Нажмите на баннер и автоматически будете на моей странице "Вконтакте"

 

 Телефон мобильный;

 8(965)049-25-97(Билайн)

 Электронная почта;

 89650492597@mail.ru

 

 


Решение задачи, контрольных для студентов

Решение задач — это процесс выполнение мыслительных действий, направленный на получение заданной цели.

Процесс решения задачи состоит из:
1)Подготовка данных;
2)Определение способа (метода) решения (если он не задан условием);
3)Нахождение решения задачи.

Если у вас нет времени или задали сложные примеры которые Учитель не смог грамотно объяснить, я смогу вам помочь, срок решения от четырёх дней. Цена определяется после изучения (просмотра) задания.


















Задача На основании приведенных ниже данных определить: 1.Показатели использования материальных ресурсов (материалоемкость продукции, материалоотдачу и удельный вес материальных затрат в себестоимости продукции) 2. Влияние выпуска и материалоемкости продукции на сумму материальных затрат. Вариант 1 Показатели Ед. измерения План Отчет Выпуск товарной продукции без НДС, Тп Тыс. руб. 9200 9420 Полная себестоимость продукции, Сп Тыс. руб. 8100 8200 Материальные затраты, Мз Тыс. руб. 6140 6510 Решение 1. Определим показатели использования материальных ресурсов: - материалоемкость продукции Материалоемкость (Me) характеризует отношение величи¬ны материальных затрат (Мз) к стоимости выпущенной про¬дукции (Тп) и показывает материальные затраты, приходящиеся на каждый рубль выпущенной продукции. Me = Мз/ Тп План: Me =6140/9200=0,67 руб. Отчет: Me =6510/9420=0,69 руб. - материалоотдача продукции Материалоотдача (Мо)- показатель, обратный материалоемкости, характеризует выпуск продукции на 1 руб. потребленных материальных ресурсов. Mо = Тп /Мз План: Mо=9200/6140=1,50 руб. Отчет: Mо =9420/6510=1,47 руб. - удельный вес материальных затрат в себестоимости продукции Удельный вес материальных затрат в себестоимости продукции (Уз) - показатель, характеризующий отношение материальных затрат к полной себестоимости. Уз = Мз/ Сп*100% План: Уз =6140/8100*100%=76 Отчет: Уз =6510/8200*100%=79 сведем полученные данные в таблицу Показатели Ед. измерения План Отчет Абсолютное отклонение Выпуск товарной продукции без НДС, Тп Тыс. руб. 9200 9420 220 Полная себестоимость продукции, Сп Тыс. руб. 8100 8200 100 Материальные затраты, Мз Тыс. руб. 6140 6510 370 Материалоемкость, Me Руб. 0,67 0,69 0,02 Материалоотдача, Мо Руб. 1,50 1,47 -0,03 Удельный вес материальных затрат в себестоимости продукции, Уз % 76 79 3 2. Определим влияние выпуска товарной продукции и материалоемкости продукции на сумму материальных затрат. Для этого преобразуем формулу материалоемкости- Me = Мз/ Тп, отсюда: Мз= Me* Тп. Влияние факторов на изменение суммы материальных затрат проведем с использованием метода абсолютных разниц. Его суть состоит в том, что находится абсолютное отклонение по каждому фактору, затем определяется влияние этого отклонения на изменение обобщающего показателя. Сначала находятся абсолютные отклонения по каждому фактору ( факт-план).Полученные абсолютные отклонения подставляются в общую формулу, и определяются изменения обобщающего показателя за счет каждого фактора В нашем случае формула имеет вид: Мз= Me* Тп., то есть определяем влияние на изменение материальных затрат двух показателей: выпуска товарной продукции и материалоемкости. Для расчетов влияния показатель материалоемкости будем использовать неокругленным. 1. Влияние материалоемкости: ?МзМе=(Меотч-Мебаз) * Тпбаз=(0,6911-0,6674)*9200=218 тыс. руб. 2.Влияние выпуска товарной продукции ?МзТп=(Меотч* (Тпотч -Тпбаз)=0,6911*(9420-9200)=152 тыс. руб. тыс. руб. Проведем проверку, для этого ссумируем полученные результаты: ?Мз =?МзМе +?МзТп =218+152=370 тыс. руб. Полученный результата совпадает с абсолютным отклонением показателя материальных затрат (Мзотч-Мзплан=6510-6440=370 тыс. руб) Таким образом рост показатель материальных затрат в отчетном году за сет роста материалоемкости увеличился на 218тыс. руб., а за счет увеличения выпуска товарной продукции - на 152 тыс. руб.
Читать дальше »

СОДЕРЖАНИЕ 1. Характеристика деятельности ОАО « » основные виды деятельности,  основные показатели состава имущества, капитала и обязательств ОАО по данным бухгалтерской отчетности (валюта баланса),  структура активов (анализ по видам),  расчет величины чистых активов 2. Анализ финансовых результатов деятельности ОАО за 2008-2009 гг. 2.1 Анализ динамики и структуры финансовых результатов выручка,  себестоимость,  анализ статей затрат 2.2 Анализ распределения прибыли ОАО « » дивиденды 3. Анализ финансового состояния ОАО « » 3.1 Анализ показателей финансовой устойчивости….1.1 Показатели оборачиваемости… 3.2 Анализ ликвидности и платежеспособности 3.2.1 Анализ ликвидности… 3.2.2 Анализ структуры и динамики дебиторской задолженности анализ динамики и изменения структуры ДЗ 3.2.3 Анализ динамики и структуры обязательств анализ динамики и изменения структуры КЗ 3.3 Анализ показателей рентабельности… 4. Характеристика инвестиционной деятельности ОАО « » 4.1 Объем и структура капитальных вложений за отчетный год… анализ динамики инвестиционных вложений,  освоение инвестиций по источникам финансирования. денежные средства по источникам финансирования 4.2 Цели и задачи по инвестиционной деятельности на ближайшую перспективу… инвестиционная программа 4.3 Достигнутый эффект от реализованных за последние три года инвестиционных мероприятий… 5. Характеристика системы управлениями рисками в ОАО « » . Список литературы… Приложения…. Список литературы 1. Донцова Л.В., Никифорова Н.А. Анализ финансовой отчетности. М.: «Дело и сервис», 2008. – 368 с. 2. Ефимова О.В. Финансовый анализ. М.: «Бухгалтерский учет», 2002. – 528 с. 3. Кондраков Н.П. Бухгалтерский (финансовый, управленческий) учет. М.: Проспект, 200.7 – 448 с. 4. Любушин Н.П. Экономический анализ. М.: Юнити-Дана, 2007. – 423 с. 5. Паламарчук А.С. Экономика предприятия. М.: Инфра-М, 2010. – 458 с. 6. Савицкая Г.В. Анализ хозяйственной деятельности предприятия. М.: Инфра-М, 2009. – 536 с. 7. Савицкая Г.В. Экономический анализ. М.: Инфра-М, 2011. – 649 с. 8. Скляренко В.К., Прудников В.М. Экономика предприятия. М.: Инфра-М, 2005. – 528 с. 9. Шеремет А.Д. Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятия. М.: Инфра-М, 2009. – 367 с. 10. Шеремет А.Д. Комплексный анализ хозяйственной деятельности. М.: Инфра-М, 2008. – 416 с. 11. Шеремет А.Д. Теория экономического анализа. М.: Инфра-М, 2002. – 333 с. 12. Экономика предприятия / Скляренко В.К., Прудникова В.М. М.: Инфра-М, 2008. – 256 с. 13. Экономика предприятия / Волков О.И., Поздняков В.Я. М.: Инфра-М, 2003. – 331 с.
Читать дальше »

Сдвиг и кручение – два других простых вида нагружения и деформации, при которых в поперечных сечениях стержня отличен от нуля только один внутренний силовой фактор. При сдвиге это одна из поперечных сил, а при кручении – крутящий момент. В обоих случаях, согласно формулам (5.5) и (5.6), в сечениях действуют только касательные напряжения. Рассмотрим сначала картину силового нагружения стержня, приводящую к сдвигу (рис. 34). Пусть две равные, но противоположно направленные силы действуют в поперечных сечениях стержня ad и bc, расстояние между которыми h достаточно мало. Такая картина нагружения возникает, например, при операции резания металлических листов или прутьев. Если увеличивать силу F, то прямые углы элементарного параллелепипеда abcd сначала перекашиваются, а затем происходит срез стержня по некоторому среднему сечению fe. Таким образом, деформация при сдвиге состоит во взаимном смещении близлежащих поперечных сечений относительно друг друга. Величина деформации характеризуется углом сдвига ?, который, согласно (5.2), равен отношению абсолютного сдвига bb? к расстоянию h между сечениями действия внешних сил. Из (5.5) следует, что если касательные напряженияу равномерно распределены в сечении стержня, то их величина равна: ) Так же как при растяжении (сжатии), напряжения и деформации при сдвиге связаны между собой линейной зависимостью: , (5.15) Рисунок 3106 которую называют законом Гука при сдвиге. Коэффициент пропорциональности G является еще одной механической характеристикой конструкционных материалов (наряду с модулем продольной упругости Е и коэффициентом Пуассона ). Он называется модулем сдвига. Его значения для различных материалов содержатся в справочной литературе. Размерность модуля сдвига – Па = Н / м 2. По физическому смыслу он представляет собой напряжение, которое возникло бы в материале, если бы угол сдвига стал равным 1 радиану (это следует из формулы (5.15)). Для сталей значения модуля G достигают величин Па. При кручении перемещения обусловлены поворотом сечений стержня вокруг его оси на некоторый угол. На рис. 35 показан элемент стержня, ограниченный двумя поперечными сечениями с расстоянием между ними dx и цилиндрической поверхностью радиуса r. За счет действия внешнего скручивающего момента сечение 2 повернется относительно сечения 1 на некоторый угол d Это перемещение можно рассматривать как сдвиг сечения 2 на величину bb? (абсолютный сдвиг) и углом сдвига ?. Длину дуги bb? можно выразить как через угол поворота dтак и через угол сдвига: bb? = r d? = ? dx. Здесь величина тангенса угла сдвига заменена его аргументом в силу малости последнего. Отсюда можно выразить угол сдвига:  . Величина  называется относительным углом закручивания. Она характеризует угол поворота сечений стержня, приходящийся на единицу его длины. dx Рисунок 35 r ? x T b c c' 107 Правую часть последнего равенства подставим в закон Гука (5.15). Получим соотношение, связывающее напряжения в материале при кручении с величиной перемещений: = r G Ф (5.16) Однако использовать это соотношение при расчетах невозможно, поскольку не известна связь напряжений и перемещений с величиной крутящего момента. Установим ее. Для этого рассмотрим элементарную площадку dA в сечении. Элементарная сила, обусловленная действием касательных напряжений в пределах площадки dA равна: dA. Как известно из раздела «Статика», момент этой силы относительно центра сечения О может быть получен как произведение величины силы на плечо: r  dA. С учетом соотношения (5.16) элементарный момент касательных напряжений, действующих на площадке dA , определяется выражением: r 2 G Ф dA. Величина полного момента касательных напряжений относительно центра О может быть получена путем интегрирования этого выражения по всему сечению. С другой стороны, согласно (5.6), интегральное действие напряжений в сечении характеризуется величиной соответствующего внутреннего силового фактора. В данном случае это крутящий момент Т. Следовательно, справедливо равенство:  Модуль сдвига и относительный угол закручивания вынесены из под знака интеграла, поскольку они не зависят от положения точки в сечении. Интеграл  p I r 2 dA (5.18) аналогичен интегралам (4.23) – (4.25), рассмотренным в разделе «Динамика». Он носит название полярного момента инерции поперечного сечения стержня и является его геометрической характеристикой. Используя обозначение (5.18), из равенства (5.17) получим следующую формулу для расчета относительного угла закручивания: p 108 Полученное соотношение позволяет количественно оценить перемещения при кручении, если известна зависимость действующего в сечениях крутящего момента от продольной координаты. В самом деле, интегрируя последнее равенство по участку стержня длиной L, получим угол, на который повернется одно крайнее сечение этого участка относительно другого: (5.20) Если крутящий момент и сечение стержня не меняются по его длине, то эта формула упрощается: p x(5.21) Произведение, стоящее в знаменателе, называется жесткостью стержня при кручении. Полученные для углов поворота формулы позволяют сформулировать условие жесткости при кручении. Так же как и условие жесткости при растяжении (5.12), оно состоит в естественном требовании, чтобы максимальные перемещения не превышали допускаемых значений: ) Слева в этом неравенстве стоит угол поворота сечений стержня, приходящийся на единицу его длины. Он максимален там, где действует максимальный по абсолютной величине крутящий момент. В правой части неравенства участвует допускаемое значение этой величины, которое для различных элементов оборудования (роторы центрифуг и сепараторов, валы перемешивающих устройств и т. п.) могут меняться в пределах (0.5 – 3.5) · 10 -2 рад / м. Теперь выведем расчетную формулу для определения напряжений при кручении. Для этого в соотношение (5.16) для касательных напряжений подставим правую часть формулы (5.19). В результате получим: p I (5.23) 109 Из полученной формулы видно, что величина касательных напряжений не одинакова в различных точках сечения. В центре сечения при r = 0 напряжения в материале отсутствуют. По мере удаления от центра напряжения увеличиваются пропорционально расстоянию до него, достигая своих максимальных значений на периферии сечения. Таким образом, наибольшее значение напряжения в данном поперечном сечении равно rmax T / Ip . Величину Wp = Ip / rmax называют полярным моментом сопротивления поперечного сечения (его размерность м3). Она объединяет все геометрические характеристики сечения, влияющие на величину напряжений. При эксплуатации элементов оборудования, работающих на кручение, величина максимальных касательных напряжений не должна превышать допускаемых значений . В этом состоит условие прочности при кручении. В символьной форме оно примет вид: max Допускаемое значение касательного напряжения для различных конструкционных материалов – величина справочная. Для большинства материалов оно примерно равно половине допускаемого нормального напряжения.
Читать дальше »

Рассмотрим два оставшихся простых видов нагружения – чистый изгиб и плоский поперечный изгиб. В случае чистого изгиба единственным отличным от нуля внутренним силовым фактором в поперечном сечении стержня является один из изгибающих моментов. Стержень, работающий на изгиб, принято называть балкой. На рис. 36 показан элемент стержня, испытывающий чистый изгиб. Под действием изгибающих моментов ось балки приобретает кривизну, которая количественно характеризуется локальным значением радиуса кривизны r *). Нетрудно видеть, что на выпуклой стороне балки материал испытывает удлинение, тогда как на вогнутой – сжатие. Следовательно, в центре балки находится слой материала, который не подвергается ни сжатию, ни удлинению. Этот слой называется нейтральным слоем. *) Как известно из математики, радиусом кривизны плоской кривой называется радиус круга кривизны (или соприкасающейся окружности). Величина, обратная радиусу кривизны, носит название кривизны плоской кривой. 110 Оценим величину деформаций при изгибе. Для этого рассмотрим отрезок СD, параллельный оси балки и лежащий на расстоянии у от нейтрального слоя. До нагружения изгибающим моментом длина отрезка СD равнялась длине отрезка АВ на оси балки, которую можно выразить через радиус кривизны оси балки r и угол d После нагружения длина отрезка СD стала равной (rСледовательно, относительное удлинение отрезка СD оценивается величиной:  Отсюда видно, что величина деформации при изгибе увеличивается с расстоянием до нейтрального слоя, меняет знак при переходе через слой и пропорциональна кривизне изогнутой оси балки. Полученное выражение для относительной деформации подставим в закон Гука (5.9). Получим следующую связь напряжений с кривизной оси стержня: Воспользоваться полученными формулами для расчета деформаций и напряжений нельзя, поскольку не известна зависимость кривизны 1/r от величины изгибающего момента. Получим ее. Для этого рассмотрим поперечное сечение балки и действующие в нем напряжения. Выделим малую площадку dA в Рисунок 36 C C1 Нейтральный слой  сечении, находящуюся на расстоянии у от нейтрального слоя. Нормальные напряжения, действующие на этой площадке, создают момент относительно нейтральной оси, которой называется линия пересечения данного сечения с нейтральным слоем. Величина этого элементарного момента, очевидно, равна у. Результирующий момент всех нормальных напряжений, действующих в сечении, может быть получен путем интегрирования элементарного момента по всему сечению. С другой стороны, согласно (5.6), он равен величине изгибающего момента Мz в этом сечении. Следовательно, с учетом (5.26) имеем: 2 Интеграл ) называется моментом инерции поперечного сечения относительно нейтральной оси. Он имеет размерность м4 и является одной из важнейших геометрических характеристик сечения. Используя введенное обозначение из предыдущего равенства получим следующее выражение для кривизны изогнутой оси балки: z) Таким образом, кривизна оси балки пропорциональна величине изгибающего момента в данном поперечном сечении и обратно пропорциональна произведению EIz , которое называется жесткостью стержня при изгибе (аналогично жесткости ЕА при растяжении и жесткости GIp при кручении). Поскольку изгибающий момент может меняться по длине балки, меняется и ее кривизна. Подставив полученное соотношение в формулу (5.26), получим выражение для расчета нормальных напряжений в поперечном сечении: (5.29) Это соотношение носит название формулы Навье. Оно позволяет провести простой анализ распределения напряжений в сечении. На нейтральной оси сечения при у = 0 напряжения равны нулю, малы по 112 абсолютной величине в центре сечения (при малых значениях у) и достигают наибольших значений на периферии сечения. Следствием столь неравномерной картины напряжений послужило то, что на практике широко применяются балки с поперечным сечением специального профиля (двутавра, швеллера, уголка). У таких профилей основное количество металла сосредоточено на периферии сечения (в области больших напряжений), что позволяет значительно снизить металлоемкость конструкций. Формула Навье дает возможность сформулировать условие прочности при чистом изгибе. Как обычно, оно состоит в требовании, чтобы максимальные напряжения не превосходили допускаемых значений. Максимальные напряжения возникнут, очевидно, в том сечении, где действует наибольший изгибающий момент, и в тех точках этого сечения, которые находятся на максимальном удалении от нейтрального слоя. Следовательно, условие прочности имеет вид: [ ] max max max (5.30) Здесь Wz – момент сопротивления сечения относительно нейтральной оси (аналогично Wр при кручении). Иногда при проверке условий прочности приходится учитывать, что при изгибе одна часть материала испытывает растяжение, а другая - сжатие. Для большинства материалов значения допускаемых напряжений при сжатии []сж и растяжении []р различны. В этих случаях условие (5.30) распадается на два: В первом из этих неравенств учтено, что при сжатии напряжения отрицательны. Если при чистом изгибе в поперечных сечениях возникают только нормальные напряжения, то при плоском поперечном изгибе к ним добавляются касательные, обусловленные действием поперечной силы Qy. Величина касательных напряжений также зависит от расстояния до нейтрального слоя балки. Эта зависимость описывается формулой Журавского:  В числителе этой формулы участвует еще одна геометрическая характеристика поперечного сечения балки – статический момент Sz(y) относительно нейтральной оси. Эта характеристика определяется формулой:од интегралом стоит произведение элемента площади dA на расстояние до нейтральной оси, которое можно рассматривать как момент элемента площади относительно оси z (по аналогии с моментом силы). Интегрирование в (5.32) ведется по той части поперечного сечения, которая удалена от нейтральной оси больше, чем на у. Поэтому функция Sz(y) равна нулю при уmax, возрастает с уменьшением расстояния у (из-за увеличения площади интегрирования) и достигает своего наибольшего значения при у = 0. Величина b(y) в (5.32) представляет собой ширину поперечного сечения балки, которая также может меняться по его высоте. Условия прочности при поперечном изгибе в дополнение к (5.30) должны включать и ограничение на величину максимальных касательных напряжений. С учетом сказанного выше о характере изменения статического момента максимальные касательные напряжения возникнут в центре (при у = 0) того сечения, где действует максимальная по абсолютной величине поперечная сила. Следовательно, условие прочности по касательным напряжением будет иметь вид:] – допускаемое касательное напряжение. Таким образом, формулы Навье (5.29) и Журавского (5.31) позволяют оценить величину нормальных и касательных напряжений в любой точке материала балки, подверженной изгибу. При этом формула (5.28) дает возможность рассчитать величину возникающих деформаций. Однако, использовать последнюю формулу для практических расчетов неудобно, поскольку непосредственно измерять кривизну изогнутой оси балки довольно затруднительно. В силу этого при оценке жесткости балок вместо кривизны ее оси используются другие характеристики. На рис. 37 показана балка, нагруженная сосредоточенной силой. Под действием приложенной силы первоначально прямая ось балки искривляется. Перемещения изогнутой оси в произвольном сечении характеризуются прогибом у и углом поворота сечения . Прогиб представляет собой величину смещения центра сечения от своего первоначального положения. Величина  - угол, на который повернулось сечение вокруг нейтральной оси после приложения внешних нагрузок. И прогиб и угол поворота являются функциями 114 продольной координаты: . В каждом сечении обе характеристики перемещений связаны между собой соотношением: ( 5.34) Преобразуем формулу (5.28) так, чтобы вместо кривизны она содержала только что рассмотренные характеристики. Для этого воспользуемся известным из математики выражением для кривизны плоской кривой r . Углы поворота  при эксплуатации химического оборудования по порядку величины не превышают 10-2 рад. Поэтому в знаменателе приведенного выражения вторым слагаемым можно пренебречь. Следовательно, кривизна изогнутой оси балки целиком определяется второй производной от прогиба:  Подставив правую часть этого равенства в (5.28), получим уравнение Рисунок  которое носит название дифференциального уравнения изогнутой оси балки. Для его интегрирования необходимо знать явный вид зависимости изгибающего момента Mz(x) от продольной координаты. Согласно методу мысленных поперечных сечений изгибающий момент в некотором сечении определяется характером и величиной внешних нагрузок. Пусть на балку действует набор сосредоточенных сил  сосредоточенных моментов  и распределенных нагрузок  Будем отсчитывать продольную координату х от крайнего левого сечения. Тогда каждой сосредоточенной силе будет соответствовать координата aFi сечения, к которому она приложена. Аналогично каждому моменту Мi отвечает координата aMi, а каждой распределенной нагрузке – две координаты н  начала и конца участка ее действия. Рассмотрим сечение балки с некоторым фиксированным значением х. Согласно методу поперечных сечений, внутренний изгибающий момент в рассматриваемом сечении должен иметь такую величину, которая уравновесит сумму моментов, обусловленную действием всех внешних нагрузок, приложенных к балке по левую или правую сторону от сечения. Следовательно, момент Mz(x) в сечении равен алгебраической сумме моментов относительно данного сечения тех нагрузок, координата приложения которых меньше значения х: . Выбор знаков каждого слагаемого в этом выражении вытекает из вида дифференциального уравнения изогнутой оси балки (5.36). Согласно этому уравнению знак момента и второй производной от прогиба один и тот же. В свою очередь, как известно из математики, знак второй производной определяет направление кривизны плоской кривой. Следовательно, если некоторая внешняя нагрузка пытается изогнуть балку выпуклостью вверх, то соответствующее слагаемое берется со знаком минус (вторая производная меньше нуля). Если нагрузка пытается придать балке кривизну выпуклостью вниз (вторая производная положительна), то слагаемое берется со знаком плюс. Подставим выражение для момента Mz(x) в уравнение (5.36) и проинтегрируем один раз. Слева получим первую производную от прогиба, которая в силу (5.34) равна углу поворота сечения ). Справа однократное интегрирование даст первообразную степенной функции: 1) Величина 0 представляет собой угол поворота крайнего левого сечения балки, т. е.. Соотношение (5.37) позволяет по заданным внешним усилиям рассчитать угол поворота для любого сечения. Повторное интегрирование приведет к аналогичному соотношению для прогиба:  Здесь у0 – прогиб в крайнем левом сечении балки, т. е. у0 = у(0). Последнее соотношение позволяет определить прогиб в любом сечении балки. Величины  и у0 называются начальными параметрами. Их численные значения зависят от способа закрепления балки. В частности, если ее левый конец жестко защемлен, то оба начальных параметра равны нулю. Соотношения (5.37) и (5.38) называются универсальными уравнениями оси балки, изогнутой заданными внешними нагрузками. Они лежат в основе расчетов на жесткость при изгибе. Условия жесткости при этом вытекают из ограничений на максимальные перемещения: 9) Величины допускаемых прогибов [y] и углов поворота [ принимаются в соответствии со справочной литературой или нормами, основанными на опыте эксплуатации данного класса оборудования. Так, для валов перемешивающих устройств в аппаратах, работающих при повышенном давлении, прогиб вала на участке сальникового уплотнения не должен превышать [y] = 0.5 мм для обеспечения герметичности. Допускаемое значение угла поворота [при установке вала в подшипниках качения не должно превосходить 0.01 рад., а при установке в подшипниках скольжения 0.001 рад. Большие значения углов поворота приведут к резкому сокращению сроков службы деталей подшипников.
Читать дальше »

Численные значения допускаемых напряжений, участвующих в расчетах по критерию прочности, определяются, в первую очередь, механическими свойствами конструкционных материалов. Расчеты по другим критериям работоспособности также необходимым образом учитывают целый ряд механических характеристик материалов. Важнейшими свойствами материалов с точки зрения их использования при изготовлении химического оборудования являются следующие: - прочность – способность сопротивляться нагрузкам без разрушения; - упругость – способность восстанавливать первоначальные размеры и форму после снятия нагрузки; - пластичность – способность получать, не разрушаясь, значительную остаточную деформацию после снятия нагрузки; противоположное свойство называют хрупкостью; - твердость – способность сопротивляться при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое; - выносливость – способность сопротивляться разрушению от усталости, т. е. возникновению и развитию трещин под влиянием многократно повторяющихся нагружений. В зависимости от назначения элемента оборудования и характера нагрузок, которые он испытывает, в расчетах учитывают не все, а лишь отдельные из перечисленных механических свойств. Так, при конструировании опорных устройств оборудования, работающих преимущественно на сжатие, определяющую роль играет высокая прочность материала при сжатии, для элементов крепежа (болтов, шпилек) фланцевых соединений аппаратов, работающих при повышенном давлении, наиболее важным свойством является высокая прочность материала при растяжении, для валов компрессоров основное свойство материала – выносливость. Каждому свойству конструкционного материала соответствует определенная количественная характеристика. Численные значения таких характеристик для конкретного материала находятся по результатам специальных испытаний. Наиболее распространенным испытанием материалов является испытание их на растяжение. Оно позволяет получить количественные характеристики прочности, упругости и пластичности, которые к тому же дают достаточное точное представление о поведении материала при других видах деформации: сжатии, сдвиге, кручении и изгибе. Испытания на растяжение проводят на особых разрывных машинах с использованием стандартных образцов, изготовленных из 118 испытываемого материала. Разрывные машины нагружают образец медленно возрастающей (статической) нагрузкой от нуля до величины, разрушающей образец. Во время испытания фиксируется зависимость абсолютного удлинения образца l от величины растягивающей силы F. График этой зависимости носит название диаграммы растяжения. По оси ординат в определенном масштабе откладывается величина силы в различные моменты испытания, а по оси абсцисс – величина абсолютного удлинения. На рис. 38 показана диаграмма растяжения, характерная для малоуглеродистых сталей. Из нее видно, что поведение материала при растяжении на разных стадиях испытания совершенно различно. В начале нагружения при сравнительно малых значениях растягивающей силы диаграмма линейна: здесь удлинение образца пропорционально силе F. Следовательно, в этой области деформаций справедлив закон Гука (5.10). Деформации имеют упругий характер и практически полностью исчезают после снятия нагрузки. Границе области линейной зависимости F) соответствует определенное значение растягивающей силы Fпц. Указанное значение зависит, конечно, не только от свойств материала, но и от размеров образца. Чтобы исключить зависимость от размера образца, силу Fпц относят к первоначальной площади поперечного сечения А0 образца. Согласно (5.8), в результате получится напряжение, которое принято обозначать пц и которое называется пределом пропорциональности:  Таким образом, пределом пропорциональности называется то наибольшее напряжение, до которого деформации в материале растут пропорционально напряжениям, т. е. справедлив закон Гука. Предел пропорциональности представляет собой первую  количественную характеристику, отвечающую упругим свойствам конструкционного материала. Следующая характерная точка диаграммы растяжения соответствует началу появления в материале первых остаточных деформаций. Этой точке отвечает значение растягивающей силы  и напряжение в материале , которое называется пределом упругости. При достижении предела упругости относительная деформация не превышает 0.002 ? 0.005 %. Для большинства материалов предел упругости мало отличается от предела пропорциональности. При дальнейшем увеличении нагрузки F зависимость l(F) резко меняется. Удлинение образца начинает расти почти без увеличения силы (образец испытывает пластическое деформирование – «течет»). Это явление называется текучестью. Площадке текучести (горизонтальному участку диаграммы растяжения, рис. 38) отвечает значение силы Fт и напряжение в материале  т = Fт / А0 , которое называется пределом текучести. Предел текучести является одной из важнейших механических характеристик конструкционных материалов, поскольку его превышение приводит к недопустимым остаточным деформациям и выходу из строя оборудования. За пределом текучести материал вновь начинает оказывать сопротивление деформации. Однако характер зависимости  совсем другой, чем в области упругих деформаций. Остаточные деформации быстро нарастают с увеличением нагрузки, которая в некоторой точке достигает своего максимального значения Fmax. С этого момента начинается процесс разрушения образца. Поэтому напряжение, отвечающее этому значению нагрузки, называется пределом прочности: пч = Fmax / А0 . Часто эту характеристику материала называют временным сопротивлением и обозначают в. Процесс разрушения на диаграмме растяжения описывается нисходящей ветвью. Он начинается с образования местного сужения образца, называемого шейкой. Деформации теперь происходят в основном здесь. Они приводят к быстрому уменьшению поперечного сечения в районе шейки и разрыву образца. По силе Fк в момент разрыва (рис. 38) и площади поперечного сечения Ак образца в месте его разрушения можно определить напряжение в материале в момент его разрушения:  к = Fк / Ак. Это напряжение иногда называют истинным пределом прочности. Предел текучести и предел прочности, найденные по результатам испытаний на растяжение, служат для определения численных значений допускаемых напряжений, входящих в условия прочности. В случае пластичных материалов допускаемое напряжение определяется через предел текучести: [т / nт. Коэффициент nт называется коэффициентом запаса текучести, величина которого 120 регламентируется государственными стандартами. Для хрупких материалов в качестве предельного напряжения используется предел прочности: [/ nпч . Судить о том, является материал хрупким или пластичным позволяют численные значения других характеристик: относительного удлинения и относительного сужения. Относительное удлинение после разрыва образца определяется соотношением: , где lк – длина образца после разрыва, l0 – длина в начале испытания. Относительное сужение после разрыва определяется по площади сечения Ак в месте разрыва образца: 100 . Чем больше две последние характеристики, тем материал пластичнее. Примерами пластичных материалов могут служить малоуглеродистая сталь, медь, свинец. Для них относительное удлинение ? > 5 %. Чем ниже эти характеристики, тем более хрупок материал. Примерами хрупких материалов являются закаленная сталь, чугун, стекло. Для них относительное удлинение ? < 5 %. Испытания, о которых шла речь, обычно проводятся при комнатной температуре. Однако, пластичность материала, а также характеристики его механических свойств сильно зависят от температуры, а также от других факторов: термической обработки, химического состава, времени испытания. У большинства материалов с повышением температуры повышается пластичность и понижается прочность. При низких температурах, наоборот, характеристики пластичности сильно снижаются. Многие марки стали, например, становятся более хрупкими и хладноломкими особенно при динамическом нагружении. В связи с этим для каждого материала имеется предельная температура, ниже которой его применение становится недопустимым. При высоких температурах начинает заметно проявляться еще одно свойство материалов – ползучесть, т. е. появление и рост с течением времени пластических деформаций при напряжениях значительно ниже предела текучести, полученного при статических испытаниях. Количественной характеристикой этого свойства является предел ползучести, которым называется то наибольшее рабочее напряжение, при котором деформация материала при данной 121 температуре за определенный промежуток времени не превысит наперед заданной величины.
Читать дальше »

В предыдущих подразделах были рассмотрены простые виды нагружения и деформации стержней. Их анализ позволил получить расчетные формулы для вычисления напряжений и перемещений, с помощью которых могут быть проведены расчеты на прочность и жесткость. Под сложным сопротивлением понимают наложение двух или большего числа простых видов нагружения. Анализ сложного сопротивления опирается на принцип независимости действия сил, согласно которому результат совместного действия нескольких внешних нагрузок можно рассматривать как сумму результатов действия этих нагрузок по отдельности. На рис. 39 представлены наиболее распространенные виды сложного сопротивления стержней. Сочетание изгиба с растяжением или сжатием получится в том случае, если изгибающая сила действует на балку наклонно к ее оси (рис. 39, а). Такая сила будет иметь ненулевые составляющие как на ось Ох (продольная ось балки), так и на ось Оу (координатная ось перпендикулярная оси балки). Первая составляющая будет вызывать деформацию растяжения, а вторая составляющая вызовет изгиб. Поэтому при вычислении суммарной величины напряжений в материале необходимо использовать формулы (5.8) и (5.29). Напряжение, обусловленное растяжением, будет одинаково во всех точках:  = F sin ? / A, где А – площадь поперечного сечения балки. Напряжение, обусловленное изгибом, будет зависеть от координаты х и расстояния до нейтрального слоя у: . Сумма этих величин даст полное напряжение материала в каждой точке балки. В частности, наибольшее напряжение возникнет в сечении балки в месте ее заделки в нижних слоях материала где h – высота поперечного сечения балки. Наименьшее значение напряжения будет достигнуто в том же сечении, но в верхнем слое материала: sin cos min. (5.41) В зависимости от численных значений величин, входящих в это соотношение, min может оказаться как напряжением растяжения 122 В (min > 0), так и напряжением сжатия (min < 0). Соотношения (5.40) и (5.41) позволяют сформулировать условие прочности при сложном сопротивлении «изгиб с растяжением (сжатием)». Другим видом сложного сопротивления является так называемый косой изгиб. На рис. 39, б приведена схема нагружения, приводящая к косому изгибу. Сила F действует в плоскости поперечного сечения стержня, составляя угол ? с координатной осью Оу. Проекции силы Fу и Fz вызывают появление изгибающих моментов в координатных плоскостях Оху и Охz. Следовательно, при косом изгибе стержень испытывает одновременное действие двух изгибающих моментов  Напряжения и прогибы от каждого из этих моментов по отдельности определяются по формулам подраздела 5.7. В частности, напряжение 1 в некоторой точке стержня, обусловленное действием только изгибающего момента Му, согласно формуле Навье (5.29) будет равно:  = Му z / Iy . Напряжение 2 в той же точке материала, обусловленное действием изгибающего момента Mz, составит величину: 2 = Мz y / Iz . При этом моменты Му и Mz должны быть вычислены при том значении координаты х, которое соответствует сечению, где лежит данная точка. Полное напряжение  будет складываться из напряжений 1 и 2 . Максимальное и минимальное значения напряжений будут достигаться в сечении в месте заделки балки и для случая, изображенного на рис. 39, б будут равны: ? ? . Здесь b и h – ширина и высота поперечного сечения балки, l – ее длина. Первое из этих напряжений должно участвовать в условии прочности на растяжение, а второе – в условии прочности на сжатие. Если полное напряжение 2 приравнять к нулю, то полученное уравнение M  будет задавать прямую, в каждой точке которой напряжение отсутствует. Эта прямая носит название нейтральной линии поперечного сечения. В случае косого изгиба она проходит через центр тяжести сечения. 124 Еще одним видом сложного сопротивления стержней является совместное действие изгиба с кручением (рис. 39, в). Такие деформации испытывают, как правило, валы и оси. В каждой точке материала изгиб вызовет появление нормальных напряжений, а кручение – касательных. Первые рассчитываются по формуле (5.29), а величина вторых определяется соотношением (5.23). Таким образом, материал будет одновременно подвергаться растяжению (сжатию) и сдвигу. Каждое из этих воздействий по отдельности может вызывать напряжения меньше допускаемых, но, действуя одновременно, они могут оказаться опасными с точки зрения потери работоспособности элемента оборудования. Формулировка условий прочности в этом случае будет рассмотрена в следующем разделе.
Читать дальше »

РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ
Для заданной разветвленной электрической цепи постоянного тока выполнить расчеты различными методами.
1.1. Рассчитать токи в ветвях методом эквивалентных преобразований при наличии в цепи одного источника ЭДС.
1.2. Рассчитать токи в ветвях методом непосредственного применения за- конов Кирхгофа. 1.3. Рассчитать токи в ветвях методом контурных токов.
1.4. Проверить результаты расчетов составлением баланса мощностей.
1.5. Построить потенциальную диаграмму для внешнего контура цепи. Электрическую цепь и исходные числовые значения ЭДС, токов и сопро- тивлений выбирают в соответствии с номером варианта из приложений 1 и 2. Расчет цепи по п. 1.1 студенты первой группы (варианты 1-10) выполняют при наличии ЭДС E1, студенты второй группы (варианты 11-20) - ЭДС Е2, студенты третьей группы (варианты 21-30) – ЭДС Е3 (если нету, то ЭДС Е1). Пояснительную записку оформляют на листах формата А4 (210х297 мм) в соответствии с требованиями государственных стандартов. В пояснительной записке приводят: - схему электрической цепи; - исходные данные к расчету в соответствии с вариантом; - результаты расчетов с краткими комментариями. Пример оформления титульного листа пояснительной записки приведен в приложении 3. Проверенное преподавателем задание должно быть защищено студентом. 2.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
2.1.Расчет электрической цепи методом эквивалентных преобразований (свертывания схемы)   Путем эквивалентных преобразований цепи получают неразветвленную цепь, содержащую источник ЭДС и приемник с эквивалентным сопротивлени- ем. По закону Ома для полной цепи вычисляют ток в неразветвленной части цепи. Затем находят распределение этого тока по отдельным ветвям. Правила замены двух- и трехполюсников эквивалентными схемами при- ведены в табл.
1. После каждого этапа преобразования рекомендуется заново начертить цепь с учетом выполненных преобразований

.2. Расчет электрической цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа   Согласно первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле, равна нулю: Согласно второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в этот контур. Расчет многоконтурной линейной электрической цепи, имеющей "b" вет- вей с активными и пассивными элементами и "у" узлов, сводится к определе- нию токов отдельных ветвей и напряжений на зажимах элементов, входящих в данную цепь. Пассивной называется ветвь, не содержащая источника ЭДС. Ветвь, со- держащая источник ЭДС, называется активной. 1-й закон Кирхгофа применяют к независимым узлам, т.е. таким, которые отличаются друг от друга хотя бы одной новой ветвью, что позволяет получить (y - I) уравнений. Недостающие уравнения в количестве b - (у - I) составляют, исходя из второго закона Кирхгофа. Уравнение записывают для независимых контуров, которые отличаются один от другого, по крайней мере, одной ветвью. Порядок выполнения расчета: - выделяют в электрической цепи ветви, независимые узлы и контуры; - с помощью стрелок указывают произвольно выбранные положительные направления токов в отдельных ветвях, а также указывают произвольно вы- бранное направление обхода контура; - составляют уравнения по законам Кирхгофа, применяя следующее пра- вило знаков: а) токи, направленные к узлу цепи, записывают со знаком "плюс", а токи, направленные от узла,- со знаком "минус" (для первого закона Кирхгофа); б) ЭДС и напряжение на резистивном элементе (RI) берутся со знаком "плюс", если направления ЭДС и тока в ветви совпадают с направлением обхо- да контура, а при встречном направлении - со знаком "минус"; - решая систему уравнений, находят токи в ветвях. При решении могут быть использованы ЭВМ, методы подстановки или определителей. Отрицательные значения тока какой-либо ветви указывают на то, что выбранные ранее произвольные направления тока оказались ошибочными. Это следует учитывать при построении потенциальной диаграммы, где следует знать истинное направление тока. На рис. 1, а изображена исходная электрическая схема, для которой сле- дует рассчитать токи в ветвях. Направления токов и обхода контуров приведны на рис. 1, б. а)                                                              б) Рис.1 Система уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа, имеет вид 2.3. Расчет электрической цепи методом контурных токов   При расчете цепи методом контурных токов выдвигаются два предположения: - в каждом контуре протекают независимые друг от друга расчетные (контурные) токи; - ток каждой ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих через эту ветвь. Рассмотрим схему, представленную на рис. 2.             При расчете рекомендуется следующая последовательность действий: - находят в цепи ветви, узлы и контуры; - указывают произвольные направления токов в ветвях и направления об-хода контуров; - произвольно выбирают направления контурных токов, обычно совпа-дающие с направлениями обхода контура; - для независимых контуров составляют уравнения по второму закону Кирхгофа относительно неизвестных контурных токов I1, I11, I111. Для рассчитываемой электрической цепи система уравнений будет иметь вид: для контура acef:             (RI + R3) II – R3 III =E1 для контура abc:     -R3 II + (R2 + R3 +R4) III - R2 IIII = -E2 для контура bdc:     -R3 III + (R2 + R5 +R6) IIII = E2   В рассматриваемом примере при составлении уравнений принято во вни- мание то, что вторая (R2, E2) и третья (Rз) ветви электрической цепи являются смежными и по ним протекают два контурных тока, каждый из которых обу- славливает на резисторе смежной ветви падение напряжения, например, R2III и R2lIII (для токов второй ветви). Токи в ветвях определяют алгебраическим суммированием контурных то- ков, протекающих через ту или иную ветвь. Контурный ток берется со знаком "плюс", если его направление совпадает с направлением тока ветви, и со знаком "минус" - при встречном направлении.       2.4. Баланс мощностей цепи   Баланс мощности цепи составляют для проверки расчетов. Его записыва- ют в виде: где Ek, Ik и Rk - значения ЭДС источника, тока и сопротивления k- й ветви; n - число ветвей, содержащих источники ЭДС; m - число ветвей электрической цепи.   В уравнении баланса произведение ЕkIk (мощность источника) подстав- ляют со знаком "плюс", если истинное направление тока, протекающего через источник, и направление ЭДС источника совпадают, и со знаком "минус" - при встречном направлении (источник работает в режиме приемника). Для электрической цепи, представленной на рис. 2, уравнение баланса мощностей будет иметь вид (при положительных значениях расчетных токов): E1I1 – E2I2 = I12(R1 + r01) + I22R2 + I32R3 + I42R4 + I52(R5 + R6).   2.5. Расчет потенциальной диаграммы   Потенциальной диаграммой называется график зависимости потенциала ? от сопротивления R, полученный при обходе контура. Расчет потенциалов точек цепи выполняется после определения токов в ветвях одним из рассмотренных выше методов и нахождения истинных направ- лений токов. Расчет рекомендуется производить в следующей последовательности: 1. Разбивают электрическую цепь (внешний контур) на участки, содер- жащие резисторы или источники ЭДС, обозначив буквами границы участков. 2. Потенциал одной из точек принимают равным нулю. 3. При обходе контура (направление произвольное) разность потенциалов ?A – ?B между концами каждого участка вычисляются по формулам, в зависи- мости от элемента, включенного на рассматриваемом участке цепи: - если на участке включен резистор с сопротивлением R, то формула име- ет вид При этом следует иметь в виду, что ?A > ?B, так как направление тока от большего потенциала к меньшему; - участок содержит источник ЭДС с внутренним сопротивлением r0. Если источник ЭДС работает в режиме источника питания (ток через источник совпадает с направлением ЭДС): Если источник ЭДС работает в режиме приемника (направления тока и ЭДС противоположны): Расчетное значение потенциала точки, с которой начат обход контура, должно получиться равным нулю, что является критерием правильности расчета. При построении потенциальной диаграммы по оси абсцисс в масштабе откладывают последовательно значения сопротивлений резисторов, включенных в контур; по оси ординат - значения потенциалов точек. Исходные данные E1=12B E2=8В R1 = 20 Ом R2 = 40 Ом R3 = 29 Ом I1 = 0,423 А I2 = 0,198 А I3 = 0,124 А Исходные данные E1-12B E2-8В R1 - 20 Ом R2 - 40 Ом Rз = 29 Ом I1 == 0,423 А I2-0,198 А I3 = 0,124 А   Пример расчета и построения потенциальной диаграммы.           Произвольно принимаем потенциал точки А равным нулю (?A=0), на- правление обхода контура по часовой стрелке. Записываем формулы для нахождения разности потенциалов на концах участков.   Участок АВ Участок ВС Участок CD Участок DE Участок ЕА   Потенциальная диаграмма

3. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ, ЗАДАВАЕМЫХ ПРИ ЗАЩИТЕ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ  
3.1. Как выбираются контуры при расчете методом контурных токов?
3.2. На каком законе Кирхгофа основан метод контурных токов?
3.3. Как заменить источник тока источником ЭДС и наоборот?
3.4. Что такое контур цепи? Перечислите все независимые и смежные контуры Вашей цепи.
3.5. Может ли направление тока в ветви, содержащей источник ЭДС, быть встречно направлению этой ЭДС?
3.6. Для чего составляют баланс мощностей цепи? Напишите общее уравнение баланса мощностей цепи.
3.7. Что такое потенциальная диаграмма?  

ЛИТЕРАТУРА
1. Общая электротехника/Под ред. B.C. Пантюшина. -М.: Высшая школа, 1986.
2. Электротехника / Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1985.
3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. -М.: Энергоатомиздат, 1987.
4. Электротехника / Б.А. Волынский, Е.Н. Зейн, В.Е. Шатерников: Учебное по- собие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1987.
5. Общая электротехника: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.Т. Блажкина- М.: Энергоатомиздат, 1986.
6. Сборник задач с решениями по общей электротехнике/ Под ред. В.К. Поно- маренко: Учеб. пособие для студентов неэлектротехнических специальностей вузов. -М.: Высшая школа, 1972.
Читать дальше »

Расчет рабочих и механических характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Методические указания предназначены для выполнения домашнего задания по анализу характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и выбора его для электропривода центробежных насосов. Методические указания предназначены для студентов тех специальностей, которые  при изучении электротехники выполняют лабораторные работы и домашние задания по асинхронным двигателям.

Общие сведения
 Асинхронный электродвигатель (АД) представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Благодаря простоте устройства, высокой надежности в эксплуатации и меньшей стоимости по сравнению с другими электродвигателями АД применяется в промышленности, сельском хозяйстве и в быту [1,2].Наиболее широко распространены трёхфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.
 1.1. Устройство асинхронного электродвигателя. Асинхронный электродвигатель (рис.1) содержит статор 1 и ротор 2, набранные из штампованных пластин электротехнической стали. В пазах статора и ротора размещены обмотки 3 и 4. На роторе размещена короткозамкнутая (рис.2) или фазная (рис.3) обмотка. Короткозамкнутая обмотка состоит алюминиевых стержней 5, залитых в пазы пакета статора, и замыкающих колец 6. Фазная обмотка также как и обмотка статора укладывается в пазах и подключена через систему контактных колец 7 и щеток 8 к пусковым реостатам 9. Начала фаз обмоток статора A, B и C на клеммном щитке (рис.1) обозначены C1, C2 и CЗ, а КОНЦЫ X, Y и Z соответственно C4, C5 и C6. В паспортных данных указаны два напряжения UH =220/380В. Следовательно, при линейном, напряжении сети Uc =220В обмотки соединяют в треугольник, а при UС =380 В - в звезду. Обмотки фазного ротора, всегда соединены в звезду. В пространстве фазы обмотки статора смещены относительно друг друга на угол а=120°/р, где, р - число пар полюсов. Так y двухполюсного электродвигателя оси фаз обмотки сдвинуты на 120° (рис. 1). Для синусоидального распределения магнитного поля в зазоре между статором и ротором фаза обмотки размещена в нескольких пазах. Кроме того, у многополюсных электродвигателей каждая фаза состоит  из, нескольких параллельно или, последовательно соединенных частей, число которых пропорционально - количеству пар полюсов (рис. 4). Число полюсов задается последней цифрой в типе электродвигателя. Например, электродвигатель 4A7IA2 имеет два полюса (1 пару полюсов).     
1.2. Принцип действия.         
трёхфазный двигатель
 После подачи питающего напряжения по фазам обмотки статора потекут токи с частотой f1, и возникает магнитное поле, не низменное по амплитуде, и вращается с частотой n1=60·f1/p оборотов в минуту ([n]=1/мин). (1) У двухполюсного электродвигателя частота вращения магнитного поля при f1 = 50 Гц., составляет n1 = 3000 об/мин, а у шестиполюсного электродвигателя n1= 1000 об/мин. Вращающееся магнитное поле (ВМП) статора пересекает обмотку ротора и наводит в его фазах ЭДС: E2 = 4,44·w2·f2·ko2·?м ,  (2) где w2, f2, ko2 – соответственно число витков обмотки, частота, обмоточный коэффициент, а ?м  - амплитуда магнитного потока. Частота ЭДС зависит от относительной равности частот вращения магнитного поля (МП) статора n1 и ротора n2: s=(n1-n2)/n1,  (3) называемой скольжением, и определяется по формуле: f2 = f1/s  (4) Из (2) и (4) следует, что при неподвижном роторе частота f2  и ЭДС будут максимальными. При n2=0, s =0, f2= f1 E2к=4,44·w2·f1·ko2·?м   (5) Это приведет к многократному увеличению  (в 5…7 раз) возрастанию тока электродвигателя. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора электродвигателя с токами в обмотках ротора обеспечивает вращающий момент М, под действием которого ротор начинает вращаться с частотой: n2=n2·(1-s).   (6) По мере разгона ротора уменьшается скольжение, ЭДС и токи. Но частота его вращения никогда не может сравняться с частотой вращающегося магнитного поля статора электродвигателя, так как при их равенстве (s=0, f2=0 , E2=0) токи в роторе будут равны нулю, и, следовательно, нет вращающего момента. Тот факт, что частота вращения ротора не может равняться частоте вращающегося магнитного поля статора, и нашло отражение в названии электродвигателя – асинхронный. Скольжение в номинальном режиме работы (sн) в относительных единицах составляет   0,02 … 0,02 или 2…5%.         1.3. Энергетическая диаграмма и схема замещения. Мощность, потребляемая электродвигателем из сети Р1 =1,73·U·I·cos?  (рис 6.), расходуется на потери в стали  Рст1 и меди Рм1 статора, а оставшаяся часть в виде электромагнитной мощности Рэм = Р1- ?Рст1- ?Рм1 =МЭМ·?1       (7) передается  ротору  магнитным полем, вращающимся с частотой   ?1= 2·?·f1/p и  создающим электромагнитный момент Мэм. Электромагнитная мощность затрачивается на потери механические  ?Рмех. (вентиляция, трение в подшипниках ротора о воздух), в стали ?Рст2 и меди ?Рм2  ротора и совершение механической работы с моментом на валу ротора М, частотой вращения ?2 =?1· (1/s). Мощность на валу электродвигателя: Р2=Р1·? = ?эм  - ?Рмех - ?Рст2- ?Рм2 = М?2 = М·n2 / 9550.          (8) В формуле [M] = н·м; [n2] = об/мин; [Р2] = кВт, 9550 – переводной коэффициент, а ? – ?ПД. Обмотки статора и ротора можно рассматривать как первичную вторичную обмотки трансформатора, учитывая, что ток холостого хода у АД в 6…10 раз выше, чем у трансформатора за счет больших воздушных зазоров и составляет 25…50% от номинального. Реальная схема замещения ротора (рис.6а) содержит индуктивность L2, за счет которой наводится ЭДС Е2, активное суммарное сопротивление обмотки R2, включающее в себя сопротивление ротора и нагрузки, и индуктивное сопротивление Х2B=Х2 ·s учитывающее магнитное поле ротора. Ток в его обмотке.    I2=E2/vR22+X 2B2= E2K / v[R2+R2· (1/s)] 2 + X22 (9)   так как R2/s = R2+R2· (1-s)/ s, а из (2) и (5) следует, что E2 = E2K·s  Различие частот токов статора и ротора, и нагрузки на валу электродвигателя учитывается в сопротивлении R2· (1-s)/ s (рис.6б). Полная эквивалентная схема замещения (рис.6в) содержит ветвь намагничивания (Rо и Xо), активное R и реактивное Х сопротивления обмотки ротора электродвигателя (активное R2' = R2·к2  и реактивное       Х2' = R2·к2, где коэффициент трансформации k=Е1/Е2K) и сопротивление нагрузки R2'· (1-s)/s.  U1 – фазное напряжение.                          
1.4. Механические и рабочие характеристики.   Под механической характеристикой понимают зависимость момента на валу электродвигателя от скольжения  M = f(s) или частоты вращения ротора от момента n2 = f(M)  (рис.7).  В соответствии с энергетической диаграммой механическая мощность, развиваемая асинхронным электродвигателем Рмех = Мэм?2        (10) Пренебрегая малыми потерями ?Рмех  и ?Рст2 , имеем М= Мэм и  Р мех - Рэм = 3·I'2·R' 22 = Мэм?1- Мэм?2 = Мэм (?1-?2) = Мэм1 s       (11) Из схемы замещения (рис.8в): I'2= 3·U1ф / v[R'2+R'2· (1-s)] 2 +Х22.   (12) Тогда с учетом (9) из (11) следует уравнение механической характеристики     М = 3·U21ф ·R'2 / ?1·s {[ R'2+R'2· (1-s)] 2 +(Х2+ Х'2)2}.    (13) По (13) видно, что для возрастания пускового момента необходимо увеличить сопротивление R2, поэтому цепь фазного ротора при пуске включают реостат, который постепенно выводят. На практике механическую характеристику строят по упрощенной схеме Клосса:                                
М =2·Ммах /(sК / s + s / sК).    (14) где Ммах – максимальный момент при критическом скольжении sК = sН·(?+??2-1 ).   (15) а отношение максимального момента к номинальному: ? =Ммах/Мн .   (16) Следует заметить, что реальная характеристика отличается от расчетным пусковым моментом (8). Рабочими характеристиками называют зависимости частоты вращения ротора и момента от мощности на валу n2 = f(M) и M = f(Р2) (рис.8), которые связаны формулой (8). Требуемая мощность для привода центробежного насоса производительностью Q (м3/с) и напором Н при плотности перекачиваемой жидкости ? (т/ м3),  коэффициенте запаса кз =1,1….1,2 , КПД наоса ?нс и передачи ?п = 0,96…1,00 определяется по формуле:   Рт=9,81·Q·Н·?·кз / ?нс·?п         
 (17) и подбирается по каталогу (табл. 1). В каталоге приведены: тип (4А71А2), номинальная мощность на валу  (Р2н), напряжение питания (U), КПД (?н), коэффициент мощности (cos?н), отношение максимального и пускового моментов к номинальному (Ммах / Мн = ? и Ммах / Мн)., пускового тока к номинальному  (Iп / Iн = кт). 

 2.Способы пуска.  
Наиболее часто асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором пускают в ход прямым включением с сеть, используя для этого магнитный пускатель К и автоматический выключатель А (рис.5). В этом случае напряжение на статорные обмотки подается через контакты автоматического выключателя А, предназначенного для защиты сети от коротких замыканий, магнитного пускателя К и нагревательные элементы тепловых реле РТ. Обмотка пускателя подключается к двум фазам напряжения сети через контакты "Пуск” (П) и "Стоп” (С), и контакты теплового реле РТ. Для подачи тока после отпускания кнопки "Пуск” ее контакты блокируется контактами магнитного пускателя БК.         При запуске электродвигателя включается автоматический выключатель А и нажимается кнопка "Пуск”. При этом получает питание катушка магнитного пускателя, срабатывает электромагнит и замыкаются контакты К и БК. На обмотку статора подается  напряжения питание, и ротор начинает разгоняться.  При коротком замыкании обмоток, срабатывает автоматический выключатель и отключает электродвигатель от сети. Если возникает перегрузка на валу электродвигателя или при неизменной нагрузке понизится напряжение сети, либо в случае не полно фазного питания повышение тока разогреют нагревательный элемент теплового реле. Это приведет к размыканию контактов реле и обесточению катушки магнитного пускателя и размыканию силовых контактов К и блок контактов БК, вследствие чего электродвигатель отключится от сети. К преимуществам прямого пуска относятся простота аппаратуры пуска, а к недостаткам - значительный пусковой ток. Частые прямые пуски асинхронного электродвигателя допустимы, если его мощность не более 20%, а при редких - 30% мощности силового трансформатора.  Поскольку при пуске токи несколько раз превосходят номинальные, то в сетях малой мощности необходимо ограничить их, чтобы не произошло недопустимого снижения напряжения. При этом применяют специальные методы. Способ переключения соединения обмоток из "звезды” в "треугольник” позволяет снизить пусковые токи в 1,73 раза. Однако для его реализации пусковая аппаратура усложняется, а эффект от снижения пусковых токов незначителен. В настоящее время  не применяется, так как сети электроснабжения стали более мощными. Автотрансформаторный способ, заключается  том, что в начальный момент на электродвигатель с автотрансформатора подают пониженное напряжение, которое затем увеличивают по мере разгона ротора.  Данный способ применяют лишь для пуска мощных электродвигателей (более нескольких сотен кВт). К его преимуществу относятся возможность снижения пусковых токов, а к недостаткам – сложность пускорегулирующей аппаратуры. Реактивный способ также как и автотрансформаторный применим для пуска мощных электродвигателей. Он состоит в том, что перед электродвигателем включают мощную трех фазную катушку индуктивности.  Недостаток этого способа, как и автотрансформаторного в сложности пускорегулирующей аппаратуры. Всем перечисленным выше способам пуска электродвигателей со снижением пусковых токов присущ еще один крупный недостаток - снижение пускового момента пропорционально квадрату напряжения (13). Этот недостаток устранен у электродвигателей с фазным ротором. Пуск электродвигателя с фазным ротором осуществляется включением последовательно с обмоткой ротора реостата (рис.3). В первый цемент пуска сопротивление реостата максимальное, а затем, по мере разгона ротора, сопротивление реостата уменьшают до нуля. При этом помимо уменьшения пусковых токов (9) увеличивается пусковой момент (13).  Механические характеристики при изменении сопротивлении реостата представлены на рис.9.  Однако электродвигатель с фазным ротором более сложны по конструкции и эксплуатации по сравнению с короткозамкнутым ротором, поэтому их применяют для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска (транспортные машины).

3. Регулирование скорости.  
Регулируют скорость вращения асинхронного электродвигателя (АД)  коротко замкнутым ротором путем изменения частоты питающего напряжения и изменения числа пар полюсов (выпускаются асинхронные электродвигатели с одним, двумя, тремя, четырьмя парами полюсов, соответственно: синхронной частотой 3000 об/мин; 1500 об/мин; 1000 об/мин и 750 об/мин). В первом случае обеспечивается плавное изменение скорости вращения ротора асинхронного электродвигателя, а во втором – ступенчатое. У электродвигателей с фазным ротором скорость плавно регулируется реостатом.

4. Руководство к выполнению домашнего задания.  
Домашнее задание (ДЗ) по анализу характеристик асинхронных электродвигателей (АД) выполняется вручную.  4.1. Выполнение домашнего задания.   При выполнение (ДЗ) в соответствии номером группы Nг и по списку в журнале Nж рассчитываются: производительность Q, напор Н, плотность перекачиваемой жидкости ?, КПД насоса ?(н) и передачи ?(п) и синхронная частота вращения n1 (18): Q = 0,29·NГ·Nж; Н = 1000+Nж;  ? = 800+2·Nг·Nж;  (18) ?(н) = 1-1/( Nж+Nг); ?(п) = 0,8·[1-1/( Nж+Nг)]; n1 = 3000/Nг. Затем по (17) определяется требуемая мощность и подбирается по таблице 1. Для выбранного асинхронного электродвигателя (АД) рассчитываются номинальные: ток Iн (7), скольжение s (3), момент Мн (8), критическое скольжение sк (15), механические и рабочие характеристики   M = f(s), n2 = f(M), n2 = f(Р2),  М = f(Р2), по (8) и (14) с шагом изменения скольжения 0,01 в диапазоне 0…0,01 и 0,1 в диапазоне 0,1…1,0.По результатам расчетов, сведенных в таблицу, вычерчиваются диаграммы. Оформленное ДЗ подлежит защите.       

4.2.Требования к оформлению задания.  
Пояснительная записка оформляется согласно требованиям ЕСКД к текстовым документам (ГОСТ 2.105-79) и правилам построения диаграмм (ГОСТ 2.319-81) должны быть написаны все формулы и оформление диаграмм.  






Читать дальше »

 
                     АВТОТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
                                            теоретические вопросы 

 1.     Назначение и классификация автотранспортных средств.
2.     Общее устройство, технические характеристики автомобилей изучаемых марок. (ВАЗ, КамАЗ)
3.     Назначение и классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания.
 4.     Общее устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания. Основные конструктивные параметры.
5.     Рабочий цикл бензинового двигателя.
6.     Рабочий цикл дизеля.
7.     Кривошипно-шатунные механизмы двигателей внутреннего сгорания. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
8.     Газораспределительные механизмы двигателей. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
9.     Механизмы двигателей ВАЗ, КамАЗ. Назначение, характеристика, устройство и работа. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания
10.Назначение, классификация и требования, предъявляемые к смазочным системам.
11.  Общее устройство смазочных систем. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания
12.Назначение, классификация и требования предъявляемые к системам охлаждения.
13.  Общее устройство систем охлаждения. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания
14.Назначение, классификация и требования, предъявляемые к системам питания.
15.Общее устройство систем питания БД и Д. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
16. Назначение условия работы и основные требования к электрооборудованию автотранспортных средств. Состав   электрооборудования.
17. Назначение, характеристика, общее устройство, работа системы электроснабжения.
18. Назначение, характеристика, общее устройство, работа системы электростартерного пуска.
19. Назначение, характеристика, классификация, общее устройство, работа систем зажигания
20. Системы освещения, световой и звуковой сигнализации. Назначение, классификация, устройство и принцип действия световых приборов.
21.            Информационно-измерительная система. Требования к информативности. Состав, назначение, устройство и принцип действия приборов.
22.           Трансмиссия АТС. Назначение, классификация.
23.            Сцепление. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
24.           Коробки передач. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
25.           Раздаточные коробки. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
26.           Карданные передачи. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
27.           Главные передачи. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
28.           Дифференциалы. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
29.           Агрегаты и узлы трансмиссии автомобилей ВАЗ, КамАЗ, Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия, характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
30.           Несущие системы и их классификация. Назначение, классификация, общее устройство кузовов и рам автомобилей.
31.           Подвески. Назначение, классификация, общее устройство, принцип действия.
32.           Автомобильные колеса. Назначение, классификация, общее устройство.
33.           Рамы, кузова, подвески и колеса автомобилей ВАЗ, КамАЗ. Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия, характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
34.           Понятие о тормозном управлении. Тормозные системы. Назначение, требования к эффективности торможения, классификация общее устройство, принцип действия.
35.           Рабочая тормозная система автомобиля ВАЗ. Назначение, характеристика, общее устройство тормозного привода, тормозных механизмов принцип действия. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.  
36.           Рабочая тормозная система автомобиля. Назначение, характеристика, общее устройство тормозного привода, тормозных механизмов принцип действия. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
37.           Запасная тормозная система автомобиля. Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия.
38.           Стояночная тормозная система автомобиля КамАЗ. Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия.
39.           Стояночная тормозная система автомобиля ВАЗ. Назначение, общее устройство, характеристика, принцип действия.
40.           Вспомогательная тормозная система автомобиля КамАЗ. Назначение, общее устройство, характеристика, принцип действия.
41.           Рулевые управления. Назначение, характеристика, классификация, общее устройство, принцип действия.
42.           Рулевое управление автомобиля ВАЗ. Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.
43.           Рулевое управление автомобиля КамАЗ. Назначение, характеристика, общее устройство, принцип действия. Характерные неисправности и основные операции технического обслуживания.      
Читать дальше »

Решение задач по техническим дисциплинам занимает 1 место. Для этого надо иметь необходимые знания и уметь их применять на практике, можно сколько угодно учить формулы, теоремы но нужно эффекта это не даст. Надо вникать в поставленную задачу и только тогда окупится результат. В наше время появилось много уникальных способов решить электротехнику на ряду с гидравликой в программе. Просто вводишь значения и всё ответ дан. Большинство ещё не знает как далеко зашла наука и что будет в будущем… теоретическая механика как и другие предметы решаемы мной полезна. С помощью неё можно построить дом с помощью сопромата можно рассчитать крепления фундамента… Сопротивление материалов интересный предмет его стоит изучить и даже когда у вас нет времени это не отговорка чтобы нечего не делать нужно трудится 24 в сутки и только тогда сопромат вас полюбит и даст результат. В большинстве своём некто не хочет учить. Так как сейчас очень много разных развлечений на любой вкус в годы мой молодости такого разнообразия  не было… Мир конечно изменился, как и вы.. Учёба это тяжёлый вес и он даётся немногим. Следовательно стоит задуматься как быть….. на мой взгляд такой предмет как сопромат очень перспективны так как сопротивление материалов используется везде где бы вы небыли на ряду с гидравликой. Так как сейчас вся техника работает за счёт гидравлических процессов… типология нынешних образовательных учреждений велика, много учебной литературы и всяких задач на которые стоит обратить внимание сегодня как и всегда нужны знания это как книга без обложки, по этому надо всё применять на практике. Что вы думали некогда не будет легко. Чтобы что-то получилось к сожалению должно пройти время поэтому надо взять учебник по электротехнике и изучить его в доль и поперёк и тогда будет виден результат так как теоретические основы электротехники очень важны для технических специальностей в вузах и при устройстве на работу в цех по контролю за оборудованием. Множество интересных изданий публикует материалы о учёных. Счас уже не можно быть преподавателем или учёным в той или иной степени. Хотя наука требует исследований многие формулы ещё не разгаданы . поэтому я думаю стоит задуматься на изобретением своей жизни в её проявлениях и всяческих причинах указывающих вам на верный путь . очень хотелось бы что бы новое поколение вырастало с целью покорить мир. Но увы клубы это делают в обратном направление счас уже с садика дети поделены на богатых и бедных, техника погубила отношение дорогие мобильные телефоны стали ловушкой для самих нас и для науки в целом. Электротехника стала дорогой. Многие даже не подозревают как она изменила мир… это одна из моих статей  о «Мире целом» не обращайте внимание, пожалуйста, на орфографию)
Читать дальше »