CC BY
32
SUMMARY
Problem statement. Scientists has long given considerable attention to the resistance with the movements of bodies onthe rolls. The results of their research have already become classics, but this topic is still relevant.
Analyzing of the resent research.Coulomb formulated theclassic law of friction bearings. But the physics of the process of rolling resistance was, though not fully disclosed by Hertz in the work «About the contact of elastic bodies». Tabor tried to combine the ideas of Coulomb's theory with the contact deformation of Hertz. Based on their research Tabor proposed dependences of determinations of the coefficients of rolling friction. But these formulas were unsuitable for the calculation of rolling resistance.
Research objective. To determine the rolling resistance of platform for boilers depending on the form rollers and mechanical characteristics of the contacting bodies with using friction coefficients of rolling.
Conclusions. Design scheme: the platform on which the load that rests on rollers cylindrical shape or rollers like balls, which roll on a horizontal surface. For the movement of the platform with the load it is necessary to put power which is the power of resistance.
We got the dependences of the rolling resistance of the rollers' forms and also the geometrical and mechanical characteristics of bodies. We found that the rolling resistance of the corners -balls with the same mechanical and geometrical characteristics on several times greater than the rollers -cylinders. It should be appreciated that increasing the diameters of rollers leads not only to a reduction in the rolling resistance, but also to non-used durabilities of materials. Dependences allow to obtain the rational geometrical parameters of the rollers or rational rolling resistance.
REFERENCES
1. Bondarenko L. M. Analitychni zalezhnosti dlya vyznachennya koefitsiyenta tertya kochennya dlya naybil'sh vzhyvanykh skhem kontaktu / Tekhnika budivnytstva. - 2002. - № 11. - S. 32 - 35.
2. Verbovsky G. G. Teorya mehanyzmov y mashin . - Harkov: Izd - vo Harkov. Un-ta, 1968 -276 s.
3. Meshersky I. V. Sbornyk zadach po teoretycheskoy mehanyke. - M.: Nauka, 1981. - 480 s.
4. Spravochnyk po soprotyvlenyu materyalov / G. V. Pysarenko, A. P. Jakovlev, V. V. Matveev. -K. : Nauk. dumka, 1988. - 736 s.
5. Targ S. M. Kratky kurs teoretycheskoy mehanyky. - M. : Nauka1970. - 480 s.
УДК 621.867.1/.3:6815
РОЗРОБКА I ДОСЛ1ДЖЕННЯ 1М1ТАЦШНО1 МОДЕЛ1 РОБОТИ КОНВЕ6РА
В. О.Ужеловський, к. т. н., доц., С. В.Костюк, маг1стр.
Ключовi слова: стр1чковий конвеер, модель, контроль, регулювання, стр1чка, ¡мтацтна модель
Постановка проблеми. У зв'язку з розвитком автоматизаци виробництва зростае актуальнють системного тдходу до виршення науково-техшчних питань у разi застосування автоматизованих електроприводiв i систем автоматизаци технолопчного процесу в рiзних умовах. Актуальними тенденщями в промисловост е тдвищення продуктивносп пращ, збшьшення довговiчностi елемеипв виробництва, безпека персоналу в умовах шдвищено! продуктивносп пращ [4].
У наш час автоматизовано практично вс об'екти промисловосп. Серед них варто видшити мехашзми безперервного транспорту - конвеерш установки. Вщ безперервно' роботи цих комплекшв залежить робота дшянки або всього шдприемства в цшому. Сучасш засоби автоматизаци мають сприяти оптимiзащi ироцешв пуску й зупинки конвеерiв, зниженню енергоемност i матерiалоемностi, скороченню простоiв через вихщ iз ладу електроустаткування та обрив конвеерно' стрiчки. Крiм того, роль автоматизаци конвеерного транспорту полягае в зниженш трудомюткосп обслуговування, шдвищенш безпеки й зниженш травматизму [4].
Аналiз лiтератури. Питання стрiчкових KOHBeepiB дослiджують вiтчизнянi й зарубiжнi B4eHi: А. О. Спiваковський [5], I. Г. Штокман [7], Л. Г. Шахмейстер [9], В. А. Шубенко, В. М. Цеглярiв, Н. I. Томашевский [8].
Мета статть Дослiдження динамiчних навантажень на конвеерну CTpi4Ky з використанням iмiтащйно! модель Поставлена мета може бути ре^зована шляхом побудови iмiтащйно! моделi системи роботи конвеера, що забезпечуе контролювання та причини прослизання стрiчки, контролювання й регулювання натягу стрiчки, контролювання сходу стрiчки.
Виклад основного матерiалу. Найпоширенiшою програмою, яка дозволяе всебiчно врахувати всi впливи тих чи шших технiчних процесiв, е потужна програма Matlab, яка мiстить пакет Simulink, що дозволяе побудувати iмiтацiйнy модель.
Побудова iмiтащйно! моделi повинна включати всi елементи автоматичного контролю та регулювання, техшчних i динамiчних параметрiв конвеера, а саме датчика маси, зусилля, швидкост руху стрiчки, швидкостi кутового обертання приводного барабана головного двигуна конвеера, натяжного пристрою, редyкторiв, а також конвеерно! стрiчки як об'екта регулювання.
Велике значення для конвеерно! стрiчки мае контроль прослизання i робота натяжного пристрою. Важливо також контролювати досягнення максимальних (критичних значень) конвеерно! стрiчки у разi збiльшення !! натягу, щоб запобэти розриву. Оскiльки прослизання можливе з рiзних причин, найбiльш вiрогiдна з яких - це розтягування стрiчки (у зв'язку з тривалiстю роботи), потрапляння мастила, перевантаження стрiчки, то цьому фактору необидно придiлити особливу увагу шд час розробки модель
Для контролю прослизання в iмiтацiйнiй моделi найчастiше застосовують датчик кутово! швидкостi приводного барабану стрiчки i датчик швидкостi конвеерно! стрiчки, що дае можливють виконувати порiвняння i виявити розходження значень швидкостей мiж ними та здiйснити ввiмкнення в роботу натяжного пристрою. Крiм того, треба проконтролювати допустиме зусилля i не допустити провисання конвеерно! стрiчки. Контроль та регулювання зусилля розтягування конвеерно! стрiчки здiйснюються датчиками зусилля рiзного типу.
Розробка та дослщження iмiтацiйно! моделi роботи конвеера було здшснено iз використанням програми Matlab та !! додатка Simulink. Динамiчнi властивостi елементiв в моделi конвеера вщображеш передаточними фyнкцiями, приведеними в довщниках та лiтератyрних джерелах. Для реальност вiдображення резyльтатiв дослiджень задiянi елементи контролю та регулювання, що сершно виготовляються пiдприемствами та фiрмами i приведенi в довiдниках. Для роботи iмiтацiйно! моделi передбачено також лопчш елементи: AND -лопчне множення (операцiя I), OR лопчне додавання (операцiя АБО), NOT - лопчне заперечення (НЕ). Вихiдним сигналом блоюв е 1, якщо результат обчислення лопчно! операцi! е «1СТИНА» i 0, якщо результат е «НЕПРАВДА».
На рисунку 1 зображена iмiтацiйна модель роботи конвеера, в якш присyтнi такi елементи: Transfer Fcn 1,2,3,4 - передаточнi функци датчикiв кутово! швидкостi конвеерно! стрiчки, датчика кутово! швидкостi привiдного електродвигуна конвеера; електродвигуна виконавчого мехашзму, привщного електродвигуна конвеера; Gain 1,3 - передаточш фyнкцi! датчикiв зусилля i маси; Gain 2,6 нормyючi шдсилювачц Gain 2,6 - передаточнi функци редyкторiв виконавчого механiзмy i конвеера; Operator, Operator 1,2,3,4,5,6,7,8,9 - оператори лопчних операцш; Switch, Switch 1,2,3,4 - блоки подачi сигналiв керування; Constant, Constant 1 - блоки числових значень обмежень i завдання; Step, Step 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 - блоки формування одиничного керуючого сигналу.
Передаточнi функци та динамiчнi параметри елементiв у моделi розрахованi у вiдповiдностi iз рекомендацiями [6] i приведенi нижче для кожного iз елементiв.
В якост датчика зусилля задiяний датчик типу балка. У динамiчномy вщношенш вiн
прийнятий як пiдсилювальна ланка iз передаточною фyнкцiею W 1(p) = —(Р) = kx [6], де
р ( p )
k1 - коефiцiент передач^ визначений за номiнальними значеннями вихщно! та вхiдно!
мА ■ см
величин, (к1 = 0,0005-). За вхщний параметр прийнято зусилля на розрив гумо-
кг
тканинно! стрiчки з прокладками Р(р), а за вихiдний - сила струму 1(р) вихвдного сигналу датчика.
Для контролю маси вантажу на конвеернш с^чщ в моделi задiяний тензометричний датчик маси, який теж прийнятий як тдсилювальна ланка [6] iз передаточною функцiею
Ш2(Р) = н ^Р) = к2 та коефщентом передачi к2 = 0,00056-. За вхщний параметр
тн (р) кг
прийнято номiнальне значення маси вантажу на метр довжини стрiчки тн (за паспортними даними), а за вихщний - номшальне значення сили струму 1(р) вихiдного сигналу датчика ваги. В якосп датчика кутово' швидкосп задiяний тахогенератор ТМГ-30П У3, що описуеться
• - [6] ш, л 1 (Р) к3 . ф.. . 286 мА * с шерцшною ланкою [6] Ш3( р) = —=- iз коефiцiентом передачi к 3 = 2,86- та
—(р) Т3 р +1 рад
постшною часу Т3 = 0,01с .
Для контролю швидкосп руху конвеерно' стрiчки задiяний датчик ИДС-1, прийнятий як
iнерцiйна ланка iз передаточною функцiею : Ш4 (р) = 1 (Р) = ———, де к4 - коефщент
5(р) Т4 Р +1
мА* с
передач^ к4 = 5- i Т4 - постiйна часу, Т4 = 25с. За вхщний параметр датчика прийнято
м
номшальну швидюсть руху стрiчки 5н , а за вихщний - номшальне значення сили струму ушфшованого вихщного сигналу датчика 1(р).
Привiдний асинхронний коротко-замкнутий двигун конвеера АИР132М4 описуеться в
моделi шерцшною ланкою iз передаточною функщею Ш5 (р) = —(Р) =-5—, в якiй
и (р) Т5 Р + 1
прийнято за вхщну величину напругу живлення и (р) , а за вихщну - кутову швидюсть — (р) . Динамiчнi параметри, коефiцiент передачi к 5 i постiйна часу Т 5, розрахованi у вщповщносп
рад
рекомендацiй [1, 6] i мають такi значення, к5 = 0,69-; Т5 = 0,0125с.
с * В
Для автоматично' шдтримки необхщного натягу конвеерно' стрiчки в моделi передбачено натяжний пристрш, що включае виконавчий мехашзм МЭО - 4/100 , до складу якого входить асинхронний двигун змшного струму iз редуктором. Передаточна функщя асинхронного двигуна, як i для привiдного двигуна конвеера, прийнята iнерцiйною ланкою [ 6 ]:
Ш6( р) = —(Р) =-6—, в якш прийнято за вхщну величину напругу керування и (р) , а за
и (Р) Т6 Р + 1
вихщну - кутову швидкiсть — (р). Динамiчнi параметри, коефiцiент передачi к 6 i постiйна часу Т 6, розрахованi у вщповщносп рекомендацш [1, 6] i мають таю значення,
к6 = 4,45*106 ^^; Т6 = 0,0033с. 6 с * В 6
З'еднання привiдного асинхронного коротко-замкнутого двигуна конвеера iз ведучим
барабаном передбачено iз застосування редуктора Ц2У-160. ). У динамiчному вiдношеннi вiн
— (Р)
прийнятий як тдсилювальна ланка iз передаточною функщею: Ш7(р) = ——-= к7, де
— вх (Р)
к 7 - коефiцiент передачi, визначений за номшальними значеннями вихiдноi та вхщно' величин, (к7 =0,06). За вхщний i вихiдний параметри прийнято вхщну та вихщну кутовi швидкостi
—вх —их .
Передаточна функщя об'екта регулювання (стрiчки) в моделi представлена ланкою запiзнення iз передаточною функцiею Ш8( р ) = е ~рт, де т - постiйна часу затзнення, що
визначена iз врахуванням довжини с^чки i швидкостi '' руху, т =50с.
Отриманi передаточнi функцп елементiв системи контролю iз врахуванням 'х взаемод^' у створенiй моделi приведенi на рисунку 1.
Рис. 1. Модель системи контролю прослизання стр1чки конвеера та регулювання и натягу
Модель дозволяе контролювати роботу конвеера, i здшснювати його вщключення при винекнеш неполадок, а також автоматично шдягувати конвеерну стрiчку при виявленi прослизання (рис. 4). Передбачено також вщключення двигуна конвеера при досягненш максимального натягу с^чки (рис. 3).
Рис. 2. Перех!дна характеристика при пуску конвеера г номгнальних параметрах елемент!в системи(якщо не спрацював жодний 7з датчиюв)
Рис. 3. Перех!дна характеристика системи у випадку вгдключення двигуна конвеера при надходженм сигналу в1д датчиюв прослизання конвеерног стр1чки , або гг розтягненш
Рис. 4. nepexidna характеристика системи при включент натяжного пристрою
Висновок. Розроблена iмiтацiйна модель дозволяе виконувати дослiдження динамiчного режиму роботи конвеера, контролювати стан конвеерно1 с^чки, визначати на стадiï проектування можливi зусилля при ввiмкненнi натяжного пристрою, виконувати наладку системи Î3 метою отримання оптимального перехщного процесу .
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB / Учебное пособие - СП6: КОРОНА принт, 2001. - 320 с.
2. Зелечонок Г. Г. Автоматизащя технолопчних процешв и облшу. Вища школа, 1975. -464 с.
3. Клюев А. С. Проектування систем автоматизацп технолопчних процешв. 1990 - 464 с.
4. Нечаев Г. К. Автоматизащя технолопчних процешв на тдприемствах будiвельноï шдустрп. - Кшв : Вища школа., 1979 - 280 с.
5. Сшваковський А. О. Стрiчковi конвеери в прничий промисловосп. Москва: Вища школа, 1982. - 425 с.
6. Танатар А. И. Элементы промышленной автоматики и их динамические свойства. -К. : Вища школа, 1975 - 232 с.
7. Штокман В. Г. Транспорт на прничих тдприемствах. - М. : Недра, 1976. - 552 с.
8. Шубенко В. А., ^nrapÏB В. М., Томашевский Н. I. Установка для експериментального запису статичних i динамiчних характеристик асинхроних машин: Изв.вузiв. Прничий журнал, 1968. - № 1. - 34 с.
9. Шахмейстер Л. Г., Дмитрiев В. Г. Теорiя i розрахунок с^чкових конвейерiв. -2-е видання, перероблено и доповнене - М: Вища школа , 1987. - 336 с.
SUMMARY
Problem statement. In connection with the development of industrial automation increases the relevance of a systematic approach to solving scientific and technical problems in the application of automated electric drives and automation systems of the process under different conditions. Current trends in the industry is to increase the productivity of labor, increase the durability of production, security personnel in high productivity.
Analyzing of the resent research. Questions of belt conveyors involved domestic and foreign scientists Corresponding Member of the USSR A. O. Spivakovskyy [5], I. H. Shtokman [7],
L. H. Shahmeyster [9], V. A. Shubenko, V. M. Tsehlyariv, N. I. Tomashevskyy [8].
Research objective. Research of dynamic loads on the conveyor belt using a simulation model.
Conclusions. In the course of the work was conducted dynamic mode of production line control actions based on device status monitoring tape. In the simulation of gravity on the tape should be paying attention to aperiodychnist transition, it is very important for this system. After pererehulyayuvannya can lead to rupture of a conveyor belt. Thus the tension of the tape will be long until you change the input sensor efforts that will not exceed 55 kg / cm.
REFERENCES
1. German-Galkyn S. G. Kompyuternoe modelyrovanye poluprovodnykovux system v MATLAB / Uchebnoe posobye - SP6: KORONA prynt, 2001. - 320 s.
2. Zelechonok G. G. Avtomatyzaciya texnologichnyx procesiv y obliku. Vyshha shkola, 1975. -464 s.
3. Klyuyev A. S. Proektuvannya system avtomatyzaciyi texnologichnyx procesiv. 1990 - 464 s.
4. Nechayev G. K. Avtomatyzaciya texnologichnyx procesiv na pidpryyemstvax budivelnoyi industriyi. - Kyyiv : Vyshha shkola, 1979 - 280 s.
5. Spivakovskyj A. O. Strichkovi konveyery v girnychyj promyslovosti. Moskva 1982 g, - 425 s.
6. Tanatar A. Y. Эlementu promushlennoj avtomatyky' y yx dynamycheskye svojstva. 1975 -232 s.
7. Shtokman V. G. Transport na girnychyx pidpryyemstvax. 1976 - 552 s.
8. Shubenko V. A., Ceglyariv V. M., Tomashevskyj N. I. Ustanovka dlya eksperymentalnogo zapysu statychnyx i dynamichnyx xarakterystk asynxronyx mashyn. 1968. - 34 s.
9. Shaxmejster L. G., Dmytriyev V. G. Teoriya i rozraxunok strichkovyx konvejyeriv, 1987. -336 s.
УДК 691.32(075.8)
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ С ПРОДУКТАМИ ГИДРАТАЦИИ ЦЕМЕНТА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА БЕТОНА
Д. С. Ионов, м. н. с, асп.
Государственное предприятие «Научно-исследовательский институт строительных конструкций», Киев
Ключевые слова: портландцемент, бетон, полиэтиленгликоль, зола-унос, известь, рентгенофазовый анализ, дериватограмма, удобоукладываемость, прочность
Введение. Нельзя представить современные бетоны без использования новейших разработок в отрасли химических добавок. Достаточно эффективными являются добавки пластифицирующего действия на основе эфиров поликарбоксилатов. По своим технологическим характеристикам они превосходят существующие виды пластификаторов. Но кроме позитивных факторов присутствуют и негативные, например, высокая стоимость. Известно, что множество современных добавок, которые изготавливаются для бетонных смесей и бетонов, содержат полиэтиленгликоль (ПЭГ) [9].
Анализ публикаций. Исследованиям влияния химических добавок на свойства цементного камня и бетона посвящено много работ, но, несмотря на это, целый ряд вопросов по использованию все новых видов химических добавок остается открытым. Это связано с тем, что химическая промышленность и наука не стоят на месте, постоянно изобретая более современные химические модификаторы для бетонов, например, поликарбоксилатные суперпластификаторы.
Создание химических добавок поликарбоксилатной природы позволило ГП НИИСК [4 - 6], КНУСА [7; 10] разработать современные методы бетонирования массивных конструкций. Основой этих методов является применение нового поколения пластифицирующих добавок - суперпластификаторов.
Введение суперпластификаторов является обязательным условием производства высококачественных, высокотехнологичных бетонов (High Performance Concrete, HPC), которые широко описаны в научно-технической литературе [8; 13 - 15].
