивалентного момента при разгоне иторможении барабана при подъеме колонны надлину свечиРасчет радиуса навивки на барабан, усилий сопротивления и приведенных параметров, расчет времени, эквивалентного момента при разгоне и торможении барабана при опускании крюкоблока надлину свечиРасчет времени циклаТц=Тпод+Тспуск+Тразвинчивания+ТустановкиРасчет эквивалентного момента за циклРасчет суммарного времени разборки колонныТразб=Тразб+ТцРис.

4.27. Алгоритм сборки и разборки колонны173Расчет эквивалентногомомента завремя сборкии разборкиЗАКЛЮЧЕНИЕВ пособии представлен, по существу, один раздел теории оптимизации, необходимый для решения задач оптимизации при проектировании и эксплуатации технических объектов. Для решениядругих многочисленных оптимизационных задач, к примеру, транспортной, составления смеси и т. п. необходимо проработать теориюлинейного программирования и воспользоваться имеющимися пакетами программ.Представленные в пособии примеры решения могут быть использованы в качестве образцов для решения собственных задач,особенно приведенные программы для поиска оптимального решения.

Их можно взять за основу, а при решении собственной задачизаменить подпрограмму расчета целевой функции, изменить обозначения переменных и ввести соответствующие исходные данные.Изучение сведений по работе в среде Excel и программированию на Visual Basic позволит получить навыки решения не толькооптимизационных, но и других задач, возникающих у специалистовв процессе работы. Так, в процессе проектирования горных машинрешаются и другие задачи, например, статический расчет, тяговыйрасчет, но решение на ЭВМ этих задач значительно проще рассмотренных. Алгоритмы их решения представляют собой линейныеструктуры и поэтому могут быть решены пользователями без дополнительных пояснений.Представленное пособие может послужить основой для работы студентов и специалистов, занимающихся решением оптимизационных задач и расчетами параметров объектов на ЭВМ.

Для углубления знаний необходимо дополнительно проработать публикации по методам расчетов, по составлению программ для ЭВМ.174БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Монахов В. М. и др. Методы оптимизации. Применениематематических методов в экономике. Пособие для учителей. М.:Просвещение, 1978. 175 с.2.

Батищев Д. И. Методы оптимального проектирования:Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1984. 248 с.3. Кудрявцев Е. М. Исследование операций в задачах, алгоритмах и программах.- М.: Радио и связь, 1984. 184 с.4. Поляк Э. Численные методы оптимизации. М.: Мир, 1974.376 с.5. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование:Механические системы и конструкции: Пер. с англ.

М.: Мир, 1983.478 с.6. Рейклетис Г., Рейвиндран А., Регсдел К. Оптимизация втехнике. В 2-х кн. Пер. с англ. М., 1983, кн.1. 349 с., кн. 2. 320 с.7. Персон Р. Microsof Excel 97 в подлиннике: В 2 т.; пер. сангл. СПб.: ВНV – Санкт-Петербург, 1997. Том 1. 672 с., ил.8. Персон Р. Microsof Excel 97 в подлиннике: В 2 т.; пер. сангл. СПб. : ВНV – Санкт-Петербург, 1997. Том 2. 640 с., ил.9. Microsof Corporation. Руководство программиста по VisualBasic для Microsof Office 97: Пер.

Характеристики

Список файлов книги