Факторы и предъявляемые к ним требования
Фактор — переменная величина, оказывающая влияние на ОИ, вызывающая изменение параметров и способная изменить свое значение независимо от других входных величин объекта.
Факторы можно разделить на следующие три группы:
1) Контролируемые и управляемые, которые можно измерять и устанавливать на соответствующем уровне по желанию экспериментатора (подача и частота вращения вала насоса, напряжение питающей сети и т.д.).
2) Контролируемые, но неуправляемые (температура окружающей среды, атмосферное давление и т.д.)
3) Неконтролируемые и неуправляемые (случайные возмущения).
К факторам предъявляются следующие требования:
1. Фактор должен оказывать влияние на параметры ОИ.
2. Фактор не должен быть коррелирован с другими факторами.
3. Фактор должен быть количественным.
4. Совместимость — при всех сочетаниях их уровней эксперимент можно поставить и он будет безопасным.
5. Операциональность — экспериментатору должно быть известно, как, где, каким прибором и с какой точностью контролировать величину фактора.
6. Управляемость — экспериментатор должен иметь возможность устанавливать значение уровня фактора по своему усмотрению.
7. Точность установления уровня фактора должна быть существенно, по крайней мере на порядок, выше точности определения параметра.
8. Однозначность воздействия фактора на объект исследования.
Машина как объект исследования
|
|
Машина(фр. machine, лат. machina – сооружение) – механизм или устройство, осуществляющее преобразование энергии в полезную для человека работу.
Структурная схема машины в общем виде может быть представлена, как показано на рис. 3.1. Машина состоит из двух основных систем.
Силовая система – это, собственно, и есть сама машина, т.е. набор механизмов или элементов, которые и превращают подведенную к ней энергию в полезную для человека работу. Силовая система машины включает:
— машину-двигатель;
— вариатор или преобразователь параметров энергии;
— рабочий (исполнительный) орган.
Системы, обеспечивающие нормальную работу силовой системы:
СУ — система управления; СК — система контроля;
СО — система охлаждения; СТ — система торможения;
ПС — противопожарная система; СС — система смазки;
СН — система навигации; ССт — система стабилизации;
ПуС — противоугонная система; ДС — другие системы.
Двигательмашины предназначен для преобразования подведенной к нему энергии в механическую.
В качестве энергии, подведенной к двигателю, может быть использован любой вид энергии – электрическая, пневматическая, гидравлическая, химическая, паровая или их комбинации.
|
|
Применение того или иного вида подводимой к двигателю машины энергии обусловливается рядом причин:
— является ли машина стационарной или движется;
— в какой среде работает машина (агрессивные, взрывоопасные среды, работа в закрытом помещении, под землей, под водой, в безвоздушном пространстве)
— какая необходима энерговооруженность;
— каковы массо-габаритные ограничения и т.д.
Из-за ряда преимуществ электрической энергии и в первую очередь возможности передачи большой ее мощности на дальние расстояния, подвода энергии к потребителю практически без каких-либо трудностей, высокого КПД электрических двигателей обусловили очень широкое ее применение.
Электрические двигатели постоянного тока (с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением) и переменного тока (синхронные и асинхронные ) используются в стационарных машинах (насосы, вентиляторы, подъемные машины, станки) и в машинах, движущихся на небольшие расстояния (проходческие и очистные комбайны, городской электротранспорт).
Двигателями, использующими химическую энергию (двигатели внутреннего сгорания карбюраторные и дизельные, турбореактивные, реактивные) оснащаются автономные машины (автомобили, корабли, самолеты, ракеты).
|
|
Гидравлические и пневматические двигатели широко используются в горной промышленности, станкостроении и в др. отраслях, в случаях, когда по массогабаритным и др. ограничениям (взрывоопасная среда) нельзя использовать электропривод.
Из паровых двигателей наиболее распространенными являются турбинные двигатели привода генераторов тепловых и атомных электростанций, которые используют энергию перегретого пара.
Вариаторили преобразователь параметров энергии предназначен для преобразования параметров полученной механической энергии двигателя — это редуктор или мультипликатор, предназначенные для изменения момента и частоты вращения выходного вала.
Вариатор необходим, если преобразование энергии, например, электрической в механическую с наибольшем КПД происходит при определенных параметрах – частоте вращения и моменте, а для рабочего органа машины требуются иные параметры. Иногда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное. В некоторых случаях (использование тихоходных электро- или гидродвигателей, гидроцилиндров) вариатор не нужен.
Основным параметром вариатора (редуктора) является передаточное число, показывающее во сколько раз уменьшается частота вращения вала и увеличивается крутящий момент. При этом передаваемая мощность остается неизменной (не считая потерь мощности в вариаторе)
|
|
.
Рабочий органмашины и есть как раз той ее частью, которая и делает полезную для человека работу – шьет, вяжет, рубит, косит, молотит, режет, пилит, перемещает и выполняет еще тысячи других работ, полезных для человека. Поэтому эти устройства очень многообразны как по конструкции, так и по выполняемым операциям. Это наиболее важная часть машины — часто по названию рабочего органа называют всю машину, например, центробежный насос, сверлильный станок, ковшовый или роторный экскаватор и д.т.
Моделирование
Модели, их классификация
В прикладных исследованиях широко применяют моделирование, под которым поникают способ познания действительности с помощью моделей.
Модель — материальный или мысленный объект, отражающий основные свойства объекта-оригинала.
Использование моделей позволяет исследователю с меньшими затратами получить более точные результаты и избежать ряда погрешностей.
Важнейшим требованием, предъявляемым к моделям, является их адекватность — подобие объектам-оригиналам. Два объекта подобны, если по известным характеристикам одного простым пересчетом можно получить характеристики другого.
Кроме того, модель должна обеспечивать достаточную степень точности результатов исследований.
Модели бывают материальными и мысленными.
Материальные модели делятся на натурные и аналоговые.
Натурная модель — сам объект исследования или его аналог — характерна тем, что физическая природа протекающих в ней процессов аналогична природе процессов объекта-оригинала. При этом объект исследования абстрагируется — не учитывается влияние второстепенных, не имеющих существенного влияния на изучаемый процесс параметров или даже систем.
Процессы в аналоговых моделях имеют другую физическую природу по сравнению с процессами объекта-оригинала. Например, исследование гидравлических объектов может проводиться на электрических моделях.
Мысленные модели могут быть наглядными, символическими и математическими.
К наглядным моделям относятся так называемые воображаемые модели (например, модель атома).
Символические (знаковые) модели могут иметь вид условно-знаковых представлений: принципиальные схемы, записи химических реакций; графы.
Наиболее полной мысленной моделью является математическая, суть которой заключается описании свойств и связей объекта математическими уравнениями и соотношениями.
Построение моделей
При построении математических моделей руководствуются следующими соображениями.
1. Из общего комплекса процессов, характеризующих объект, выделяют те, которые важныв данном исследовании и отражают основные свойства оригинала.
2. Создают общую описательную модель выделенных процессов. Выполняют словесное описание, проводят классификацию, и систематизацию.
3. Определяют параметры и устанавливают значимыефакторы. С этой целью сложный объект разбивают на элементарные звенья. Для каждого звена определяют входные и выходные величины. Оценивают весомость влияния каждого фактора, выделяют значимые и отбрасывают второстепенные.
4. Создают математическую модель объекта, для чего составляют уравнения, описывающие процессы в звеньях, устанавливают и записывают уравнения связей и соотношений, выбирают метод решения.
5. Проверяют адекватность модели реальному объекту.
6. Решают уравнения (аналитически, численными методами на ЭВМ или на аналоговых моделях).
При построении натурных моделей поступают следующим образом:
1. Выделяют процессы, отображающие основные свойства оригинала.
2. Дают общее словесное описание модели и устанавливают параметры и факторы.
3. С использованием теории размерностей определяют критерии подобия, по значениям которых рассчитывают значения физических параметров модели.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 604; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!