Шестаков В.С. Расчет на ЭВМ нефтегазового оборудования. Учебное пособие для МНГ-2015 (811778), страница 24

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

Текст из файла (страница 24)

рис. 4.17) набирается информация: название задачи; наименование и значение всех параметров исходных данных суказанием размерностей; наименование параметров, определяемых в процессерасчетов; таблица с промежуточными результатами вычислений – времени, скорости, движущего момента; график изменения во времени скорости и движущегомомента.Для запуска программы на рабочий лист будет помещена кнопкауправления с надписью "Расчет".Разбивка программы на подпрограммыВ данной задаче можно выделить в отдельные подпрограммы:- ввод данных;- расчет параметров статической характеристики;- приведение параметров к валу двигателя;- расчет времени подъема;- вывод результатов.Для передачи значений переменных между подпрограммами использована передача через аргументы.

Для очистки таблицы передвыводом данных применена процедура Подготовка_табл, полученнаяпутем записи макроса.132Определение времени подъема груза на заданную высотуJпр;  пр;; Mc.пр;Δt;Ммах; Мотс; ωхх;ωотсПередача исходных данныхωр=0; φр=0; Тр=0;ДаНетωр >ωотсМдв=Мотс (ωхх-ωр)/ (ωхх-ω отс)Мдв=Ммах-( Ммах-Мотс) ωр/ ωотсωр = ωр+(Мдв  - Mc.пр) ·Δt/ Jпрφр= φр + ωр  ΔtТр= Тр + ΔtТт = Jпр ωр / ( Ммах / +Mc.пр)φт = ωр ·Тт / 2ДаНетφp+ φт < прЦикл подъемана заданнуювысотуТп= Тр + ТтТповРис. 4.16. Блок-схема алгоритма расчета длительностиподъема груза на заданную высоту133Исходные данные1. Высота подъема, м22.

Момент инерции барабана, кгм3. Момент сопротивления на валу барабана, Нм4. Общее передаточное число механизма5. КПД механизма поворота6. Мощность привода, кВт5. Номинальная скорость вращения вала двигателя, 1/с8. Момент инерции вращающихся частей привода, кгм29. Коэф. для расчета максимального момента привода, Кп10. Шаг интегрирования, с11. Масса груза, кг12470602000.920096102.20.0520000Результаты расчетаВремя подъема, с5.16Данные для построения графикаСкоростьВремя с на- вращения Момент начала подъе- вала двивалу двима, сгателя,1/c гателя, Нм0.050.401.001.652.252.653.053.453.854.054.454.654.804.855.165.161.5011.9329.5148.1564.9876.0186.8996.1795.4495.5095.5295.5295.5295.520.000.0045834532444543534270421641621963430357335334333-4583-45830Изменение момента400020000-2000246-40008t, cИзменение скорости100806040200246Рис.

4.17. Лист ввода данных и вывода результатов1348Программа определения продолжительности подъема груза назаданную высотуOption ExplicitSub Подъем()'Основная процедураDim Betta, Jp, Mc, U, tetta, Ndv, Wndv, Jdv, Kp, dt, dTv, Мн, Ммах, МотсDim Wxx, Wотс, J_pr, Mc_pr, Betta_pr, Mdv, Tпов, iv, Tr, Tt, WrCall Подготовка_таблCall Ввод(Betta, Jp, Mc, U, tetta, Ndv, Wndv, Jdv, Kp, dt, dTv)Call Ст_характеристика(Ndv, Wndv, Ммах, Мотс, Wxx, Wотс, Kp)Call Приведение(Betta, U, Jdv, Jp, Mc, Betta_pr, J_pr, Mc_pr)Call Расчет(Ммах, Мотс, Wxx, Wотс, tetta, Betta_pr, J_pr, Mc_pr, dt, iv, dTv,Wr, Tr, Tt)Call Вывод_2(Tr, Tt, Wr, Ммах, iv)End Sub.Sub Ввод(Betta, Jp, Mc, U, tetta, Ndv, Wndv, Jdv, Kp, dt, dTv) ‘Ввод данныхWith Worksheets("Подъем") 'Обращение к листу ExelBetta = .Range("H3").Value '1.

Высота подъемаJp = .Range("H4").Value' 2. Момент инерции барабанаMc = .Range("H5").Value'3. Момент сопрот. на валу барабанаU = .Range("H6").Value'4. Общее передаточное число мех. поворотаtetta = .Range("H7").Value '5. КПД механизмаNdv = .Range("H8").Value '6. Мощность привода поворота, кВтWndv = .Range("H9").Value '7. Номин. скорость вращ. вала двигателяJdv = .Range("H10").Value '8. Момент инерции вращ. частей приводаKp = .Range("H11").Value '9. Коэфф. для расч. макс.

момента привода.dt = .Range("H12").Value'10. Шаг интегрирования по времениdTv = .Range("H13").Value '11. Масса грузаBetta = Betta * 2 * 3.14 / 360 'Перевод из градусов в радианыEnd WithEnd Sub.Sub Ст_характеристика(Ndv, Wndv, Ммах, Мотс, Wxx, Wотс, Kp)Dim МнМн = Ndv * 1000 / WndvМмах = Kp * МнМотс = 0.9 * МмахWxx = 1.02 * WndvWотс = 0.95 * WxxEnd Sub' Процедура приведения параметров к валу двигателяSub Приведение(Betta, U, Jdv, Jp, Mc, Betta_pr, J_pr, Mc_pr)Betta_pr = Betta * U'Приведенный угол поворотаJ_pr = Jp / U / U + Jdv 'Приведенный момент инерции135Mc_pr = Mc * 1000 / U 'Приведенный момент сопротивленияEnd Sub.'Расчет скорости и времениSub Расчет (Ммах, Мотс, Wxx, Wотс, tetta, Betta_pr, J_pr, Mc_pr, dt, iv, dTv,Wr, Tr, Tt)Dim Fir As Single, Fit As Single, Tv As Single, Mdv, Tповiv = 18'Номер 1-й строки для вывода в табл.

на лист ExcelTv = 0 : Tr = 0 : Wr = 0 : Fir = 0 : Fit = 0While Fir + Fit < Betta_pr 'Цикл по углу поворота вала двигателяIf Wr < Wотс Then'Момент на валу двигателя по стат. характеристикеMdv = Ммах - (Ммах - Мотс) * Wr / WотсElseMdv = Мотс * (Wxx - Wr) / (Wxx - Wотс)End IfWr = Wr + (Mdv * tetta - Mc_pr) * dt / J_prFir = Fir + Wr * dtTr = Tr + dtTt = J_pr * Wr / (Ммах / tetta + Mc_pr)Fit = Tt * Wr / 2If Tr > Tv Then Call Вывод_1(Tr, Wr, Mdv, iv, Tv, dTv) 'Вывод в табл.Wend' Конец циклаTпов = Tr + Tt' Время поворотаWorksheets("Подъем").Range("H15") = TповEnd Sub.'Вывод данных в таблицу для графика при разгонеSub Вывод_1(Tr, Wr, Mdv, iv, Tv, dTv)Worksheets("Подъем").Cells(iv, 1) = TrWorksheets("Подъем").Cells(iv, 2) = WrWorksheets("Подъем").Cells(iv, 3) = Mdviv = iv + 1Tv = Tv + dTvEnd Sub'Вывод точек для завершения графика при торможенииSub Вывод_2(Tr, Tt, Wr, Ммах, iv)Worksheets("Подъем").Cells(iv, 1) = TrWorksheets("Подъем").Cells(iv, 2) = WrWorksheets("Подъем").Cells(iv, 3) = -Ммахiv = iv + 1Worksheets("Подъем").Cells(iv, 1) = Tr + TtWorksheets("Подъем").Cells(iv, 2) = 0Worksheets("Подъем").Cells(iv, 3) = -Ммахiv = iv + 1Worksheets("Подъем").Cells(iv, 1) = Tr + Tt136Worksheets("Подъем").Cells(iv, 2) = 0Worksheets("Подъем").Cells(iv, 3) = 0End SubSub Подготовка_табл() ‘Очистка таблицыWorksheets("Подъем").SelectRange("A18:C50").SelectSelection.ClearContentsRange("A18").SelectEnd Sub4.9.

Расчет продолжительности рабочего цикла лебедкиДля лебедок должно определяться время цикла, а не только время подъема и опускания. Обычно груз перемещается только в одномнаправлении, а в другом перемещаются или порожний сосуд, илитолько крюк. В программе неизменные выражения можно оформитьподпрограммой, а в другой подпрограмме организовать дважды ее вызов. Перед вызовом пересчитываются значения моментов сопротивлений и моментов инерции по соответствующим выражениям.В 4.8 рассмотрена задача расчета времени при подъеме груза назаданную высоту. При опускании груза выражения для расчета и алгоритм будут аналогичными, но момент сопротивления должен входить в 4.24, 4.33 с другим знаком, чем при подъеме.

Можно использовать полученную программу и для расчета времени опускания. Прирасчете времени цикла необходимо обеспечить дважды вызов подпрограммы расчета времени с передачей в нее вначале параметров,соответствующих подъему, а затем опусканию. Просуммировав времяподъема, опускания и добавив время погрузки и разгрузки, получимвремя цикла.Расчет параметров: момент сопротивления при перемещении груза определяетсяпо силе тяжести груза и рабочего органа Mc=(mро+mг)gRб, где mро, mг–масса рабочего органа и перемещаемого груза, g - ускорение свободного падения, Rб – радиус барабана; момент сопротивления при перемещении только рабочего органа Mc=mроgRб; приведенный к валу двигателя момент инерции при перемещении груза Jпр=Jдв+Jб/U2+ (mро+mг)Rб2/U2, где U – передаточное число редуктора; приведенный к валу двигателя момент инерции при переме137щении только рабочего органа Jпр=Jдв+Jб/U2+ mро Rб2/U2; приведенный угол поворота определяется по выражениюпр= U·Но /Rб; в выражениях движения при разгоне и торможении знак передмоментом сопротивления Mc может быть "+" и "-", (если Мс помогаетразгону (при опускании груза) или торможению (при подъеме груза),то в выражении необходимо применить знак "+", а если препятствует– то "-").4.10.

Расчет коэффициента загрузки приводаи параметров статической характеристикиНа первом этапе расчетов мощность привода, как правило, рассчитывается по приближенным зависимостям, максимальный моментпривода определяется по номинальному значению через коэффициент допустимой перегрузки (4.16)..(4.18). Для механизмов циклического действия привод основное время работает в переходном режимес движущим моментом, меняющемся от максимального значения домомента сопротивления.Работа с моментом, длительно превышающим номинальное значение, может привести к перегреву двигателя. Для исключения возможности перегрева выполняют проверку двигателя по эквивалентному току или эквивалентному моменту, которые для большинствамеханизмов не должны превышать номинальные значения.

Эквивалентные токи и моменты определяются обычно за рабочий цикл. Длянекоторых же механизмов, таких как спуско-подъемный комплекс(СПК) буровой установки, обеспечивающий подъем и опускание колонны труб различной длины, этот метод не очень подходит, так какпосле опускания колонны или ее разборки, основной привод механизма отключается. В этом случае используют относительную величину коэффициент загрузки привода, являющийся отношением эквивалентного момента к номинальному значению. В зависимости от режимаработы машины задают допустимое значение коэффициента [Kз], которое может быть больше единицы. Если определенное в процессерасчетов значение коэффициента превышает допустимое значение, тодвигатель работает в недопустимом режиме и может перегреться.Снизить коэффициент загрузки можно за счет уменьшения Мmах иМотс.Коэффициент загрузки определяется по выражению138(4.38)K з  М экв М н ,где Мн – номинальный момент, Мэкв – эквивалентный момент.Эквивалентный момент определяется по выражению М 2дв .i  t i,(4.39)tiгде Mдв i текущее значение движущего момента привода, действующего в течение отрезка времени ti.

При разгоне ti=t – шагу интегрирования.Sm=0Таким образом, для расчета эквивалентного момента необходимо определятьi<Nsсумму М 2двiti . При вычислении на ЭВМсуммы вычисляются по стандартному алгоритму (рис. 4.18):Sm= Sm +dS отводится переменная под хранениесуммы, например, Sm, в которую вначале заРис. 4.18 Алгоритмносится нуль;вычисления суммы организуется цикл по перебору всехсуммируемых значений, в котором и происходит накапливание в отведенной переменной суммы Sm = Sm +dS (dS– это суммируемые значения, в данном случае М 2двi  ti).При расчете коэффициента загрузки суммой ti в знаменателе будет время цикла, которое вычисляется по соответствующим выражениям, поэтому дополнительно еще раз сумму  ti вычислять не нужно.Для вычисления коэффициента загрузки в цикл расчета времени разгона после Мдв (см.

рис. 4.16) необходимо добавить выражение для расчета суммыМ экв Sm = Sm + М 2двt,(4.40)а для учета загрузки привода при торможении, после цикла, перед выражением Тп или после него необходимо поставить выражениеSm = Sm + М 2mах ТТ ,(4.41)где ТТ – время торможения.В результате такого добавления в процессе расчета временибудет рассчитана сумма М 2двi ti .139Большинство машин в процессе работы имеют не одно движение, а несколько с отличающейся нагрузкой.

Характеристики

Список файлов книги