Расчёт скорости и пути прямолинейного равноускоренного движения.
Исходные данные:
– ускорение а = 1 м/с/с = const;
– время t: 1,2,3 с.
Расчётные формулы:
скорость ;
путь .
А
В
С
D
а, м/с/с
t, с
V, м/c
S,
Ячейка С2 должна содержать формулу =$А$2*В2, а ячейка D2–формулу =$А$2*В2^2/2. Знак доллара указывает на неизменность столбца и строки при автозаполнении.
В данном примере, когда идёт автозаполнение по столбцу, можно не фиксировать знаком доллара столбец А, т.е. корректной будет запись формул для ячейки С2 = А$2*B2, а для ячейки D2 =А$2*B2^2/2
После автозаполнения в ячейки строк 3 и 4 В2 изменится в В3 и В4; ссылка на ячейку А2 останется неизменной.
Графическая иллюстрация результатов расчёта скорости и пути
Рис. 15.1
Основная задача проектирования электротермических установок — создание электротермического и электротехнического оборудования, обеспечивающего достижение конечной цели технологического процесса с максимальной технико-экономической эффективностью и отвечающего правилам техники безопасности (ТБ) и устройства электроустановок (ПУЭ).
Техническое задание.Исходные данные для проектирования установок в конструкторских бюро представляют техническим заданием, выдаваемым заказчиком или родственной вышестоящей организацией. В техническом задании указывают назначение, например электротермической установки, ее производительность, температурные режимы, скорость нагрева объекта и прогрева самой установки, условия эксплуатации, требования ТБ и ПУЭ, особенности окружающей среды, условия электроснабжения, пределы регулирования мощности и др.
В конструкторском бюро может быть проведен также полный расчет ЭТУ, включающий тепловой, электрический, аэродинамический, гидравлический и механический расчеты.
Агрозоотребования. При эксплуатации ЭТУ в сельском хозяйстве, весьма важный фактор для правильного проектирования сельскохозяйственных ЭТУ — это исходные требования, отражающие агрозоотребования сельскохозяйственного производства к нагревателям (или к другим технологическим аппаратам). Недостаточный их учет приводит к техническим и технологическим ошибкам. Известна, например, попытка предложить одной из проектных организаций военного ведомства разработанный ею электродный водонагреватель для подводных лодок сельскохозяйственному производству. После одного месяца эксплуатации на селе из-за отсутствия водоподготовки регулирующее устройство водонагревателя выходило из строя, а электродная система не отрабатывала положенный срок. К тому же, водонагреватель не имел автоматического регулирования мощности. Пришлось создавать новую серию водонагревателей, в значительной мере отвечающих новым повышенным требованиям.
Другой пример. Комбинированная система обогрева ягнят в кошарах из-за незнания ее создателями технологии ягнения и выращивания молодняка не отвечала зоотребованиям овцеводства. В результате использования указанной системы овцематку перегревали, был нарушен цикл вылизывания и кормления ягненка, а сам ягненок был подвержен простудным заболеваниям. И таких примеров в сельском хозяйстве можно привести множество.
Незнание разработчиками условий работы установок и аппаратуры управления на сельском объекте приводило к необоснованному утяжелению оборудования и шкафов управления (с целью достижения герметизации). Это вызывало их многократное удорожание. В то же время, как оказывалось при монтаже, в животноводческих постройках имелись помещения с пониженным содержанием влажности, корродирующих газов и других неблагоприятных факторов, где могло быть расположено оборудование; кроме того, не использовались современные антикоррозионные и изолирующие материалы.
Отметим, что агрозоотребованиям на сельскохозяйственные машины и оборудование предшествовали общетехнические и технологические требования, установленные в 80-х гг. XX в. в результате обследования совхозов и колхозов.
Этими требованиями (в том числе и на электротехнологическое оборудование) были: экономичность, безопасность, надежность вработе, возможность автоматического регулирования, простота конструкции, дешевизна, комплектность, возможность ремонта в условиях мастерских хозяйств и обслуживания малоквалифицированным персоналом, обеспечение высоких санитарных требований и экологии.
Выработанные на основе указанных требований агрозоотребо-вания (впоследствии «Исходные требования») включают в себя следующие разделы: назначение устройства и его производительность; по каким планам и заданиям ведется разработка машины или устройства (НИР; разработка, связанная с необходимостью обновления «Системы машин» и т.д.); примерная техническая характеристика устройства; дополнительные технические и технологические требования; экономическая эффективность (ведется сравнительный анализ на минимум ежегодных расчетных затрат); срок действия агрозоотребований (5 и более лет); кем (какой организацией) разработаны агрозоотребования, на каком заседании приняты, кем утверждены в МСХ РФ и в какую «Систему машин» (для животноводства или растениеводства) их представляют.
Имея агрозоотребования и техническое задание на проектированиеот заказчика или разработчика, можно начинать проектирование, если это устроит, например, заказчика.
Патентование.Предварительно или после разработки должен быть проведен патентный поиск конструкторским бюро, самим заказчиком или вышестоящей организацией по опубликованным материалам, подтверждающий патентную чистоту будущей разработки, то есть отсутствие ее конструктивных, схемных, технологических и других решений в перечне патентов ведущих стран мира и в других патентоспособных материалах. Иногда этот поиск проводится параллельно заказчиком и конструкторским бюро.
В этот момент должна быть подана заявка на новый патент с целью защиты разрабатываемого устройства или оборудования от конкурентов. По последним положениям патент имеет определенный срок действия и в случае необходимости его продления нужны дополнительные финансовые затраты.
Финансирование разработок.При плановой системе в бывшем СССР разрабатываемое оборудование предполагалось выпускать в обязательном порядке серийно за счет государства. Разрабатываемая машина должна была быть включена в перечень «Системы машин», где старые машины со временем заменялись новыми, более экономичными и производительными. Наличие ее в этом списке на момент проектирования было крайне желательным. При этом отметим, что «Системы машин» были не только в РСФСР, но и в других ведущих республиках бывшего СССР.
При наличии разработки в перечне «Системы машин» Министерство сельского хозяйства РСФСР могло дать к началу проектирования нового образца заявку на ее изготовление, например, на заводах Сельхозтехники в виде опытной или серийной партии или образцов определенного количества. Эта заявка учитывалась Госпланом РСФСР или республики и включалась в план выпуска завода в определенном году.
В рыночной системе выпуск новой продукции должен осуществляться главным образом за счет заинтересованных организаций, фирм или объединений (государственных или частных) или отдельного лица.
Проектирование.При проектировании нового ЭТУ или другой электротехнологической установки (при наличии всех данных заявки, патентного поиска и др.) на первом этапе должно осуществляться прочерчивание разработки. Сам эскиз установки к этому моменту может быть представлен заранее заказчиком или ведущим специалистом вышестоящей организации.
В ответственных разработках кроме самого конструктора-исполнителя и руководителя отдела КБ должен участвовать представитель заказчика или вышестоящей организации. В противном случае дело может обстоять так, что даже при наличии подробной заявки и эскиза конструкторским бюро по представленным данным может быть спроектирована машина совершенно иного плана, габарита, схемного решения, не отвечающая часто первоначальному назначению.
При проектировании следует руководствоваться документами ЕСКД, ГОСТами, СТП и другими инструкциями, регламентирующими также использование комплектующих изделий, материалов и сортаментов (например, в электротермическом оборудовании вместо специальных ТЭНов — обычные, вместо титана — нержавеющая сталь и т. п.).
Говоря об общих задачах расчета и проектирования, следует отметить, что при создании новых машин появляются новые методики расчетов, из которых предпочтительнее методики инженерных расчетов, хотя наличие современных компьютеров позволяет использовать и сложные теоретико-эмпирические зависимости.
Одна из задач проектирования — обоснование технологической оснастки изготовления и использования источников питания нового электротехнологического оборудования. Выбор последних важен и часто связан с использованием новых электронагревательных и изоляционных материалов.
Необходимы также проектные решения по обеспечению требуемой надежности оборудования и безопасности обслуживающего персонала.
В качестве иллюстрации к вышесказанному следует напомнить об описанных электрообогревателях ягнят ЭОЯ-0,15-220 и манежах ЭМ-0,36-220, в которых использованы современные электротехнические и изоляционные материалы, позволившие перейти с напряжения питания 36 на 220 В установок, работающих в условиях повышенной опасности.
Изготовление образца и его испытания.После завершения проектирования новой ЭТУ изготовляют опытный образец устройства (иногда макетный образец) и проводят его лабораторные и хозяйственные испытания.
В хозяйственных испытаниях участвуют представители заказчика, КБ и министерства, но главные испытания — это государственные или ведомственные приемочные испытания,проводимые машиноиспытательными станциями (МИС).
На указанные испытания представляют саму установку, документацию, запчасти и необходимый инструмент (ключи, отвертки, приспособления для настройки). В документацию входят паспорт и инструкция по эксплуатации; исходные требования; заявка на изготовление новой установки; протокол хозяйственных испытаний; в случае необходимости — вся конструкторская документация, включающая комплект чертежей.
МИС проводит испытания по программе и методике, согласованной с заказчиком. Результаты испытаний в виде протокола испытаний рассматривают на соответствующих научно-технических советах, например НТС МСХ РФ, где выносят решение о возможности постановки изделия на производство и утверждают завод-изготовитель.
Далее Госстандарт на основании протокола МИС и решения НТС о постановке на производство нового электротехнологического оборудования регистрирует проект технических условий на изготовление и передает его заводу-изготовителю.
Только при наличии всего вышеуказанного заводом возможен выпуск опытной (установочной) партии оборудования.
Расчет экономических показателей.В заключение следует сказать, что разработка новых электротехнологических процессов чаще всего базируется на новом электротехнологическом оборудовании. Однако часто бывает и наоборот, когда совершенствование установок или оборудования по ряду параметров приводит к возникновению нового электротехнологического процесса.
При проектировании нового электротехнологического процесса сравнивают эксплуатационные расходы как для существующего, так и для проектируемого процессов.
Годовой экономический эффект, руб/год, по процессу приближенно может быть определен по выражению
ЭГ = DИ ± Д, (2.159)
DИ = И1 — И2— сокращение годовых эксплуатационных расходов, руб/год; Д — дополнительный доход или убыток, связанный с использованием нового электротехнологического процесса, руб/год.
Срок окупаемости капитальных вложений определяют из условий
Ток = К / Эг или ТОK= Кд / Эг,(2.160)
К и Кд — соответственно полные или дополнительные капитальные вложения, производимые при внедрении нового процесса.
Если Токменьше или равен нормативному сроку окупаемости Тн(например Тн = 7 лет), то капитальные вложения эффективны и новый процесс можно рекомендовать производству.