PRAK
.pdf21
ДОДАТКИ
22
Додаток 1
Приклад числових розрахунків до виконання завдання практичної роботи №1
Завдання:вибрати виконавчий двигун слідкуючої системи, якщо задані:
-момент статичного навантаження Мст=1500Нм;
-момент інерції навантаження Ін=22 кг·м2;
- потрібна швидкість обертання Wн =1, 7 с-1
-потрібне прискорення навантаження eн = 2,1 с-1 ;
-ККД редуктора h = 0,8
Розв 'язок
Для вибору виконавчого двигуна використовуємо наступну методику:
1. Визначаємо потрібну потужність двигуна:
2 |
( |
М |
ст |
+ І |
e |
н ) |
W |
н |
|
2(1500 |
+ |
|
5257, 0 |
|
||
Р = |
|
|
н |
|
|
= |
|
22 2,1) 1, 7 |
= |
= 6, 74кВт |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
етр |
|
|
975h |
|
|
|
|
975 0,8 |
780 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
У відповідності з одержаною потужністю вибираємо двигун ДИ-23
Рном=9,6кВт; nном=6000 об/хв; Ід=0,0212кГ*м2; Ідном=50А
М ном =15, 28Н × м; М пуск =1700Н × м
2 .Визначаємо оптимальне передаточне відношення редуктора:
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
= |
|
Мст + Ін eн |
= |
|
1500 + 22 ×2,1 |
=186 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
опт |
|
|
|
|
Ід ×eн |
0, 0212 ×2,1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3. |
Визначаємо номінальну кутову швидкість двигуна ДИ-23: |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wд.ном |
= |
phд.ном |
= |
3,14 ×6000 |
= 628c-1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
||
4. |
Визначаємо приведений до вісі двигуна момент інерції редуктора( приблизно) |
||||||||||||||||||||||||||
І p¢ = (0, 05...0, 2)Ід |
= 0,12 × Ід 0,12 ×0, 0212 = 0, 0025кг × м2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
5. |
Визначаємо |
|
потрібний |
|
момент |
|
обертання |
|
двигуна для забезпеч |
||||||||||||||||||
|
заданого режиму роботи електродвигуна: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
М |
|
= |
М ст |
+ (І |
|
+ І ¢ + |
|
Ін |
)e |
|
і |
|
= |
|
1500 |
|
+ (0, 0212 + 0,0025 + |
|
22 |
) ×2,1×186 =19, 65Н × м |
|||||||
|
|
|
і2 |
|
|
|
186 ×0,8 |
1862 ×0,8 |
|||||||||||||||||||
|
птр |
|
і ×h |
д |
р |
|
×h |
н. опт |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
опт |
|
|
опт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
23
6. Виконаємо перевірку вибраного двигуна.Необхідно виконання трьох умов: 6.1. Перевірка ВД за моментом обертання.
|
М ст |
< М д .н о м ; |
|
|
1) іо п тh |
|
|||
|
|
|
||
|
М ст |
= |
1 5 0 0 |
= 1 0, 0 8 < М н о м = 1 5, 2 8 . |
|
іо п тh |
|
||
|
1 8 6 × 0, 8 |
|
||
Перша умова перевірки ВД за моментом обертання виконується.
|
М птр |
£ lм , |
lм = 2, |
|
|
|||
2) |
М ном |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
М птр |
|
19, 65 |
|
|
|
|||
|
= |
=1, 29 |
£ lм |
= 2. |
||||
|
|
|
|
|
||||
|
М ном |
15, 28 |
||||||
|
|
|
|
|
||||
Друга умова перевірки ВД за моментом перевантаження виконується.
Мпуск > М cт
3)мпуск = 1700Н × м > М ст = 1500Н × м
Третя умова перевірки ВД за моментом пуску виконується.
6.2.Перевірка ВД за швидкістю обертання. Необхідно виконання умови:
|
W мах |
= |
і |
×W |
н. |
< lW |
= (1, 2 ¸1, 3),( для високомоментних двигунів lW = 2...2,5 ) |
|
|
|
|
опт |
|
||||
|
W ном |
W ном |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
де W мах і |
Wном - максимальна і номінальна швидкість обертання двигуна; |
|||||||
lW - коефіцієнт допустимого короткочасного збільшення швидкості обертання
ВД понад номінальну.
і ×Wм |
= |
|
186 ×1, 7 |
= 0, 5 < l |
=1, 2 |
|
|
||||
Wном |
|
628 |
W |
||
|
|
|
|||
Умова перевірки ВД за швидкістю виконується.
Висновок: двигун ДИ - 23 підходить для заданої системи, так як він має достатню потужність і задовольняє умови перевірки за моментом і за швидкістю.
24
Додаток 2 Приклад числових розрахунків до
виконання завдання практичної роботи № 2
Завдання:вибрати виконавчий двигун слідкуючої системи, якщо задані:
-статичний момент навантаження Мст =2200 Нм;
-максимальний кут повороту керованого об'єкту qем =1100 ;
-момент інерції навантаження Ін =3800 кг·м2;
-період еквівалентного синусоїдного циклу Т е =10 с;
-ККД редуктора h = 0,9.
Розв'язок
6. Обчислюємо вихідну координатуqmaх в радіанах.
Положення керованого об'єкту в будь-який момент визначається виразом:
q (t)=110 ×Sinwt; qmax =1100 =1,92 рад
w = 2p = 6,28 = 0,628 с-1 Те 10
2. Знаходимо швидкість і прискорення робочого циклу:
|
wн |
=qтах ×w =1,92 ×0, 628 =1, 21с-1 |
||||||||||||||||||||||
|
eн =qтах ×w2 =1, 92 ×0, 6282 = 0, 76с-2 |
|||||||||||||||||||||||
|
eекв |
= |
e |
н |
|
= |
0, |
76 |
= 0,535с2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Обчислюємо коефіцієнти: |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
é |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ù |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
М н2 |
|
|
|
|
|
||||||||
l = |
2 |
×e |
екв |
ê |
|
|
І |
e |
екв |
+ |
|
|
+ І |
н |
×e |
екв |
ú = |
|||||||
|
h2 |
|||||||||||||||||||||||
екв |
|
|
|
ê |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
é |
(380 ×10-4 )2 ×0,5352 + |
220 |
2 |
+ 380 ×10-4 ×0,535 |
= 2 ×0,535 ê |
|
|||
|
|
|||
ê |
0, 92 |
|
||
ë |
|
|
|
|
|
|
4 Ін2 |
æ |
М |
н |
ö2 |
=1, 214 (380 ×10-4 )2 |
æ |
220 |
ö2 |
bекв |
= wн |
ç |
|
÷ |
+ ç |
|
÷ |
|||
|
|
0,9 ×0,535 |
||||||||
|
|
|
èh ×eекв ø |
|
è |
ø |
||||
ù
ú =16,1[кГм]1/ 2 c-1
ú
û
= 25,8[кГм]1/ 2 ×c-1
4. Знаходимо з [2], що одержаним розрахунковим даним більш за все відповідає двигун МИ51, який має параметри:
25
UН =220В; РН =5кВт; n =2500об/ хв; Мдн =1,94кг×м2; Мпуск =2452 Н ×м;Ід =127×10-4 кг×с2.
5. Визначаємо номінальну кутову швидкість двигуна:
W = p ×n = 3.14 ×2500 = 262c-1
н30 30
6.Знаходимо передаточне число редуктора:
і= lW × Wн = 1, 2 × 262 = 260 wн 1, 21
7. Обчислюємо еквівалентний момент:
|
|
|
|
æ |
М |
н |
ö2 æ |
|
|
|
І |
н |
ö2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
M екв |
= |
ç |
|
|
÷ |
ç |
Ід |
+ |
|
|
|
|
÷ |
і2 ×e 2 = |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
і |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
èh ×і |
ø |
è |
|
|
|
×h ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
æ |
|
220 |
|
ö2 |
|
æ |
|
|
|
|
|
-4 |
|
|
380 ×10-4 |
ö2 |
2 |
|
2 |
= 0,94кГ × м |
||||||
ç |
|
|
|
|
÷ |
+ |
ç127 ×10 |
|
+ |
|
|
|
÷ |
260 |
|
×0, 535 |
|
|||||||||
0,9 ×260 |
|
260 |
2 |
×0,9 |
|
|
||||||||||||||||||||
è |
ø |
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
||||||||
Оскільки М екв < М н |
то вибраний двигун відповідає поставленим вимогам. |
||||||||||||||
8. Перевіряємо вибраний двигун за умовами пуску: |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
М пуск |
= 2452Н × м > M ст |
= 2200Н × м |
|
||||||
Виконання цієї нерівності говорить про, щоте за умовами пуску двигун |
|||||||||||||||
вибраний правильно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
9. Перевіряємо двигун за перевантаженням. |
|
|
|
|
|||||||||||
Обчислюємо потрібний момент: |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
М |
æ |
І |
ö |
|
220 |
|
|
æ |
380 ×10-4 |
ö |
|
|||
М пер = |
н |
+ |
ç Ід + |
н |
÷×wн |
×і = |
|
|
|
|
+ ç127 ×10-4 + |
|
|
÷×1, 21×260 |
= 3, 99кг × м |
2 |
2 |
0,9 × |
260 |
2 |
|
0, 9 ×260 |
2 |
||||||||
|
і h |
è |
і h ø |
|
|
|
è |
|
ø |
|
|||||
Визначаємо коефіцієнт перевантаження двигуна за моментом:
l = М птр = 3,99 = 2 ,06 М д . н . 1,94
Оскільки допустиме значення l £ 10 , то двигун вибраний правильно.
26
Додаток 3 Приклад числових розрахунків до
виконання завдання практичної роботи № 3
Завдання: розрахувати регулюючий орган, якщо задані:
-тиск на вході в трубопровідну сітку, Рп =3кгс/см2;
-тиск на виході з трубопровідної сітки, Рк =1 кгс/см2;
-межі регулювання об’ємної витрати рідиниQmax =30, Qmin =5м3/год, які повинен забезпечити шуканий регулюючий орган (РО),
-температура матеріального потоку -Т1 =800С .
-довжина відрізку трубопроводу, l1 = 2.5, l2 = 10, м;
-різниця висот розташування входу трубопровідної сітки відносно осі РО, hп= 0,5м;
-різниця висот розташування виходу трубопровідної сітки відносно осі РО hк = 3, м
Розрахунок:
1.Знаходимо для даної речовини:
·для рідини – густину при температурі транспортування r=1,02 (г/см3)
·кінематичну в’язкість n = 0,55(см2/с);
2.Задаємось допустимою швидкістю речовини в трубопроводі для рідин w = 2 м/с; 3.Визначаємо орієнтовний діаметр трубопроводу:
DТ = |
353 ×Q |
max = |
353 * 30 |
= 73мм. |
(7.2.1) |
[w] |
2 |
отримане значення округлюємо до найближчого більшого стандартного значення:
DT = 80 мм.
4.Визначити приведені коефіцієнти гідравлічного опоруділянок трубопроводу до
РО - xп і після РО - |
|
xк по формулі: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
1 |
é |
|
|
× |
|
Mi |
ù |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
= å |
ê103 |
× К 0 × li |
li + åjijú |
(7.2.2) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
D |
ë |
|
|
|
DТі |
j=1 |
û |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ті |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
|
|
|
ú |
|
|||
x |
|
1 |
|
é |
3 |
|
2.5 |
× 0.052 |
|
ù |
|
|
3 |
|
|
10 × 0.052 |
|
|
-7 |
||
= |
|
|
(ê10 |
|
×1.25 × |
|
|
+ 0.1ú |
+ (10 |
|
×1.25 × |
|
|
|
+ 0.1 + 0.15)) = 2.6 *10 |
|
|||||
80 |
4 |
|
|
80 |
|
80 |
|
||||||||||||||
|
|
|
ë |
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
де i - номер ділянки трубопровідної сітки з умовним діаметром Dті;
N = 2 – кількість ділянок трубопровідної сітки;
27
Dті= 80 – умовний діаметр і-ої ділянки, в мм;
К0 = 1,25 – корекційний коефіцієнт на зварні стики і фланці;
li – довжина відрізку трубопроводу і-ої ділянки, l1 = 2.5, l2 = 10 в м; l = 0.052 – коефіцієнт тертя стінки;
j – коефіцієнт j–го місцевого опору і-ої ділянки. Для прямолінійної ділянки j = 0,1,
для коліна під кутом 900 j = 0,15
5.Визначаємо число Re за формулою :
Re = |
3530 ×Q |
= |
3530 * 30 |
= 2406 |
(7.2.3) |
DТ ×n t |
|
||||
|
80 * 0.55 |
|
|
||
Коефіцієнт тертя визначаємо за формулою при ламінарному режимі (Re < 2406)
l = |
64 |
= |
64 |
= 0.027 ; |
(7.2.4) |
|
2406 |
||||
|
Re |
|
|
||
6. Перевіряємо, чи не виходить дійсна швидкість потоку в трубопроводі за межі допустимого.
Дійсна швидкість потоку в трубопроводі визначається при максимальній витраті,
згідно формули для рідин
W = |
353 |
× Q max |
|
= |
|
353 |
* 30 |
= 1 .65 м |
/ с . |
|
2 |
80 2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
D у |
|
|
|
|
|
|
||
Обмеження швидкості |
потоку |
|
на |
вході : РО5 м/с – для |
|||||
швидкість не перевищує гранично-допустимої. |
|
||||||||
7.Визначаємо тиски на вході |
р1 |
|
і |
виході 2р РО, перепади |
|||||
трубопроводі Dрт при максимальній витраті, кгс/см2 : |
|
||||||||
для рідин: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7.2.5)
рідин, отже реальна
тисків на РОDрро і
p |
= р |
- 638×Q2 |
× r ×x |
= 3.077 - 638* 302 ×1.02 × 2.6 ×10-7 |
= 2.93, |
||
|
1 |
|
1пр |
max |
|
п |
|
|
|
|
|
p1пр = рп ± 0,1× hп × r = 3 + 0.1×0.5 ×1.02 = 3.077 , |
|
||
де hп = 0,5 – різниця |
висот розташування входу трубопровідної сітки відносно осі |
||||||
РО, м |
|
|
|
|
|
|
|
p |
= р |
2пр |
+ 638×Q2 |
× r ×x |
= 0.69 + 638* 302 ×1.02 × 2.6 ×10-7 |
= 0.843 , |
|
|
2 |
|
max |
|
к |
|
|
28
p2пр = рk ± 0,1× hп × r = 1 - 0.1×3 ×1.02 = 0.69 ,
де hк = 3 – різниця висот розташування виходу трубопровідної сітки відносно осі РО, м
Dрро = р1 – р2 = 2,93 – 0,843 = 2,087,
Dрт = р1пр – (р2пр + Dрро) = 3,077 – (0,69 + 2,087) = 0,3 ,
8. Обраховують максимальну розрахункову пропускну здатністьKu max : для
рідини
KV max =Qmax × |
r |
= 30× 1.02 = 26.34м3 / год |
(7.2.6) |
|
D pро |
2.087 |
|
За значенням максимальної пропускної здатності вибираємоклапан регулюючий двосідловий з чавуну типу25ч30нжМ з умовною пропускною здатністю Kuy =30
м3/год, будова якого показана на рисунку 7.1
Рисунок 3. Двосідловий дросельний регулюючий орган
9.Вибір типорозміру РО: |
|
|
|
9.1. Визначаємо максимальну пропускну здатність Ku max . |
|
|
|
9.2. Вибираємо РО типу: клапан регулюючий |
двосідловий |
з умовно |
|
пропускною здатністю Kuy =30, найближчою більшою |
стосовно |
отриманого |
|
значення Ku max , помноженому на коефіцієнт запасу h: |
Kuy |
> Ku m axh . |
|
Коефіцієнт запасу h приймаємо 1.1. |
|
|
|
29
Умовний прохід РО Dy , мм, вибирається таким, щоб виконувалася умова:
0.25D< Dy <D. Dy = 60 мм.
9.3 Перевіряємо вплив в’язкості рідини на пропускну здатність обраного РО в такий спосіб:
9.3.1. Визначаємо число Rey , віднесене до умовного проходу попередньо вибраного РО.
9.3.2.Так як Re y >2320, застосовуємо РО з умовною пропускною здатністю Kuy =30
м3/год, з наступною перевіркою на можливість виникнення кавітації згідно п.9.4. 9.3.3.Проводимо перевірку РО на критичні умови експлуатації:
9.4.3.Для потоку рідини перевіряють РО на можливість виникнення кавітації: Визначають коефіцієнт опору РО
0,00254 |
× Fy2 |
|
|
0.00254 × 2826 |
2 |
|
|
||||||
z y = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 22.53 |
(7.2.8) |
|
|
2 |
|
|
|
30 |
2 |
|
|
|||||
|
|
Kuy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fy |
|
pDy2 |
|
3.14*602 |
= 2826 , мм2 . |
|
|||||
де |
= |
|
|
= |
|
|
|
||||||
|
|
4 |
|
|
|||||||||
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рисунок 4. Залежність коефіцієнтів кавітації Kc і Kc max від коефіцієнта гідравлічногоопору z : 1 - Kc для двосидельних виконавчих механізмів і односидельних (подача рідини на затвор);
2 - Kc і Kc max для односидельних (подача рідини під затвор);
3 - Kc max для двосидельних виконавчих механізмів і односидельних (подача рідини на затвор)
Згідно |
рис. 1 знаходимо |
коефіцієнт |
кавітації Kc =0,4, потім розраховуємо |
||||||
максимально припустимий перепад тисків |
|
|
|
|
|||||
|
|
DP |
= K (P -P |
) =0.55*(2.93-0.065) =1,146 |
|
|
|||
|
|
кав |
c 1 |
н1 |
|
|
|
|
|
Де P |
=0,065абсолютний тиск насиченої пари рідини при температуріt |
1 |
=800С, |
||||||
н1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кгс/см2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За умовою необхідно щоб DP > DP |
po |
, але в нашому випадку ця умова не |
|||||||
|
|
|
|
кав |
|
|
|
||
виконується, |
тому РО |
не буде |
працювати |
в кавітаційному режимі, отже потрібно |
|||||
30
перерахувати значення коефіцієнтаКvкавах За графіком(рис. 1) знаходимо
критичний коефіцієнт Kc max =0,55 і розраховуємо критичний перепад тисків у РО
DP |
=K |
(P -Р )=0,55×(2,93-0,065)=1,58кгс/ см2 |
|||
кавmax |
cmax 1 |
н1 |
|
|
|
який підставляємо в |
|
|
|
|
|
|
KVкавax = Qmax × |
r |
= 30 × 1,02 |
= 24.1 |
|
|
|
|
D pкав max |
1,58 |
|
Так як hKкав < Kuy , 1,1*26<30, то обраний регулюючий орган забезпечує пропуск
заданої витрати Qmax в кавітаційному режимі. Вибір можна вважати завершеним.