Исследование теплового режима работы привода для ручной машины электробур

Цель работы заключается в установлении динамики нагрева модели привода и определении температуры его теплового баланса. В ходе выполнения работы использовались метод конечных элементов и метод сравнения. В результате выполнения работы установлена динамика нагрева отдельных частей модели привода во время его работы с номинальной нагрузкой при помощи САЕ системы. Рекомендуется эксплуатировать ручную машину в периодическом режиме работы. Не соблюдение режима эксплуатации может привести к перегреву обмоток двигателя и их поломке. Прогнозирование динамики нагрева привода РМ электробур во время работы и установление температуры его теплового баланса с использованием автоматизированной САЕ системы позволяет снизить затраты.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 12
1 Исследовательская часть …………………………………………………………………………… 14
1.1 Обзор литературы по теме исследования …………………………………………….. 14
1.2 Объект и методы исследования …………………………………………………………… 15
1.3 Общие сведения о приводе ручной машины электробур ……………………… 16
1.3.1 Применение и классификация РМ электробур ……………………………… 16
1.3.2 Конструктивный анализ ручной машины электробура ……………………. 17
1.3.3 Принцип волновой передачи РМ электробура ………………………………… 18
1.3.4 Конструктивный анализ двигателя …………………………………………………. 20
1.4 Общие сведения о теплопередаче ……………………………………………………….. 24
1.5 Анализ теплового источника РМ электробур ………………………………………. 26
1.5.1 Факторы теплообразования РМ электробур ……………………………………. 26
1.5.2 Влияние повышенного температуры на РМ электробур ………………….. 26
1.5.3 Расчетная модель теплового источника …………………………………………. 27
1.6 Анализ решения проблемы рассеивания тепла…………………………………….. 29
1.7 Расчет распределения температуры с помощью метода конечных
элементов …………………………………………………………………………………………………. 30
1.7.1 Упрощение модели и построение гипотез …………………………………… 32
1.7.2 Материалы и теплофизические характеристики каждой части ………… 32
1.7.3 Граничные условия……………………………………………………………………….. 34
1.7.4 Размер сетки …………………………………………………………………………………. 35
1.7.5 Результаты стационарного анализа ………………………………………………… 36
1.7.6 Нестационарный анализ тепла ……………………………………………………….. 37
1.7.7 Начальные условия и время расчѐта …………………………………………… 38
1.7.8 Параметры граничных условий ……………………………………………………. 38
1.7.9 Результаты нестационарного состояния …………………………………………. 40
1.7.10 Расчет распределения температуры в Solid Works 2017 ………………… 42
1.7.11 Результаты и анализы …………………………………………………………………… 42
Вывод……………………………………………………………………………………………………….. 44
2 Конструкторская часть ……………………………………………………………………………… 45
2.1 Расчет температуры теплового баланса ……………………………………………….. 45
2.2 Процесс расчѐта температуры теплового баланса ………………………………… 49
2.2.1 Расчѐт площади и характерного размера ………………………………………… 49
2.2.2 Расчѐт гидравлического диаметра ………………………………………………….. 52
2.2.3 Расчѐт безразмерных величин ………………………………………………………… 53
2.2.4 Получим окончательный результат ………………………………………………… 55
2.2.5 Расчет температуры с помощью Mathcad ……………………………………….. 56
Вывод……………………………………………………………………………………………………….. 59
Заключение ………………………………………………………………………………………………… 60
3 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 63
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 63
3.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 63
3.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ………….. 63
3.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……… 64
3.2 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 64
3.2.1 Анализ выявленных вредных и опасных факторов ………………………… 64
3.2.2 Обоснование мероприятий по снижению воздействия опасных и
вредных факторов на исследователя ………………………………………………………. 72
3.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 73
3.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 74
3.4.1 Анализ пожарной безопасности …………………………………………………….. 75
Заключение по разделу ………………………………………………………………………………… 76
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …… 79
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………. 80
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 80
4.1.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………….. 81
4.2 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………. 86
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 86
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения …………………………………………………………………………………………….. 87
4.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………….. 92
4.3.1 Расчет затрат на материалы …………………………………………………………… 92
4.3.2 Расчет заработной платы……………………………………………………………….. 93
4.3.3 Расчет затрат на социальные отчисления во внебюджетные фонды .. 94
4.3.4 Расчет затрат на электроэнергию …………………………………………………… 94
4.3.5 Расчет амортизационных расходов ………………………………………………… 96
4.3.6 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе платежных
(расчетных) документов (кроме суточных) …………………………………………….. 98
4.3.7 Расчет прочих расходов …………………………………………………………………. 98
4.3.8 Расчет общей стоимости разработки ………………………………………………. 98
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 99
Выводы по разделу…………………………………………………………………………………….. 103
Приложение ………………………………………………………………………………………………. 104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………… 118
Нормативные ссылки …………………………………………………………………………………. 121

1. Андрианов Виктор Николаевич ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И
АППАРАТЫ. М., «Колос», 1971. 448 с. с или. (Учебники и учеб. Пособия
для высш. с.-х. учеб. заведений). УДК 631.371 : 621.313(075.8)
2. Иванов М. Н. Волноваые зубчатые передачи: учеб. Пособие для
студентов вузов. – ¬М.: Высш. Школа, 1981.184 с., пл. УДК 621.831
3. ПанкратовЭ.Н.Проектированиемеханическихсистем
автоматизированныхкомплексовдлямеханообрабатывающего
производства.:Практикум лидера-проектировщика.-Томск: изд-во Том.ун-
та. 1998.-295с.-300 экс.-2705020000.
4. УОНГ Х. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров:
Пер. С англ. / Справочник.-М.: Атомиздат,1979.-216 с.
5. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип.
М., «Энергия», 1977. 344 с. с ил. УДК 536.24 : 621.1.016.4в
6. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для О-75
технических вузов. 2-е изд.. переработ. И доп. / А.В. Чичинадзе, Э.Д.
Браун, Н.А. Буше и др.; Под общ. Ред. А.В. Чичинадзе. – М.:
Машиностроение, 2001. -664 с., ил. ISBN 5-217-030553-4
7. Стариков М. А. Исследование коэффициента полезного действия привода
ручной машины электробур : магистерская диссертация / М. А. Стариков ;
НациональныйисследовательскийТомскийполитехнический
университет (ТПУ), Инженернаяшкола новыхпроизводственных
технологий (ИШНПТ), Отделение материаловедения (ОМ) ; науч. рук. В.
С. Коротков. — Томск, 2019.
8. Разумов, С. В.. Обоснование параметров ручной машины электробур с
редуктором с промежуточнными телами качения [Электронный ресурс] /
С. В. Разумов; науч. рук. В. С. Коротков // Современные техника и
технологии сборник трудов XIX международной научно-практической
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 15-19
апреля 2013 г.
9. Лустенков М. Е. Передачи с промежуточными телами качения:
определение и минизация потерь мощности : монография / М. Е.
Лустенков. – могилев : Белорус.-Рос.ун-т, 2010. -274 с. :ил. ISBN 978-985-
492-037-5
10. Янгулов В.С. волновые и винтовые механизмы и передачи: учебное
пособие / В.С. Янгулов; Томский политехнический университет. – Томск:
Изд-во Томский политехнический университет, 2011. -184 с. ISBN 978-5-
98298-822-5
11. Коротков В. С. Создание ручной машины с волновой передачей и
исследование ее работоспособности / В. С. Коротков // Известия
Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. — 2005. — Т.
308, № 5. — [С. 126-130].
12. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. -М.:
Высш. шк., 1986.-239с.
13. Крайнов А.Ю. Основы теплопередачи. Теплопередача через слой
вещества : учеб. пособие.– Томск : STT, 2016. – 48 с.
14. Ан И-Кан. Определение силовых характеристик в волновой передаче с
промежуточными телами / Ан И-Кан, Д. В. Беляев // Высокие технологии
в современной науке и технике : сборник научных трудов IV
Международной научно-технической конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов, г. Томск, 21-24 апреля 2015 г. — Томск : Изд-во
ТПУ, 2015. — [С. 283-285].
15. Holman, J. P. (Jack Philip) Heat transfer / Jack P. Holman.—10th ed. p. cm.—
(Mcgraw-Hill series in mechanical engineering) Includes index. ISBN 978–0–
07–352936–3—ISBN 0–07–352936–2
16. Ефременков Е. А. Разработка проектирование передач с промежуточными
теламикаченияновоговида.ЕфременковЕ.А.//Томский
политехническийуниверситет.–Томск:Изд-воТомский
политехнический университет, 2005. УДК 621.83(04)
17. «SIMACOСибирскаямашиностроительнаякомпания».URL:
http://www.smc.tomsk.ru/ (дата обращения: 18.04.2019).
18. Методическиеуказанияквыполнениюраздела«Финансовый
менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» для всех
специальностей/ сост. В.Ю. Конотопский; Томский политехнический
университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета,
2015. – 29 с
19. Корнилович, Олег Павлович. Техника безопасности при работе с
инструментами и приспособлениями / О. П. Корнилович. — Москва:
Энергоатомиздат, 1992. — 93 с.: ил. — Библиотека электромонтера; Вып.
633. — Библиогр.: с. 94.
20. Корнилович,ОлегПавлович.Техникабезопасностипри
электромонтажных и наладочных работах / О. П. Корнилович. — Москва:
Энергоатомиздат, 1987. — 238 с.: ил. — Справочник электромонтажника.
— Библиогр.: с. 237.
21. Панин В.Ф., Сечин А.И., Федосова В.Д. Экология для инженера // под ред.
проф. В.Ф. Панина. – М.: Изд. Дом «Ноосфера», 2000. – 284 с.
http://catalog.lib.tpu.ru/catalogue/simple/doc
Нормативные ссылки