Грузовая подвесная канатная дорога

Исходные данные

Трасса пролегает в пересеченной местности по кратчайшему маршруту длиной 3,5 км. Канатная кольцевая дорога оборудована несущим канатом на опорах высотой от 6 до15 м, приводным шкивом и оборотным натяжным шкивом с грузом 10000 Н для тягового каната. Годовая производительность дороги 1,4 млн. тонн угля.

Описание трассы от приводного шкива по ходу движения вагонеток:

1) Длина 1400 м горизонтально

2) 600 м - угол наклона 10⁰

3) 300 м - угол наклона 16⁰

4) 100 м горизонтально

5) 200 м - угол наклона 18⁰

6) 100 м горизонтально

7) 300 м - угол наклона 14⁰

8) 500 м горизонтально

Определяем возможную производительность дороги

(1.54)

где - годовая производительность дороги, =1,4 млн. тонн угля;

- количество рабочих дней дороги в году, =350 дней;

- количество рабочих часов дороги в сутки, = 20 часов;

Дороги такой производительности оборудуются четырехколесными тележками для вагонеток до 2 м³ вместительностью. Принимаем вагонетку емкостью V=2 м³, массой 690 кг, несущий канат без клиновидных проволок по таблице VI.I [15] диаметром 35,5 мм, массой 7 кг/м суммарным разрывным усилием 955 кН и тяговый канат диаметром 24,0 мм, массой 2,11 кг/м, разрывным усилием 250 кН.

Приводной шкив диаметром 2 м, футерован резиной с коэффициентом сцепления с канатом =0,2 с углом охвата ⁰, скорость движения 2,0 м/с, вагонетки при загрузке и разгрузке с несущего каната не сходят, интервал времени между вагонетками t=30 с, насыпная плотность угля =0,85 т/м³.

Расчет усилия натяжения тягового каната ведется с точки хода каната с приводного шкива методом обхода точек по формулам:

(1.55)

(1.56)

где W _х и W _гр – усилие натяжения каната соответственно на холостом и грузовом отрезке трассы, Н;

- ускорение свободного падения, =9,81 м/с²;

G₀ - масса вагонетки, G₀=690 кг;

G – масса угля в вагонетке, G=

v- скорость движения вагонеток, v =2 м/с

t – временной интервал между движущимися вагонетками, t=30 с.

q _к - масса 1 п.м. тягового каната, q _к=2,11 кг;

L- длина участка трассы, м;

- ходовое сопротивление четырехколесной тележки-вагонетки, =0,006 н/м;

- угол наклона трассы, град.;

- знаки на подъем «+» и на спуск «- «

Нарастание или снижение усилия натяжения каната определяется

(1.57)

где - усилие в точке конца участка трассы, Н;

- усилие в точке начала участка трассы, Н;

- усилие натяжения каната в точке с длиной L между точками «n» и «n+1»

Усилие в первой точке определяется из натяжения каната грузом на две ветви каната 10000 Н, т.е. на точку 1 приходится 5000 Н, значит S₁=5000 Н

(1.58)

где - усиление натяжения каната при обходе натяжного обходного шкива, =1,04

Принимаем, что = =5000 Н, = =10789 Н и проверяем тяговый фактор на проскальзывание каната по шкиву по формуле:

(1.59)

 

где - сцепление шкива с канатом, для футерованных деревом =0,18, для футерованных резиной ;

- угол охвата канатом приводного шкива, ⁰

По таблице 6.1 [3] находим, что =

В этом случае канат не будет проскальзывать по приводному шкиву.

Определяем мощность приводного электродвигателя

(1.60)

где - коэффициент запаса мощности,

- коэффициент полезного действия установки,

Принимаем для установки электродвигатель мощностью 20 кВт

Удельный расход электроэнергии составляет

(1.61)

где - мощность электродвигателя, =20кВт;

Q- производительность установки, Q=204 т/ч;

- расстояние перемещения груза,

Расход электроэнергии в денежном выражении

(1.62)

где - стоимость электроэнергии, С_э= 2,33

Проверяем несущий канат на разрывное усилие

(1.63)

где - коэффициент запаса прочности для несущих канатов, =2

- наибольшее натяжение несущего каната вследствие сил трения канатов на башмаках опор и сил сопротивления качению вагонеток, Н;

(1.64)

где определяется по формуле

(1.65)

где - нагрузка от колеса вагонетки, Н;

u- число колес, проходящих по одному месту каната в год.

(1.66)

где x – количество колес на тележке вагонетки, х=4

(1.67)

Заключение:

Выбранное оборудование соответствует условиям эксплуатации, удельный расход электроэнергии составляет 0,028 перевезенного груза, в денежном выражении 0,065

 

Раздел 2.

Методические указания к выполнению лабораторных работ на лабораторном стенде НТЦ-35.00.000 МУ

2.1 Введение.

Стенд НЦ-35.00.000 МУ получен по программе НОТЦ ДВГТУ для проведения лабораторных работ с целью экспериментальных исследований устройств и систем автоматического регулирования процессов перемещения и состояния сыпучих и наливных грузов, изучения физических принципов, схем и устройств, используемых при измерении давления и расхода жидких и сыпучих материалов.

Стенд установлен в аудитории Г-107 и получает питание от электросети напряжением 220В. Стенд должен быть заправлен водой, объёмом 0,25 и заземлён.

На стенде проводятся лабораторные работы группой студентов в количестве 2-3 человек со специфически разделёнными обязанностями. Перед проведением лабораторных работ студенты проходят инструктаж по технике безопасности с росписью в журнале по технике безопасности в аудитории Г-107. Для обеспечения работоспособности стенда и безопасной работы на нём требуется присутствие преподавателя и лаборанта (или мастера производственного обучения). По окончании лабораторной работы стенд обесточивается, вентили и клапаны приводятся в первоначальное положение.

 

 

2.2 Описание стенда.

Стенд состоит из двух подсистем. Одна из них позволяет проводить исследования, связанные с измерением и регулированием температуры. Вторая подсистема предназначена проводить исследования, связанные с измерением расходов материалов, а также измерением и регулированием давления. Стенд позволяет проводить исследования двух типов систем автоматического регулирования: температуры и давления.

Рисунок 2.1-Панель управления и приборы гидросхемы.

 

Первая подсистема включает в себя: 1) муфельную печь с нагревательным элементом, положение которого можно вручную регулировать через отверстие в дверце печи; 2) температурный датчик с выводом на панель с возможностью регулирования температуры и времени; 3) температурный датчик, выведенный на дверцу печи и соединительные провода с панелью регулирования времени и температуры нагревания.

Панель содержит пальцевый индикатор и высвечивающиеся световые показатели времени в секундах и температуры в градусах Цельсия. При достижении установленной температуры датчиком, нагревательный элемент выключается или включается с одновременным включением или остановкой секундомера. Ввиду того, что печь имеет внутренний объём 20,4 дм³, а расстояние между нагревательным элементом и датчиком температуры превышает 3 см воздушного пространства, система имеет инерционность передачи сигнала, что создаёт погрешность измерений, которую необходимо вычислять и оценивать. Устанавливаем: датчик №1-это датчик показывающий свою температуру на круговом термометре на панели, датчик №2-это датчик показывающий свою температуру на пальцевом индикаторе и по нему производится автоматическое регулирование, датчик №3-это датчик на дверце термокамеры, показывающий температуру в центре камеры.

Вторая подсистема состоит из двух бачков для воды: нижнего Б1, неподвижного большой ёмкости с боковым измерителем У уровня воды в баке и верхнего Б2 подвижного ёмкостью 8,3 литра, опирающегося на шток динамометра Для измерения расхода жидкости. бачки связаны между собой трубопроводами с регулировочным клапаном Р, манометром МН, расходомером РА и тремя вентилями В1, В2 и В3.

Для перекачки воды из нижнего бачка в верхний имеется электродвигатель с насосом Н и гидравлическая схема соединения трубопроводов с расстановкой вентилей В1, В2 и В3, регулировочного клапана Р и предохранительного клапана КП, насоса Н, манометра МН, расходомера РА и расположения бочков Б1 и Б2 и динамометра Д, изображённая на рисунке 2.2

 

Рисунок 2.2-Гидравлическая схема стенда.

 

Для работы на стенде используется термокамера и панель регулирования (рисунок 2.3), на которой расположены: тумблер SA1 для включения сети поднятием тумблера вверх и лампочка HL1 зажиганием подтверждающая подачу энергии на стенд, подачи электропитания секундомера SB1; счётная светящаяся рамка с отсчётом времени в секундах, тумблер SA5 включения и отключения термокамеры, тумблер SA4 включения насоса Н в ручном (вверх) или автоматическом (вниз) режимах работы; пальцевый измеритель – регулятор для установки температуры и отсчёта времени в автоматическом регулировании температуры термокамеры и манометр круговой с циферблатом от 0 до 200 Па с ценой давления 2Па.

Рисунок 2.3-Термокамера и панель регулирования.

 

Гидравлическая схема имеет подсветки: HL4 (указатель подачи энергии на схему), HL3 включения насоса, HL2 работы схемы в автоматическом режиме при выключенном насосе (при опустошении бака Б2), HL5 сигнализирующий о наполнении бака Б2 и срабатывании динамометром выключателя ВК2. При срабатывании электроуправляемого клапана Р погаснет HL5 и зажигается HL2, сигнализирующая об опорожнении бака Б2.

 

2.3. Порядок проведения лабораторных работ.

Лабораторная работа №1.

Тема: измерение давления и расхода жидкостей и сыпучих материалов.

Цель работы:

1) Изучение физических принципов, схем и устройств, используемых при измерении давления и расхода жидких и сыпучих материалов.

2) Экспериментальное определение давления и расхода материалов.

Часть 1.

Перемещение жидких материалов и сыпучих с помощью воды производится с помощью насосов, землесосов и растворонасосов как жидкости или пульпы. Расход материалов, проходящих через расходомер можно регулировать путём перекрытия вентилями или клапанами сечения потока проходящего по трубам материала. Согласно схеме насос Н перекачивает жидкость под давлением, перемещая её по трубам через вентили и клапан КП с проходом через расходомер Р, возвращая её обратно в бак. Для измерения давления в системе предусмотрен манометр МН, который за счёт давления фиксирует стрелкой на панели разгибание изогнутой трубки манометра под действием давления жидкости.

Часть 2.

Для экспериментального определения давления и расхода материалов необходимы: секундомер, не менее двух участников эксперимента и программа проведения эксперимента. Участники эксперимента уточняют программу эксперимента, в которой распределяют обязанности между участниками, порядок проведения эксперимента и фиксирование показателей приборов.

Приведём пример проведения лабораторной работы.

Цель работы: определение давления и расхода материалов.

Распределение обязанностей: участник №1 проводит включение тумблеров и съём показателей манометра, а также фиксацию величины поворота вентиля; участник №2 проводит записи показателей, которые ему передаёт голосом участник №1. После проведения эксперимента оба участника составляют таблицу и по ней строят график изменения давления в зависимости от поворота вентиля. По графику определяют погрешность: среднюю и максимальную и делают вывод о характере и причине появления погрешностей. Вывод фиксируется в отчёте по лабораторной работе.

Программа действий. Участник №1 включает в сеть (в розетку) вилку стенда. Участник №2 готовит тетрадь и ручку к записи показателей, рисует таблицу изменения поворота вентиля через каждые 90° (0,25 полного оборота) и соответствующие этому ячейки для внесения показателей манометра МН. Изучается расстановка тумблеров и подсветок.

Участник №1 договаривается с участником №2, что будет передавать расход жидкости и давления регулярно через 10с. Для этого участник №1 включает тумблеры SA1(сеть), SA2 и SA3 для работы секундомера. Приоткрывает вентиль В1 полностью, а вентиль В2 до начала работы расходомера и закрывает его на 90° (0,25 полного оборота), клапан КП открывается на максимальное давление. Включение тумблера SA1 (сеть) фиксируется загоранием подсветки HL4. Передаётся показание расходомера участнику №2, затем одновременно левой рукой нажимается кнопка сброса SB1 секундомера, а правой включается насос тумблером SA4 в положение «ручное». Через 10 секунд участник №1 выключает насос и сообщает участнику №2 показания расходомера и манометра. Похожую операцию он проделывает после каждого поворота вентиля В2 на 90° (0,25 оборота вентиля) вплоть до момента, когда и на манометре и на расходомере не будет изменений, т.е. жидкость больше не проходит. Показания, записанные в таблицу, анализируются путём подсчёта расхода жидкости литров в секунду для построения графика.

Таблица 2.1 - Показания приборов.

Доля поворота клапана КП	Расход жидкости W, литр	Время t,с	Расход жидкости Q=W/t, литр/с
0,25	3,5		0,14
0,5	9,5		0,32
0,75	17,5		0,53
	35,5		0,97

1,25

nоб

 

0,75

Y = ax

0,25

0,5

 

0,97

0,53

0,32 . 0.0,32

Q

0,14

Рисунок 2.4 –график расхода жидкости.

По графику строится усреднённая прямая, которая описывается зависимостью

y=ax+b, где y=Q,x=n и определяются величины а и b в данной прямой (а=0,88; b=0).

Производим сравнения прямой и показателей для определения погрешностей по графику.

Q = W / t

Q₁ = 0 / 0 = 0

Q₂ = 3,5 / 25 = 0,14

Q₃ = 9,5 / 30 = 0,32

Q₄= 17,5 / 33 = 0,53

Q₅ = 35,5 / 36 = 0,97

По прямой

=аx+b

= 0

= 0,22

= 0,44

= 0,66

= 0,88

Разница

=Q

=0

=0,08

= 0,12

= 0,13

= -0,09

Max погрешность 0,13

Средняя погрешность = 0,048

Вывод: в ходе проделанной лабораторной работы по определению объёмного расхода из-за конструктивной. особенности клапана поперечное сечение отверстия не точно соответствует углу поворота клапана. С учётом погрешностей мы можем регулировать объёмный расход жидкости.

Лабораторная работа №2.

Тема: «Автоматическое регулирование температурного режима»

Ход работы:

Включаем в сеть стенд НТЦ – 35 вилкой в розетку и тумблером SA1;

На измерителе – регуляторе устанавливаем температуру нагрева (С°)

Устанавливаем точность измерителя при помощи кнопок регулятора;

Делаем первоначальный замер температуры с показателей температуры;

Включаем тумблер SA5 (включается нагревательный элемент в термокамере). Начинается нагрев камеры до заданной температуры.

При этом включается секундомер, при каждом измерении температуры на измерителе – регуляторе на 5°С снимаем показания с секундомера (замеряем, какое время потребовалось для нагревания датчиков на 5°С)

Когда температура на измерителе – регуляторе достигает требуемой, рекомендуется производить замеры времени при каждом повышении (понижении) температуры на 1°С.

При автоматическом включении нагревателя элемента, который продолжает отдавать тепло в камеру, датчик температуры измерителя – регулятора будет регистрировать повышение температуры свыше установленной.

Пример проведения работы:

1) Включаем в сеть стенд НТЦ – 35 тумблером SA1;

2) На измерителе – регуляторе устанавливаем температуру нагрева 75°С;

3) Устанавливаем погрешность измерения равную 0,1°С;

4) Делаем первоначальный замер температуры;

5) Включаем нагревательный элемент в термокамере тумблером SA5;

6) Включаем секундомер и делаем замеры времени нагрева до заданной температуры.

7) Полученные показатели сводим в таблицу.

 

Таблица 2.2 – Показатели датчика температуры и времени на нагрев.

№п/п	(C)	(C)	(C)
				2,46
				3,39
				4,43
				5,39
				6,36
				7,06
				7,39

 

По полученным данным строим график:

Рисунок 2.5 – Графики нагрева камеры

 

 

Таблица 2.3 – Показатели датчика температуры и времени в установившемся режиме.

№п/п	(C)	(C)	(C)
				13.72
				14.56
	72.4			15.33
				15.64
				16.21
				16.9
				17.47
	80.2			18.56
				20.24
				21.32
	74.8			22.34
				23.21
				23.44
				24.99
	79.7			26.49

Рисунок 2.6- Графики зависимости температуры от времени для каждого из датчиков в установившемся режиме.

Для каждого из датчиков строим таблицу погрешностей в установившемся режиме.

 

Таблица 2.4 – Погрешности показаний датчика №2.

№ показания	Показание	Погрешность
А. Показания датчика №2, средняя температура 75˚С
Сумма повышения температуры ∑=13
		-3
		-3
		-3
		-3
		-1
		-1
		-2
		-2
Сумма понижения температуры ∑=-18

Общая сумма ∑=-5, мах погрешность 3, средняя погрешность 0.33˚

 

Таблица 2.5 – Погрешности показаний датчика №1.

 

№ показания	Показание	Погрешность
Б.Показания датчика №1, средняя температура 76.5˚С
		0,5
		2,5
		3,5
		2,5
		0,5
		0,5
		3,5
Сумма повышения температуры ∑=13.5
		1,5
		2,3
	72.5
		3,5
		1,5
		1,5
		3,5
		1,5
Сумма понижения температуры ∑=-20.5

Общая сумма ∑=-7, мах погрешность 4,средняя погрешность 0.46

 

 

Таблица 2.6 – Погрешности показаний датчика №3.

 

№ показания	Показание	Погрешность
В.Показания датчика №3, средняя температура 58˚С
Сумма повышения температуры ∑=13
Сумма понижения температуры ∑=-17

Общая сумма ∑=-4, мах погрешность 3,средняя погрешность 0.26

 

Вывод. Автоматическое регулирование температуры дает расхождение за счёт потери энергии на нагрев внешней среды. Погрешность на третьем датчике наименьшая, в силу удаления от нагревательного элемента. Элемент, температуру которого необходимо регулировать, необходимо располагать именно там, ввиду наименьших погрешностей при регулировании.

⇐ Предыдущая12345

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: