Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
КОЗ 6.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
21.11.2018
Размер:
2.3 Mб
Скачать

Комплексная общенаучная задача 4.

4.1 Производственно-техническая ситуация.

В процессе эксплуатации сепаратора молока выяснилось, что он очень долго запускается, что приводит к перегреву электродвигателя. Потребовалось исследовать процесс разгона сепаратора. Для этого было составлено следующее условие.

Электродвигатель приводит во вращение сепаратор. Момент инерции сепаратора равен . Электродвигатель развивает вращающий момент, который является функцией угловой скорости: (, , ). Момент сопротивления рабочей машины (сепаратора) не является функцией скорости (, ) и есть величина постоянная.

4.2 Алгоритм разрешения производственно-технической ситуации.

Приводим последовательность Ваших рассуждений и действий по разрешению производственно – технической ситуации.

Прежде всего Вы составили себе алгоритм разрешения производственно-технической ситуации:

  1. Показать графически зависимость и .

  2. Составить дифференциальное уравнение движения системы при разгоне сепаратора, введя обозначение времени ().

  3. Найти закон изменения скорости после включения электродвигателя в функции времени ().

  4. Составить программу расчета скорости сепаратора в функции времени (на микрокалькуляторе или ЭВМ).

  5. Рассчитать график изменения скорости в функции времени и результаты занести в таблицу.

  6. Построить график . Найти графически постоянную времени разгона сепаратора, сравнить ее с расчетным значением.

  7. Провести анализ процесса разгона сепаратора.

4.3 Разрешение производственно-технической ситуации.

  1. Вы построили графические зависимости и , наведенные на рисунке 1.

  1. Составили дифференциальное уравнение движения системы при разгоне сепаратора:

,

где J – момент инерции системы «электродвигатель – сепаратор», кг.м2;

ω – угловая скорость вращения системы, рад/с;

МС – момент сопротивления сепаратора, Н.м;

М – момент, развиваемый электродвигателем, Н.м;

t – текущее время, с.

  1. Подставили выражения моментов в дифференциальное уравнение:

,

где Мп – пусковой момент электродвигателя, Н.м;

ωн – номинальная угловая скорость вращения системы, рад/с.

После преобразования получили:

Ввели условное обозначение:

,

Назвали Т постоянной времени системы, единицей является секунда.

Решили полученное дифференциальное уравнение, для чего составили характеристическое уравнение:

откуда нашли корень:

угловая скорость вращения системы будет содержать свободную и принужденную составляющую, то есть

Свободная составляющая определяется корнем характеристического уравнения и запишется следующим образом:

где А – постоянная интегрирования.

Принужденная составляющая равна номинальной угловой скорости, то есть

Тогда общее решение дифференциального уравнения записали следующим образом

Нашли постоянную интегрирования из начальных условий:

при .

Тогда ,

откуда .

Подставили значение постоянной интегрирования в общее решение дифференциального уравнения и получили искомый закон изменения скорости вращения системы:

Представили зависимость от графически (рис. 2).

4. Составили алгоритм расчета скорости вращения системы во времени:

  • определить значение постоянной времени цепи:

  • задаться значениями отрезков времени кратными и найти для этих значений ;

  • рассчитать скорость вращения системы в конце каждого очередного отрезка времени, то есть при значениях времени и так далее, используя уравнение

Составили программу расчета скорости вращения системы на микрокалькуляторе или ЭВМ.

5. Рассчитали график скорости вращения системы в функции времени :

Таблица 1.

0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

17,5

20

22,5

25

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1

0,905

0,818

0,741

0,67

0,606

0,549

0,497

0,449

0,407

0,368

0

28,5

54,6

77,7

99

118,2

135,3

150,9

165,3

177,9

189,6

6. Построили график скорости вращения системы (рис. 3).

Определили графическим путем постоянную времени цепи Т. Значение совпало с расчетным значением и равно 25 с.

Как видно из графика, значение постоянной времени системы Т, найденное графическим путем, равно 25 с, что соответствует расчетному значению.