Загадка ленточного транспортёра
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 22 ธ.ค. 2022
- Какая мощность требуется для обеспечения работы ленточного транспортёра? Какая доля вкладываемой энергии идёт на транспортировку сыпучего материала, а какая сразу уходит в тепло?
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
![แข่งแลกของ 1 วัน!! ของใครแพงสุดชนะ!! [Ver.2024]](http://i.ytimg.com/vi/joRT59ilPHg/mqdefault.jpg)
Являясь инженером который проектирует эти конвейеры, хочу сказать вот что. У каждого ролика два подшипника. Ролик, из-за небольшой несложности, которая всегда есть, крутится туже чем если просто просуммировать усилие сопротивления двух подшипников. Далее, энергия тратится на трение ленты о ролики, а также на трение о приводной и натяжной барабаны, + двигатель должен быть способен запустить конвейер, то есть из состояния покоя всех тел привести во вращение барабаны, ленту и ролики. По мере нагружения конвейера, нагрузка на ролики увеличивается, происходит прогиб осей на некоторую малую величину, что приводит к дополнительной несоосности и росту сопротивления вращению. Поэтому расчёт у нас на заводе сведён в сложные Excel-таблицы которые учитывают все факторы.
прогиб оси ролика ничто, в сравнении с прогибом самой ленты вокруг этого ролика)))
а почему не используют минитележки на гибких связях?
Ну тут сразу оговаривалось, что речь о сферическом коне в вакууме, всеми сопротивлениями конвейера для реальных конструкций пренебрегать
Глядя на Ваш комментарий, вспомнил анекдот: дали задачу математику, физику и инженеру вычислить объём красного резинового мяча. Математик измерил диаметр мяча и рассчитал тройной интеграл. Физик погрузил мяч в воду и вычислил объём вытесненной жидкости. Инженер достал из шкафа таблицу объёмов красных резиновых мячей и нашёл нужное значение.
Только у Вас таблицы Эксель. :)
@@leonidas8404, а инженер мог высчитать и как математик и как физик. Но зачем, если всё уже высчитано и сведено в таблицы.
Также и на компьютере. Зачем писать каждую программу для вычисления или самому тратить время на подсчёт, если банальная Excel легко произведёт подсчёт. Задача инженера правильно произвести замеры и правильно заполнить таблицу для подсчёта. Ну и конечно же понимать что он делает и что в результате хочет получить.
Если масса наковальни значительно превышает массу молотка, то значительная часть кинетической энергии при неупругом ударе переходит во внутреннюю энергию. Знание этого закона, который следует из теоремы Карно, помогло мне правильно забить четыре отрезка трубы в землю для изготовления скамейки. Под рукой в качестве ударного инструмента у меня были лёгкий молоток и большой камень. Я отдал предпочтение камню. Если я бы выбрал молоток, то верхние части труб были бы изрядно подпорчены.
@@user-xq3wo1rv1u Почему аргументы кривые? В данном случае труба является наковальней в переносном смысле. Чтобы ее существенно не деформировать ударами, нужно направить максимальную часть энергии ударов на придание ей начальной послеударной скорости, а не на пластические деформации, нагрев. Это достигается применением ударного инструмента большой массы в соответствии с теоремой Карно.
Полезное видео, хотя сильно упрощено. сразу напрашивается вывод, что для уменьшения мощности двигателя надо струю сыпучего материала направлять по ходу движения транспортера (например изогнуть выходной лоток, или даже пластину под углом поставить чтобы изменить направление падения ). тогда кинетическая энергия сыпучки будет большей частью сохраняться, а не переходить в тепло.
Кстати при падении сыпучки на транспортер кинетическая энергия переходит не только в тепло, но и в потенциальную энергию сжатия материала ленты под тяжестью сыпучки (вспомните энергию сжатой пружины) и растяжения ленты из-за прогиба.
так же полезно рассмотреть этот прогиб. Вывод в том что сыпать надо не между роликами а на ролик, чтобц уменьшить затраты на поднятие сыпучки из прогиба.
Спасибо вам за ваши видео, стимулирующие мышление. Я на ютубе зарегился только когда ваши видео начал смотреть.
Требуется проверка экспериментом, кто за?
На коротком транспортёре заметно что лента греется. Подтверждаю. Из практики.
@@I-I-IagnbIu-go-lauKOB Пусть греется, как это может убедить нас в отказе от проведения эксперимента?
@@garrygarry6211 для меня этот момент уже доказан. Эксперименту это не мешает. В реале у транспортера куча точек трения, а соответственно и нагрева. Так что вперёд.
@@I-I-IagnbIu-go-lauKOB греется, но от трения ленты об валы.
@@Ihor_Semenenko нагрев идт и при вращающихся роликах . Клин тут не причем
Потом пришел Дельта и сказал, что в таких условиях в двигателе ленты будет генерироваться энергия и ей освещается весь цех
А потом пришёл папа Дельты, наругал за прогулы школы, и отвёл его учить, наконец, основы физики. ;)
На видео показаны конверы наклоные, а задачка разбирается как для строго горизонтального.
Тогда надо еще добавить энергию на подъем песка, если вверх, или вычитание из нагрузки движка энергии спуска песчаной массы, при наклоне ленты вниз.
В последнем случае, при идеальном, без трения в подшипниках условии, движок вообще не нужен. А при условиях сверхдеальных, он будет работать как генератор))
вот, из-за того, что энергия будет выделяться, и не делают конвейеров направлением вниз ( а на направленных под хорошим углом вверх устанавливают тормоза), а заменяют их на простые гравитационные течки. вся суть процесса перемещения сыпучих грузов сводится к поднять на верх, а дальше оно само пересыпается по оборудованию- на примере из видео "песок" протекает по сушильному барабану вниз, даже несмотря на то, что его крутят внутри мешая это делать))
Как генератор он не сможет работать.На таких транспортерах стоят асинхронники с короткозамкнутым ротором.При обесточенном статоре,ротор это болванка не имеющая никакого магнитного поля.
@@user-jc1vy9rw9r а какая разница, какой двигатель ставить? всё решает целесообразность- которая рекомендует работать вверх, а не вниз. если будет выгодно использовать определенный двигатель, или несколько ( я видел конвейер с 6 двигателями).
@@11Vasya На одном конвейере 6 двигателей и редукторов?
@@user-jc1vy9rw9r две пары двигателей на приводе и два в натяжной. 4 редуктора. но конвейер тросовый- по три движка на одну сторону ( один трос).
А я предлагаю четвертый вариант. От третьего он отличается тем, что на конечном участке траектории песок все еще лежит на ленте, но движется по дуге вниз. Со всеми вытекающими. То есть, требуемая мощность будет чуть меньше, чем в варианте 3. На сколько? Это зависит от диаметра выходного вала. И да, разница будет крайне незначительна. С другой стороны, если скорость транспортера очень мала, а диаметр вала сопоставим с длиной всей ленты (половиной длины ленты,, естественно), то может получиться "интересно".
А на ленте обычно имеются удерживающие лопасти и если выходной вал будет не один, а два друг под другом и на достаточном расстоянии друг от друга, то вся лента будет проводиться в движение одной лиш гравитацией без двигателей - по сути это аналог эффекта падающего конца цепи который тащит за собой неподвижные звенья.
@@millkiway3682 В принципе, все так. И "зацепы" часто есть и второй ролик можно поставить. Но мы решаем конкретную задачу. В ней нас "освободили" от трения в механизмах, но дали эскиз транспортера без зацепов и с одним направляющим роликом. Размеры на эскизе не проставлены от чего я и позволил себе аккуратно и чисто в сослагательном наклонении пофантазировать на счет размера этого ролика. Но "ставить" второй- это уже явное нарушение условий задачи.
А вот это уже зависит от скорости.
Если скорость велика то песок улетает вдаль по параболе и почти не взаимодействует с уходящей вниз лентой.
@@IgorTs79843 хм... Вообще то я специально написал, что "скорость транспортёра мала". И не только потому, что "песок улетает". Но и потому, что уменьшение скорости ленты, ведёт к снижению мощности, уходящей на разгон песка и на его нагрев. В результате влияние вот этого гравитационного эффекта увеличивается.
Так ничего не сказано и про силу трения песка о ленту. Поэтому почему мы исходим из того что трение есть только в момент приемки песка - оно также есть в момент выхода песка. Поэтому лопасти вводим как раз для того чтобы показать что трение абсолютно максимальное и на входе и на выходе.
А второй выходной ролик можно и не добавлять, а можно пофантазировать на тему длинны провисания ленты - в таком случае форма ленты будет похожа на треугольник т.к. песок на выходе будет при помощи гравитации тащить ленту строго вниз до тех пор пока оставшаяся гипотенуза ленты(пренебрегаем весом самой ленты) внатяжку начнет увлекать ленту за собой.
Да, но масса песка на конвейере не меняется, сколько насыпется столько же и высыпется в конце. Движущаяся масса постоянна, нужно только разгонять насыпающуюся.
Спасибо. И Вам удачи в новом году.
Спасибо за познавательный и созидательный труд! С Наступающим!
Как круто, что Андрей с нами почти в прямом эфире! Новый год на дворе.
Спасибо! Очень полезное решение задачи для практиков!
Эксперт Омикрон, предполагает, что песок сваливающийся с последнего ролика конвеера, будет раскручивать конвеер, передавая мощность пропорционально скорости. В итоге установится равновесие, с нулевой подводимой мощностью.
Мощность раскрутки зависит от длины вертикального участка, на рисунке он мал.
Останов на 3:40 Мой ответ: В системе координат связанной с лентой груз имеет изначально скорость v направленную влево и за счет трения эта скорость падает до ноля. Соответственно в тепло рассеивается в единицу времени энергия q*v^2/2. Но рассеивание в тепло этой энергии не отменяет необходимостипри придать грузу скорость в системе координат связанной с землей, на что придется также затратить q*v^2/2 Дж/с. Ну и естественно прав оказывается третий участник спора.
Сначала ты рассмотрел СК, связанную с лентой, сказал, что скорость песка изменилась на V, а потом перешёл в СК, связанную с землёй и ещё раз изменил скорость песка?
@@user-zj3lh8ww2z Да, тормознул и заново разогнал как при проходе прямого угла.
@@user-zj3lh8ww2z Просто так нагляднее. В тепло переходит одинаковая энергия в единицу времени в любой системе отсчета. Удобнее всего рассмотреть связанную с конвеером. А вот приобретенная кинетическая энергия должна рассматриваться относительно двигателя который производит работу (в данном случае тянет транспортерную ленту).
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
@@user-uv6ct8ly5r , песок который равномерно движется вместе с транспортёрной лентой (с той же скоростью и в том же направлении) никак не воздействует на ленту вдоль направления их движения. Таким образом в нашем случае ленту тормозит только тот песок который проскальзывает по поверхности ленты, а это всего лишь небольшой участок около того места где струя песка встречается с лентой. Поэтому если длина ленты позволяет песку сравнять свою скорость с ней, то дальнейшее увеличение ее длины ни на что не влияет.
Очень похоже на тот факт, что при езде в пробке (на первой передаче, отдельными тычками-остановками) на автомобиле с МКПП практически ровно половина энергии, снимаемой с коленвала двигателя, сразу сжигается в сцеплении, и только вторая половина приводит в движение собственно автомобиль.
По этому в 3д принтерах с печатающими головами (или дрыгостолами) стараются сделать модель так, чтобы у нее не было резких углов или снижают скорость при подходе к ним. Иначе резко возросшая сила приводит к раскачке конструкции и появлению осцилляций на модели (не говоря уж об аккустическом шуме и износе механики).
2й эксперт прав
упругое столкновение не при делах
Выходит, что можно уменьшить скорость ленты в n раз и увеличить подачу материала на транспортер в n*n раз с сохранением мощности двигателя транспортёра. В таком случае оптимальный режим работы транспортёра это грузить его до предела разрушения конструкций и пусть движется настолько быстро, насколько движок способен
но тут попадаем на вилку- как вместить максимально много на медленную ленту?
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
Оба выражения альфа и бета справедливы, но в различных предельных ситуациях. В общем случае коэффициент k относительно ситуации бета определяется выражением k=(2+x)/(1+x), где x=q/M, M- общая масса ленты контейнера, q - секундный расход песка. При qM имеем k=1 (случай бета). При q=M имеем k=1.5. Понятно, что при изменении x можно получить любое значение k в интервале от 1 до 2.
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
Спасибо большое за то, что вы делаете! Это похоже на видео версию журналов мат просвещение. Как думаете, возможно ли сделать похожие по качеству видео для дошколят? Вижу что в некоторых мультиках есть попытки, но очень примитивны, хотелось бы чуть ближе к реальности.
Из троих не прав никто. Песок ещё падает с транспортера и раскручивает его.
Кин.энергия горизонтального движения песка теряется в тепло, когда он падает с ленты. Поставить бы там вертушку с лопатками, чтобы возвращать эту энергию ленте.
песок на высоте имеет потенциал - крутить за его счёт ленту!
На вертушке опять половина энергии потеряется? 😅
@@RobotN001 Да, сразу неочевидно, какую долю энергии можно вернуть таким образом
Задача станет ещё интересней в методическом плане, если вместо песка опускать на гладкую ленту шарики поодиночке. Каждый шарик катится по ленте, разгоняясь силой трения, пока не остановиться. Это позволяет не возиться с передачей энергии при неупругом ударе (считая, конечно, массу всех шариков на ленте ничтожной по сравнению с лентой), а рассмотреть задачу в силовом аспекте. Можно обсудить случай, когда шарики падают с конца конвейера, так и не остановившись на ленте полностью.
в задаче не говорится о наклоне ленты.
его его изначально нет, то он будет в ту сторону к какой ближе шарик.
при этом если мотор стоит на дальнем конце и тянет, то нагрузка на него увеличится
Увидев название видео, подумал, что вы на транспортёр самолёт хотите поставить - взлетит ли?)
А когда озвучили три варианта - такую интригу создали, что я аж, грешным делом, на долю секунды подумал, что сейчас будет неожиданный сюжетный поворот и каким-то невероятным образом прав окажется первый 🙂
Спасибо за видео! Мне лень думать самому, но всегда приятно наблюдать за вашими размышлениями.
Он был бы прав, если б подающий канал был в конце загнут по ходу движения ленты.
Если посчитать точнее в примере с двумя массами, то сначала рассмотрим замкнутую систему с движущейся массой ленты dM со скоростью v и покоящейся массой песка dm. Импульс системы равен v*dM. После столкновения импульс система равен (dM+dm)*v2 и равен исходному, а значит скорость системы масс после столкновения равна v2 = v*dM/(dm+dM), а энергия равна dЕ2 = dM^2/(dm+dM) * v^2/2. Однако нам необходимо теперь разогнать эту систему до исходной скорости ленты v с энергией dE1 = (dm+dM) * v^2/2. Тогда разница между этими энергиями и будет пополняться двигателем и равна dE = (dm+dM) * v^2/2 - dM^2/(dm+dM) * v^2/2 = (1 + 1/(dm/dM+1)) * dm* v^2/2.
Ну а мощность равна P = dE/dt = (1 + Q/(q+Q)) * q * v^2/2.
Тут мы приходим к интересному результату: не прав никто из троих участников. :)
Необходимая мощность зависит от соотношения массового расхода песка q к "массовому расходу ленты" Q и находится в диапазоне от q*v^2/2 (погонная масса ленты пренебрежительно мала по сравнению с массой песка на ней) до q*v^2 (погонная масса песка пренебрежительно мала по сравнению с массой ленты).
Отсюда вывод: лента должна быть как можно легче для экономии энергии, а сыпать песка на неё нужно как можно больше.
Неверный вывод.
"Масса ленты" в таком расчёте включает в себя уже наваленный на неё песок.
Так что для её уменьшения (при заданных условиями транспортировки расстоянии и q) придётся увеличивать скорость, тогда потери станут ещё больше.
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
А что, скатываясь с ленты, оставаясь какое-то выоремя в контакте с ней
и СНИЖАЯ центр тяжести, песок или что-там не отдаёт энергию ленте? Если выхоной барабан увеличит а в диаметре, мы не только недолжны будем затрачивать энергию, а получим её! Как вверхнебойном мельничном колесе.
Спасибо, интересное видео.
С точки зрения ПТМ мощность двигателя определяется :
А)производительностью конвейера;
Б) Передаточным числом редуктора;
И производительность, в данном случае, нам покажет количество груза, находящегося на лента конвейера. А сама лента с песком выступает как груз, который надо условно протащить (потерями на всех роликах и опорных барабанах пренебрегаем). И диаметр ведущего барабана будет как рычаг, а площадь соприкосновения и натяжение ленты определит силу сцепления, и передающее усилие от редуктора.
Но это уже материал на курсовой проект)))
Удвоение ёмкости конденсатора: q=CU, q=2CU; U0=U; U1=U/2; E0=CU^2/2; E1=(2C)(U/2)^2/2=CU^2/4.
Можно мысленно "перевернуть" транспортёрную ленту, рассмотрев её, как гусеницу гусеничной машины.
И какой вывод?
Тут еще зависит от длины транспортера - чем больше длина, тем больше масса транспортируемого груза - соответственно и больше мощность двигателе должна быть.
Напомнило старую не совсем детскую школьную задачку. На вершине горки H стоят санки массой M. Они скатываются с горки и останавливаются. Какую работу надо совершить, чтобы затащить эти санки назад.
Значит сыпать нужно не на прямую ,на конвейер. А через отражатель. Который направит образно песок либо щебень ,по ходу движения конвейера.
Хорошо быть теоретиком. Мощность должна быть такой чтобы запустить эту ленту с несколькими тоннами щебня после внезапной (или не внезапной) остановки, при условии что один или несколько вальцов заклинило.
Источник тепловой энергии выделяемой песком при падении на ленту конвейера - это кинетическая энергия песка полученная при падении из бункера. Она не генерируется двигателем конвейера, и будет выделятся даже при отключенном двигателе. Каким боком ее приплюсовали к энергии затрачивемой двигателем?
Энергия будет затрачиваться только на разгон массы песка до скоростиленты, и прав Бэтта.
Ну ок, перешла кинетическая энергия вертикально падающего песка в тепло, это тепло рассеялось, на работу двигателя то это почему должно сказаться?
На пример: если бы подача песка двигалась параллельно конвейеру и с той же скоростью, то при падении песка точно так же выделилось бы тепло, но никоим образом это не сказалось бы на работе двигателя, не потребовало бы от него большей мощности.
Или еще вариант: упал песок большей высоты, еще больше энергии перешло в тепло, а двигатель как вращался так и вращается тратя свою энергию лишь на положительное ускорение груза.
Или еще пример: песок уже лежит на неподвижной ленте, на запуск этой ленты потребуется ровно столько же энергии как и при насыпании на движущуюся ленту. Если трением пренебрегаем, как сказано в условии.
Требуется ещё исходная - под каким углом будет расположен транспортер , либо ровно горизонтально ? И тогда ещё и его длина ..
Удачи и успеха в новом году!
Сначала нужно измерить с какой мощностью нужен мотор чтобы двигать пустой ленточный транспортер? Нужно учесть размер и вес валиков и ленты , важна длинна ленты , сопротивление воздуха и только потом измерить вес груза и изменение его вектора движения. И ещё надо учесть множество факторов вроде неоднородности ленты и атмосферное давление. Изменения тока в проводах и электромагнитным полем мотора можно принебречь.
Скажите пожалуйста, почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
@@user-uv6ct8ly5r Конечно с чем длиннее лента тем больше песка и соответственно он тяжелее, ещё важна влажность груза.
@@user-en6tt2ru2p получается, что они совсем не правильно решают задачу, так как от соотношения скоростей высыпания песка и передвижения ленты зависит загрузка транспортёра, то есть вес песка на единицу длинны ленты, а если длинна ленты неизвестна, то как считать дальше?
С новым годом!
Пишу по ходу просмотра.
Прав окажется Дельта, который учтёт не только потерю энергии на разгон материала, но и частичный возврат её при съезжании материала по правому ролику и раскручиванию его через транспортёрную ленту, при этом учитывая коэффициент трения. Энергия возвращается лишь частично, о чём свидетельствует тот факт, что материал высыпается не строго вниз, он имеет некую горизонтальную составляющую скорости. Бывая в своё время в командировках на ГОКи, я видел транспортёры с железной рудой.
Очень интересно... Выходит, что установив преобразователь частоты на дозирующий конвейер дробильно- сортировочного комплекса, я провёл колоссальную экономию электроэнергии помимо защиты дробилок от перегруза и поломки вала на конусной дробилке...😊
Главное какой редуктор поставить)
Спасибо за оперативную реакцию. У меня еще задача, если будет интересно. Мячик (скажем теннисный) ударяется о твердую вертикальную стенку, подлетая под косым углом. Описать связь между углами падения и отражения. Здесь есть, разумеется, варианты постановки - учет/неучет трения скольжения, качения, проскальзывания/прокручивания мячика, момент инерции, степень упругости соударения и т.п. Особенно интересен предельный угол, при котором отражения не произойдет, если такой есть. Спасибо заранее! И с наступающим Новым Годом!
Ну тут можно упрощать и считать мячик бесконечно упругой точной, игнорировать гравитацию, и тогда он будет отскакивать как луч света,
а можно считать, что это липкая масса и он прилипнет и вообще ни куда не отскочит... или какой то промежуточный вариант.
кроме того мячик может иметь свое собственное вращение и это внесет коррективы при полете в воздухе и при отскакивании... Реальные мячики иногда летают по весьма замысловатым траекториям, как будто в них есть реактивные двигатели.
У нас в городе переделывали цементный завод на шведские технологии, сам Он Вам не Димон приезжал на открытие. Так вот, решили они отказаться от самосвалов которые возили сырьё из карьера и построили транспортёр длинной несколько километров, долго он не проработал, начали перегорать электродвигатели. Видимо проектировщика звали Бета.
Логично было несколько конвейеров построить в длину чтоб предыдущий сыпал на следующий.Тогда бы работало.
Ох уж эти теоретики)))
На реальных транспортерах выход продукта на ленту организован под углом и при касании уже имеет частично попутную скорость)))
А если в конструкции имеется..Ой. Но это уже за условиями задачи.
Короче, разминать мозги полезно 👍
Поскольку механизм идеальный, т. е. отсутствуют потери на трение, кроме трения песка о ленту, то достаточно придать транспортёру начальное вращение и он будет работать без энергозатрат, поскольку будет раскручиваться грузом на конечной дугообразной части траектории. Так что ответ α) 0 , или даже как у Dmitry Makao.
Еще один вариант вечного двигателя))))
@@andreiborisoff7982 если это шутка, то он принята. А по сути механизм будет действовать с уменьшением потенциальной энергии подаваемого груза.
Правильный ответ дал второй эксперт, т.к. в вопросе содержалось уточнение - "если пренебречь потерями".
Полагаю дело не в нагреве, а то что конвейер придает энергию песку не в один момент времени Т за который он вываливается на ленту, а песок может катится по ленте со скорость меньшей скорости ленты какое-то время.
Песок сыпучий, а выступающий моделирует массу "q"- как материальную точку. Жесткого удара не будет. Моделировать нужно как плавное нарастание скорости порции песка от ноля до "v". Прав : "b"
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
Спасибо!
в классе был теоретиком, а не расчетчиком. Так что, мое предположение: прав гамма, так как груз стремится сохранить свое положение в пространстве и ленте надо постоянно прикладывать к нему большее усилие
Я тут подумал...
И понял в чем подвох.
Для предложенного решения нужно слегка изменить условия задачи. А именно:
Имеем транспортер, находящийся в безвоздушном пространстве в состоянии невесомости. Из загрузочного контейнера подаем на ленту "липкий" песок, способный намертво приклеиваться к ленте в момент контакта. Прилипает не только к ленте, но и к тем песчинкам, которые контактируют с лентой или с теми песчинками, которые контактируют с лентой через другие песчинки. Из контейнера песок вылетает в сторону ленты транспортера с некоторой скоростью. Скорость такова, что в момент прилипания к ленте песок имеет импульс, сравнимый с импульсом песка, падающего на ленту в условиях земной гравитации. В конце ленты песок внезапно теряет свою "прилипательную" способность и срывается с ленты, улетая в даль с грустными звуками.
Вот и все.
Полувагон ж/д весит 23 тонны, на нём было написано, нас, трое мужчин возраст 35-40 лет, влёгкую его столкнули и покатили на горизонтальном участке ж/д.
лента транспортёра может транспортировать и липучий материал, который может экструдироваться на ленту из сопла какого-то экструдера в поле тяготения планеты, и этот липучий материал может иметь разные параметры адгезии экструдируемой колбаски к ленте и пределы прочности и удлинения экструдируемой колбаски в процессе её пластической деформации, и эти микроскопические и макроскопические параметры материала могут быть переменны во времени
Если правильно сконструировать место схода груза с конвеера, то можно вообще отказаться от электродвигателя. Точнее использовать его лишь при старте до момента когда груз доедет до края конвеера. Ну а далее, еще и тормоза понадобятся ))))
еще вариант. на ленте ребраразделителт и крайнее колесо большего размера. теперь начинаем подачу 1 ячейка раз в минуту. через час 3 в минуту ...................теперь ситуация песок сыпится 1 секция в ед время ГО апари прохождении большого колеса включается гравитация и лента начинает самораскручиватся
Вообще использование закона сохранения энергии очень опасное дело - надо всегда учитывать потери в тепло. А это легко потерять.
Закон сохранения импульса в этом отношении проще.
Но оба вторых забывают, что ссыпающийся песок несколько разгоняет ленту, так что мощность в реальности будет ниже - вдруг ноль и выйдет :D
Еще можно учесть импульс который добавляет песок скатывающйся с круглого конца конвеера - если например заменить песок водой а ролик на конце конвеера водяным колесом то лента конвеера будет двигаться сама без мотора
Так, хорошо, а если представить, что у нас лента с самого начала стоит и не имеет массы (пренебрегаем массой). При этом песок массой q сразу лежит на ленте. Нам надо разогнать песок до скорости V за 1 сек. Правильно ли я понимаю, что тогда ответ второго будет верным?
Лента сама по себе тяжелая, чаще всего, груз движется вверх, Если резина толстая, надо её чем-то согнуть на роликах,
ещë один момент, двигатель нужен с учетом запуска под нагрузкой, а это увеличит мощность проектируемого двигателя в разы.
Ха, мне интуитивно сразу подумалось, что ответ будет где-то между бэтта и гамма
Остались без внимания два очень важных фактора. Длина ленты, то есть масса материала находящегося на ленте и наклон ленты.
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
@@user-uv6ct8ly5rпожалуйста: песок, который уже разогнался до скорости ленты, движется равномерно и прямолинейно, фактически так же, как если бы он двигался прямолинейно. На его перемещение мощность двигателя уже не тратится. Если двигатель остановить, то уже разогнавшая масса песка продолжит двигать ленту.
Но это в идеальном мире, когда мы пренебрегаем потерями на трение в подшипниках. В реальной жизни, естественно, весь вес песка давит на неидеальные подшипники, и приходится тратить энергию двигателя ещё и на нагрев подшипников. А так же на деформацию ленты, прогибающейся между опорами под весом песка. И ещё много на что.
Если лента будет очень короткой, то срывающийся вниз песок будет её раскручивать, как водяное колесо. Придётся её ещё и притормаживать. А если не учитывать все эти трения в подшипниках, то заполненная лента при любой длине будет водяным колесом, и энергию придётся тратить только в процессе её заполнения.
Всех с новым годом! Здоровья вам, знаний и разума...
При вашем расчете, после обеда транспортер не заработает, так как ее двигатель не осилит веса груза на остановленной ленте.
Теория без практики бесполезна, а практика без теории опасна!
Задача поставлена "Какая мощность требуется для обеспечения работы ленточного транспортёра?" и показана на видео его работа, а на схеме изображен другой вариант. Ошибки во всех вариантах.
Во первых это разные задачи! На видео груз перемещается по наклонной вверх, а при решении задачи не учтено ни высота подъема сыпучего груза, ни расстояние его перемещения!
Во вторых, если он горизонтальный, и трение не учитывается, то вроде прав первый вариант, но вспомним закон сохранения энергии и это значит, что сила приложенная для перемещения груза рассчитывается в зависимости от массы его и от придаваемого грузу ускорения, в момент попадания его на ленту. При этом некоторое время груз подвижен и высыпаясь распределяется по ленте до момента успокоения относительно ленты. Мощность необходимая рассчитывается легко.
А вот кинетическую энергию можно не рассматривать, как и трение, так как на движение ленты она практически не влияет и и переходя в тепло уходит в воздух.
И третье, в жизни иногда бывает, что при резком отключении двигателя, лента останавливается через некоторое время и начинает идти в другую сторону, поэтому, если ленту расположить под углом вниз, то двигатель совсем не понадобится...
Ну а если посерьезней, то надо учитывать еще коэффициент запаса, вес ленты, длину ее, натяжку ленты, УГОЛ наклона, количество роликов ... кпд двигателя.
Я не понимаю, почему часть энергии, с помощью которой крутят ленту, уходит на выделение тепла. Ведь падает-то песок, и его энергия переходит в тепло.
Если рассмотреть 2 шара с разными массами и их неупругий удар, то так сделать можно: летели 2 шара, ударились, полетели дальше вместе, расписываем импульсы, получется энергия системы уменьшилась, значит она ушла в тепло. И мы говорим что это тяжёлый шар потратил энергию на выделение тепла, окей. НО: лента и песок до удара двигаются перпендекулярно. И когда песок падает на ленту, мы говорим что часть энергии ленты пошла в теплоту, но ведь не энергия вращения идёт в теплоту (её скорость перпендекулярна скорости песка), а энергия Земли (лента приделана к шестерёнкам, шестерёнки к стене, стена стоит на Земле).
(Ещё одна мысль: разница в 2 действиях: положить и бросить песок на ленту, заключается в том, что когда мы бросаем песок, на ленту (какое то время) действует сила, направленная вниз, которая не мешает вращению)
А всё, я понял, не надо обьяснять. Видимо в час ночи лучше спать, а не думать
Ну, там ещё выделяется тепло в опорах... Силу трения можно тоже попытаться оценить.
В правой части песок (или зерно) опускается вниз и раскручивает конвейер. Прилагаемая сила будет почти равна нулю (если конвейер движется медленно).
Немного не понял. Если мы пренебрегли всеми потерями в подшипниках и тд вначале видео. То например ставим на ленту 5 тонн груз и легонько пальчиком толкаем груз и он поедет потому что трение во всех узлах у нас отсутствует по условиям.
А как же потери на деформацию ленты в начале и конце транспортера? Если без них, то и на нагрев от удара песка по ленте можно обойтись?
угол транспортёра тоже не ясен
Рассмотрите пожалуйста принцип работы вибрационного транспортера.
На вибрационном происходит ещё и самосортировка перемещаемого продукта. Там видимо придется кучу допущений (упущений😂) делать.
0, если трения на валах нет - преодолеть нужно только сопротивление воздуха, а если трение песка с лентой есть - то при ссыпании песок будет сам двигать ленту. главное чтоб механизм уже работал, ну или всётаки дать ему какойто импульс небольшой придётся
Закон сохранения импульсов так применять нельзя. Он справедлив для замкнутых систем. Т.е двигателя, чью мощность надо найти, быть не должно вовсе.
Тогда по закону сохранения импульсов можно рассмотреть как будет останавливаться транспортерная лента, если она двигалась и мотор потерял сцепление с ней. В этом ролике про именно этот случай рассматриваются заменой на столкновение шаров. На самом деле транспортерная лента движется с постоянной скоростью, которую обеспечивает двигатель.
Ерунда, то что песок падает на ленту,,, нагревает её. Так можно тему поднять то что когда вода падает с большой высоты ( водопад) на камни то тоже нагревается камни?
Ну предположим у конвеера лопатки, пренебрегаем потерями на вращение и прогиб ленты, его нет. Как нарисовано на картинке с такими диаметрами роликов после первоначального запуска контейнера он сам будет крутится пока сыпется песок
На работе спрашиваю, никто внятного ответа не даёт о колесе автомобиля, когда колесом наезжаешь на бугор колесо сжалось, рессора прогнулась либо пружина сжалась но ведь в колесе давление увеличилось и давит равномерно по окружности на каждый сантиметр металлического обода, откуда ось получает движение.
Если конвейер даже работает вхолостую, то всё равно используется много энергии на приведение его в движение.
Кроме того, большая часть ленточных конвейеров работает на подъём груза, а это не немного отличается
от прямолинейного движения.
на видео был резиновый конвейер, он довольно упругий, и песок не мгновенно ускоряется.
Когда прыгаешь на качающий конвейер главное сгруппироваться и податься вперёд, иначе кубарем покатишъся назад.
Есть формулировка физики: "мощность = энергия, добавленная в систему за единицу времени"
За единицу времени на транспортёре появилась масса песка я движущаяся со скоростю у. Значит добавленная энергия -- это qu^2/2 ?
Таким образом появляется ответ "бета", при условии что нет потерь энергии в тепло при взаимодействии песка с транспортёром.
Гипотеза авторов состоит в использовании авторами замкнутой системы с законами сохранения импульса и энергии, которая даёт что потери в тепло составлают такую же величину. Это интересный подход, но как он может быть получен на прамом использовонии факта незамкнутости системы?
Песок в конце ленты ссыпается с вала и тянет за собой ленту. По сути, ленту вообще тянуть не надо, ее песок сам тянуть будет. Хотя наверное, тяги будет недостаточно из-за огромного трения всего транспортера.
А почему не берут в расчёт уклон ? Трение в подшипниках то понятное дело. Если уклон есть то мотор и не нужен , тогда альфа прав, и просто гравитация сыпет на длинну конвейера. Кстати от длинны будет тоже разные показатели , как и от упругости груза или ленты , а лента не твёрдая! Ещё если использовать ветер , или гравитационные батареи то тоже мотор не нужен. Можно ещё добавить уклон высыпания груза , не вниз а в бок . Тогда меньше тяги конвееру надо, а сыпать в бок под гравитацией тоже реально
Что же это получается, если вдоль конвейера установить вертикальные перегородки, ленточный конвейер будет двигаться ещё быстрее?
лучше сделать скользкий желоб, плавно поворачивающий песчинки вдоль ленты транспортера -- пусть песок приобретет скорость ленты и падает с нулевой скоростью
Теория очень далека от практики! Мощность эл.двигателя должна быть с запасом на запуск. Весь груз на ленте должен быть разогнан до номинальной скорости за время пуска обычно асинхронного двигателя за 6-12 сек.
Немного не понятно, как учтены векторы действия силы?
Если я правильно понял ваше рассуждение, то что бы конвейер просто стоял на месте, не сообщая грузу горизонтальную скорость, он должен отдавать мощность MV2/2 ? а еще одна MV2/2 нужна для сообщения горизонтальной скорости? Из условия задачи груз сыпется самостоятельно, обладая , как минимум кинетической энергией "падения".......
Это ж надо так приплести нагревание песка к мощности ленты))) А если песок нежно насыпать насыпать на ленту с небольшой высоты то?...
Если нет никакого трения, то мощность нужна только для старта движения ленты. Когда песок дойдёт до конца и за счёт падения и трения о ленту начнёт её ещё и разгонять, то можно будет двигатель в режим генератора перевести.
Тогда нужно будет менять двигатель с асинхронника на другой.
В расчетах точно должно быть ускорение свободного падения, расстояние ленты от места загрузки условно песка, на ленту, и конца (сброса груза с ленты). И ещё многие факторы, которыми почему-то принебрег автор. Да и песок падающий на условную часть конвейера имеет более высокую массу чем эта часть ленты
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
3:00 сила падения действует на ленту, и этот импульс её нагревает, при этом ролики раскручиваются в разные стороны и так песок тормозит один из них.
дальний ролик тормозится но поскольку он далеко, тоже гасится на ленте.
часть импульса уходит в торможение ролика, а другая часть в трение обоих роликов.
ну вот и получается мотор нагружен лентой, а песка нет
Возможно, следующий вариант транспортера: на входе, - представляет из себя воронку расположенную конусом вниз, со шнеком на внутренней стороне изделия. Затем, форма воронки плавно переходит в горизонтально расположенную трубу, также со шнеком внутри, и на выходе,- труба плавно переходит в форму воронки с расширяющейся частью вниз. Тогда, сыпучий материал, попадая на лопасти шнека воронки транспортера, передавал бы свою энергию трубчатому транспортеру, заставляя его вращаться. Затем, пройдя горизонтальный участок трубы, материал подавался бы в воронку, расположенную расширяющейся частью вниз, в которой снова, приобретенная энергия силы тяжести, через шнек передается транспортеру, в для вращения последнего.
@@Andy111182 Не совсем точно, двигатель у нас есть всегда под рукой, это сила тяжести. Только необходимо научиться правильно им пользоваться.
Здравствуйте! В ваших рассуждениях есть отношение масс. Мне же кажется, что приложенная энергия двигателя не зависит от массы конвеййера. Что будет, если масса идеального конвейера равна нулю?
@@user-xq3wo1rv1u Если масса конвейера бесконечно большая, знпчит его будут строить бесконечно долго, значит он будет бесконечно дорогим и значит не идеален. Идеальный конвейер это бесплатный работник, который переносит чем больше груза, тем лучше.
А как же быть с массой которая лежит на всей длине ленты? Так ещё лента может иметь уклон в плюс или минус
не учтены угол наклона конвейера и его длинна. ведь очевидно эти факторы будут сильно влиять на мощность двигателя. одно дело переместить сто тн по горизонтали на 10 м и совсем другое переместить эти 100 тн на высоту 100 м. мне кажется нужно отталкиваться от потраченной энергии на выполнение работы
Ну вот, я теперь не просто сыплю песок на ленту, а делаю это с осознанием процесса - немного странное чувство
Предлагаю перерешать задачку с большими и маленькими телами в системе, в которой большое тело неупруго налетает на покоящееся маленькое тело и потом они уже вместе продолжают движение. В этой системе запас импульса больше, чем в рассмотренном варианте, а количество перешедшей в тепло энергии мало.
Мне не совсем понятно, почему пренебрегли длиной ленты? Ведь есть разница транспортировать, например, 1 кг на 1 метр или 1000 кг на 1000 метров?
Спасибо, за Новогодние поздравление. Вас также приветствую с Новым годом! Всегда рады ответить на творческую активность, взаимностью.
А длина транспортёрной ленты не важна?
Ведь бывают ленты в десятки метров, причём наклон же ещё есть.
Ох уж эти теоретики, насчитают всякого, а потом выясняется, что оказывается часть песка налипла на ленту, и возвращается по ленте в начальную точку,а часть песка насыпалась под ленту, и тормозит всю ленту в ноль.
Средняя мощность определяется как отношение работы на время прохождения транспортера расстояния равного диаметру отверстия если знать какое расстояние до поверхности транспортера. В задаче задана скорость ленты конвеера. Разделив диаметр отверстия на скорость конвеера, наверное узнаем время за которое транспортерная лента проходит это расстоянние. Также в задаче говорится о скорости высыпания материала вырвжаемая в кг/с. Умножив время прохождения ленты на скорость высыпания материала, наверное получим массу которая высыпется на ленту, которая будет иметь вес mg. Зная массу, то из формулы F*v, можно наверное найти необходимую мощность. F определяется как необходимая сила для перемещения данной массы, v скорость ленты. F сила которую определили через кинетическую энергию. Все дальше не понимаю.
Очень прошу ответьте кто-нибудь умный! Почему в ролике авторы не взяли в расчёт длину транспортёра, ведь очевидно, что если длинна транспортёра увеличивается, то и вес песка на нем увеличивается, а следовательно должна увеличиваться и мощность двигателя? Или я не прав или мы что-то другое искали и поэтому длинной транспортёра можно пренебречь?
Авторы приняли, что энергия частичек песка при попадании на транспортёр переходит в тепло как при неупругом столкновении.
Однако, скорее всего там может быть бесконечный набор разных случаев, зависящих от шероховатости поверхностей и т.д.
Этим надо заниматся серьёзно, не на школьном-олимпиадном уровне их видео.