Русский   English 
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат по темі випускної роботи

Зміст

Вступ

В загальному комплексі виробничих процесів вугільних шахт важливе місце займають транспорт і підйом, який робиться підйомними машинами і лебідками.

Головну роль в розвитку промисловості України грає паливно-енергетичний комплекс. Функціонування і розвиток паливно-енергетичного комплексу України значною мірою зумовлюються станом і розвитком вугільної промисловості, яка широко поширена в нашому регіоні.

Шахтні підйомні машини призначені для устаткування шахтних підйомних установок вертикальних і похилих стволів шахт, використовуваних для переміщення підйомних посудин, при підйомі корисних копалини і породи, спуску-підйомі людей, матеріалів, устаткування, ревізії і огляді ствола, навішуванні і зміні підйомних урівноважуючих канатів.

Розрахунок головних кантів таких установок як правило ведеться статичним методом, канат розраховується на розтягування, як однорідний стержень схильний до дії тільки власної ваги і ваги вантажу. Для обліку інших зусиль, окрім статичних, приймають завищений запас міцності, який повинен покривати усі зусилля, що виникають в канатах при підйомі і опусканні вантажу.

1. Стан питання, мета і завдання дослідження

1.1 Стан питання (аналіз публікацій)

Питання динаміки підйомних машин вже довгий час знаходяться в центрі уваги фахівців з динаміки машин. У роботі [1] викладені основи теорії і динаміки шахтного підйому, приведені технічні характеристики і конструктивні особливості елементів підйомних установок, методика їх вибору і розрахунку. У роботі [2] розглянуті еквівалентні схеми і механічні характеристики машин і їх приводів, а також вивчені закони руху машин при різних механічних характеристиках. Робота Флоринського Ф.В. [3], є основою фундаментальних досліджень в області прикладної математики, динаміки машин і механізмів.

Проте деякі питання математичного моделювання підйомних машин, зокрема визначення власних частот і форм коливань в особливих вузлових точках, вимагають подальших досліджень. Робота Флоринського Ф.В. [4], є основою фундаментальних досліджень в області прикладної математики, динаміки машин і механізмів, але особливу популярність здобули його дослідження динамічних зусиль, що виникають в шахтних підйомних канатах. У цій області він є продовжувачем робіт своїх учителів - акад. А.Н. Динника і проф. А.Ш. Локшина.

Створена Ф.В. Флоринським динамічна теорія розрахунку шахтних підйомних канатів до теперішнього часу є науковою основою подальших робіт в цій області. Питаннями вивчення динаміки підйомних машин з шківами тертя, займалися проф. д.т.н. Дворников В.И. [5], Найденко И.С.[6], Сиротин С.С [7].

1.2 Актуальність теми

Питанням вдосконалення підйомних установок і розробки теорії копальневого підйому приділялася первинна увага упродовж усієї історії розвитку видобутку корисних копалин підземним способом. Проте, незважаючи на довгу і багату історію розвитку теми, практика проектування і експлуатації підйомних установок показує, що технічні можливості вибраного устаткування часто залишаються недовикористаними, а розміри і вага устаткування завищеними.

Тому актуальним залишається завдання вдосконалення методів розрахунку і проектування динамічних режимів шахтних підйомних установок з метою забезпечення раціональних технічних характеристик. Побудова математичних моделей роботи двокінцевої підйомної установки дозволить надалі детальніше вивчити роботу її окремих вузлів для вибору їх оптимальних характеристик.

Що у свою чергу дозволити підвищити безпеку підйомної установки, а це особливо важливо при розгляді пасажирських установок, оптимізувати швидкісні характеристики ШПУ, а також вивчити знос устаткування від динамічних зусиль для подальшого усунення наявних проблем.

Виходячи з цього можна сказати, що детальне вивчення динаміки ШПУ дозволити отримати необхідні дані для поліпшення характеристик усієї установки.

Мета і завдання

Метою роботи є розробка математичної моделі динаміки двокінцевої підйомної установки.

Вказана мета може бути реалізована рішенням наступних локальних завдань :

  1. Провести огляд і аналіз літератури.
  2. Досліджувати взаємні переміщення елементів установки при підйомі вантажу.
  3. Проаналізувати схему заміщення установки з подальшим виведенням рівнянь руху.
  4. Розробити методику чисельного визначення значень власних частот коливань.
  5. Привести рівняння переміщень, швидкостей і мас установки до виду елементарних формул.
  6. Записати вираження для визначення величин динамічних навантажень, що виникають в пружних зв'язках, - канатах.

2. Розробка математичної моделі підйомної машини

В шахтних умовах підйом вантажу на деяку висоту часто здійснюється спеціальною установкою, що називається підйомною машиною з канатоведучим шківом тертя (КВШ), в якій тягове зусилля створюється, завдяки силам тертя між канатом і футеруванням канатоведучого шківа (барабана).

Однією з особливостей такої установки є її устаткування спеціальним урівноважуючим канатом, який підвішується знизу до підйомних посудин з масами m1 і m2 для компенсації різниці вагів схилів головних канатів [l1, l2] і [l3, l4].

Анімація складається з 13 кадрів з затримкою 0,2 с між кадрами; затримка до повторного відтворення складає 2 с; кількість циклів відтворення обмежено 20-ма. Розмір анімації 57,6 КБ.

Рисунок 2.1 - Візуалізована схема підйомної установки з шківом тертя шахтної

Далі, з причини схожості двох представлених підйомних установок, розглядатимемо кінематичну схему на рисунку 2.1, з урахуванням того, що перший і другий посудини шахтного підйомника є відповідно кабіною і противагою, якщо йдеться про ліфт. Наявність або відсутність в системі урівноважуючого каната також буде врахована далі.

У рівняннях Лагранжа після необхідних обчислення рівняння руху системи наберуть наступного вигляду:

що в матричній формі може бути записано як

Для загального випадку, коли M і C - симетричні матриці власні вектори Φj і числа ωj системи визначимо як

Було запропоновано використати чисельний метод знаходження частот ω1,2 на ПК, в результаті підстановки типових початкових даних в розроблену програму були отримані наступні графіки власних частот (рис. 2.2) і власних форм коливань (рис. 2.3). Рисунок 2.2 – Власні частоти коливань.

Рисунок 2.3 – Компоненти власних форм коливань. Далі була виконана операція перенормування власних форм коливань (рис. 2.4). Рисунок 2.4 – Перенормированні власні форми.

Рішення матричного рівняння руху елементів системи представимо у вигляді розкладання по власних перенормированним формах:

де скалярні координатні функції від часу можуть бути визначені за допомогою інтеграла Дюамеля :

У зв'язку з однозначним визначенням координатних функцій і постійних інтеграції, обчислення шуканих переміщень лівої кінцевої маси, барабана машини і правої кінцевої маси зводяться до вичислення за елементарними формулами:

Аналогічні вирази мають місце для визначення швидкостей переміщень лівої кінцевої маси, барабана машини і правої кінцевої маси:

Динамічні зусилля в пружних зв'язках - лівому і правому схилі каната на підставі приведених виразів переміщень визначимо з наступних співвідношень

Коротке зведення отриманих результатів і головні висновки

При математичному моделюванні робочих процесів і визначенні власних частот і форм коливань підйомної машини можуть виникати обчислювальні проблеми, пов'язані з тим, що при деяких значеннях висоти підйому усі три компоненти власної форми, соответствующейодной з власних частот, звертаються в нуль. У цій вузловій точці окремі компоненти власних форм терплять розрив першого роду. Для усунення обчислювальних труднощів пропонується так зване перенормування власних форм, суть якого зводиться зміні знаку норми під час переходу через вузол.

Запропонована математична модель і методика чисельного визначення значень власних частот і форм коливань може бути використана для моделювання робочих процесів підйомних машин, ліфтів, вантажопідйомних лебідок з використанням концепції "повільної зміни" параметрів системи.

Важливо! При написанні цього автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2014 р. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.

Список джерел

  1. Шахтный подъем: Научно-техническое издание / Бежок В.Р., Дворников В.И., Манец И.Г., пристром В.А.; Грядущий, В.А. Корсун. — Донецк : ООО "Юго-восток, Лтд", 2007. — 624с.
  2. А.Г. Степанов Динамика машин. — Екатеринбург: УрО РАН, 1999. — 305с.
  3. Флоринский Ф.В. Динамика шахтного подъемного каната. Под ред. Савина Г.Н. М.: Углетехиздат, 1958 г. — 239 с.
  4. Флоринский Ф.В. Динамика шахтного подъема. Под ред. Савина Г.Н. М.: Углетехиздат, 1960 г., Москва — 179 с.
  5. Дворников В.И. Конспект лекций по курсу "динамика строительных" машин. — Макеевка: ДонГАСА, 2001 — 62 с.
  6. Найденко И.С., Белый В.Д. Шахтные многоканатные подъемные установки. Изд. 2, перераб. и доп. — М.: Недра, 1979 — 391 с.
  7. Сиротин С.С. Шахтные подъемные установки. Учеб.пособие. Алчевск: ДГМИ, 1997. — 174 с.
  8. Завозин Л. Ф. Шахтные подъемные установки. Изд. 2-е переработ. И доп. М., «Недра», 1975, — 368 с.
  9. Нестерова П. П. Научные основы рационального проектирования и эксплуатации элементов подъемного оборудования. К.: Н. Думка, 1978 г. — 204 с.
  10. Павловский М.А. Теоретическая механика. Киев "Техника" 2002, — 510 с.
  11. A. Stepanov, A. Koskin. A few words more on the properties of viscoelastic winding ropes. Mine hoisting`96. 8-10 October 1996, Gliwice, Poland. VOL. 2. S. 65-68.