Приклад виконання самостійної роботи

Для стрічкового конвеєра (рис. 1.2) з початковими даними АВ=10м; ВС=2м; ; ; =16 т/год; v=0.2м/с; ; ; ; ; ; :

• розрахувати масу вантажу;

• визначити результуючу силу опору руху;

• розрахувати потужність двигуна приводної станції;

• здійснити вибір двигуна приводної станції.

Рисунок 1.2 - Схема стрічкового конвеєра

Розв’язок

Вага 1 м транспортуючого вантажу згідно із заданою продуктивністю:

кг.

Вагове навантаження, що зумовлене масою корисного вантажу:

Н/м.

Вагове навантаження, що зумовлене масою стрічки:

Н/м.

Згідно з (1.2) розрахуємо сили опору руху на прямолінійних ділянках:

Н;

Н;

Н;

Н,

де верхній індекс “П”, “С” відповідає ділянкам, на яких стрічка рухається на підйом, спуск відповідно.

Розрахункове результуюче зусилля на прямолінійних ділянках траси згідно з (1.3):

Н.

Натяг у точці збігу приводного барабана:

Н.

Натяг на кожній ділянці:

;

;

;

;

;

;

.

Результуюча сила опору:

Н.

Потужність станції привода конвеєра:

кВт.

Номінальна потужність двигуна визначається з умови: .

Візьмемо електродвигун 4A71B2 з параметрами 1.1кВт та частотою обертання 3000об/хв.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

Для стрічкового конвеєра, технічні дані якого наведено у додатку А:

• розрахувати масу вантажу;

• визначити результуючу силу опору рухові;

• розрахувати потужність двигуна приводної станції;

• здійснити вибір двигуна приводної станції.

Примітка. Для розв’язання задачі необхідно знати кінематичні схеми стрічкових конвеєрів, методи визначення сил опору руху, які діють на робочому органі; вирази для розрахунку потужності приводного ЕД. Відповіді на ці питання можна знайти: [12, с.68-117; 13, с. 347-371; 3, с.150-169; 5, с. 263-300].

Контрольні запитання

1. Дайте визначення механізмів безперервного транспорту.

2. Перерахуйте основні вузли стрічкового конвеєра.

3. Які вимоги ставлять до привода механізмів безперервного транспорту?

4. Де найбільш оптимально розмістити пристрій натягу?

5. Які існують сили опору рухові в конвеєрах, від яких параметрів вони залежать?

6. Як визначається потужність приводної станції?

7. Які системи керування використовують у механізмах безперервного транспорту?

Практичне заняття №2

ТЕМА. Визначення напірно-витратних та енергетичних характеристик відцентрового насоса зі змінною частотою обертання

МЕТА. Аналіз режимів роботи відцентрового насоса на гідромережу при змінній швидкості обертання за допомогою опису характеристик насосів апроксимаційними поліномами

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ

Насосні станції (НС) різноманітного призначення є найважливішими об'єктами життєзабезпечення людини, її господарської та виробничої діяльності. Незважаючи на важливість цих установок, їм приділяється мало уваги в частині їх удосконалення, зниження енергетичних витрат тощо. У даний момент насосні установки (НУ) – одні з найбільш енергоємних споживачів у всьому народногосподарському комплексі.

Насосні установки (промислового і міського водопостачання, шахтного і кар'єрного водовідливу) - це споживачі переважно з незмінною швидкістю обертання робочого колеса, що характеризуються великою продуктивністю, тривалим режимом роботи, обмеженим діапазоном реґулювання швидкості. Насоси належать до класу механізмів, що працюють на загальну гідравлічну мережу з протитиском [11, 16].

На сучасних НУ найбільше поширення одержали лопатеві насоси: відцентрові й осьові. Відцентрові насоси можуть бути як одноступінчасті (з одним робочим колесом), так і багатоступінчасті (з декількома колісами). Конструктивно залежно від розташування вала вони підрозділяються на горизонтальні й вертикальні насоси. Відцентрові насоси перед пуском заливаються рідиною.

Як незалежний змінний параметр при побудові робочих характеристик турбомеханізму беруть подачу насоса, тому що вона безпосередньо пов'язана з витратою рідкого середовища в системі трубопроводів насосної установки. Зміна інших гідравлічних параметрів насоса залежить від зміни подачі. Таким чином, до характеристик насоса належать залежності напору Н, потужності Р, коефіцієнта корисної дії від подачі насоса при визначеній частоті обертання робочого колеса діаметром .

У ЕП насосів застосовують двигуни потужністю від одиниць кВт до декількох МВт. У більшості випадків це електропривод змінного струму – асинхронні та синхронні двигуни.

Вибір системи ЕП визначається в першу чергу потрібністю реґулювання подачі установки. Реґулювання може бути як незначним, так і глибоким. Кожний з методів характеризується своїми технологічними можливостями та енергетичними показниками. Найбільш енергетично раціональним є реґулювання параметрів частотою обертання електродвигуна насоса. У зв’язку з тим, що в паспорті наводять характеристики при номінальній частоті обертання, для аналізу зміни режиму роботи насоса на гідромережу необхідно мати характеристики турбомеханізмів при змінній частоті обертання.

Реальні напірно-витратні та енергетичні характеристики насосів з достатнім ступенем точності можна описати за допомогою апроксимованих аналітичних залежностей [11].

Характеристику насоса з вираженим максимумом описують тричленом другого ступеня:

.

(2.1)

Якщо характеристика насоса полога, то вираз для напірної характеристики має вигляд квадратичної параболи:

.

(2.2)

Потужність, підведена до вала відцентрової машини, дорівнює:

,

(2.3)

де у виразах (2.1)-(2.3) - відносна швидкість обертання робочого колеса насоса;

- номінальна швидкість обертання насоса;

- коефіцієнти апроксимації, які залежать від конструктивних особливостей турбомеханізму й зумовлені паспортними характеристиками насосів.

Корисна потужність турбомеханізму дорівнює:

,

(2.4)

де - щільність рідини, кг/м³;

- подача насоса, м³/с;

- напір насоса, м;

- прискорення вільного падіння, м/с².

З урахуванням (2.1) корисна потужність насоса буде:

.

(2.5)

Коефіцієнт корисної дії турбомеханізму дорівнює відношенню корисної потужності до підведеної з боку вала турбомеханізму , має вигляд:

.

(2.6)

Для нереґульованого за швидкістю аґреґату (при ):

.

(2.7)

Для одержання характеристик конкретних турбомеханізмів, описаних з деяким наближенням виразами (2.1)-(2.3), (2.6), коефіцієнти апроксимації визначаються за паспортними характеристиками цих машин за трьома точками для :

• , , ;

• , , ;

• , , ,

де - напір, що розвивається насосом при нульовій подачі;

- потужність неробочого ходу, що витрачається на покриття втрат потужності, які зумовлені циркуляційними потоками в робочому колесі насоса, дисковим тертям в ущільненнях і підшипниках машини.

За відомими робочими параметрами турбомашини система рівнянь, що описує характеристики насоса:

.

(2.8)

Розв’язання системи (2.8) дозволило визначити коефіцієнти апроксимації напірно-витратної характеристики насоса:

; ; .

(2.9)

Аналогічним чином складається система рівнянь, що описує характеристики насоса:

.

(2.10)

Розв’язання системи (2.10) дозволило визначити коефіцієнти апроксимації енергетичної характеристики насоса:

; ; .

(2.11)

Реальні експлуатаційні показники турбомашини можуть бути отримані тільки при спільному аналізі характеристик насоса і мережі, на яку він працює (рис.2.1).

Напір, створюваний насосом, складається з двох складових: статичного напору , що йде на підйом рідини на визначену висоту (геодезичний напір), і динамічного напору, необхідного для подолання гідродинамічного опору мережі (рис. 2.1).

Характеристика трубопроводу (мережі) визначається рівнянням [3]:

,

(2.12)

де - гідродинамічний опір мережі, що залежить від довжини мережі, величини поперечного перерізу трубопроводу, жорсткості стінок і наявності місцевих опорів (колін, зворотних клапанів, засувок), [с²/м⁵].

За відсутності протитиску рівняння характеристики мережі має вигляд:

.

(2.13)

Таким чином, характеристика трубопроводу може бути зображена сімейством парабол, крутість гілки якої залежить від величини опору мережі . Точка перетину А характеристики турбомеханізму з характеристикою мережі визначає режим роботи насоса, тобто ті значення , і , з якими буде працювати установка (рис. 2.1).

Роботу одиночного насоса на гідравлічну мережу з протитиском можна описати системою рівнянь виду:

.

(2.14)

Розв’язання системи (2.14) дозволило одержати залежність продуктивності насоса від зміни швидкості його обертання:

.

(2.15)

Підставивши рівняння (2.15) до виразу (2.3), одержимо залежність потужності, споживаної насосом, від зміни частоти обертання робочого колеса турбомеханізму:

.

(2.16)

З урахуванням (2.15) залежність корисної потужності насоса від зміни швидкості його обертання має вигляд:

,

(2.17)

де .

Підставивши вирази (2.16), (2.17) до (2.6) і виконавши ряд перетворень, одержимо залежність ККД турбомеханізму при змінній швидкості обертання насоса і різних параметрів мережі, на яку цей насос працює:

.

(2.18)