Исследование коэффициента полезного действия привода ручной машины электробур
В работе представлено исследование КПД привода ручной машины электробур с волновым редуктором ВППТК на базе коллекторного электродвигателя.
Освещены теоретические основы определения КПД, описана конструкция и принцип работы привода с ВППТК, приведены технические характеристики привода, изложена методика проведения эксперимента.
В рамках исследования проведена работа по экспериментальному определению КПД привода с использованием испытательного оборудования. По результатам исследования выполнен анализ полученных данных. Представлены выводы по проделанной работе.
Введение ……………………………………………………………………………………………… 12
1 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………. 14
1.1 Обзор литературы ………………………………………………………………………. 14
1.2 Объект и методы исследования …………………………………………………… 16
1.3 Некоторые виды волновых передач …………………………………………….. 17
1.4 КПД механических передач планетарного типа …………………………… 24
1.5 Конструкция привода РМ электробур …………………………………………. 27
1.6 Технические характеристики привода с ВППТК …………………………. 30
1.7 Теоретические основы расчета КПД ……………………………………………. 31
1.8 Виды испытательного оборудования …………………………………………… 32
1.9 Стенд для определения КПД привода РМ ……………………………………. 36
1.10 Методика проведения эксперимента …………………………………………. 39
Выводы …………………………………………………………………………………………….. 49
2 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………. 50
2.1 Проектирование переходного фланца …………………………………………. 50
2.2 Проектирование кулачковой полумуфты …………………………………….. 55
3 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………. 56
3.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………….. 56
3.2 Организация и планирование работ …………………………………………….. 59
3.3 Расчет сметы затрат на выполнение проекта ……………………………….. 65
3.4 Оценка экономической эффективности проекта ………………………….. 70
4 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………….. 71
Введение ………………………………………………………………………………………….. 71
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности ………………………………………………………………………………. 72
4.2 Производственная безопасность …………………………………………………. 74
4.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов
возникающих при эксплуатации объекта исследования ……………….. 75
4.4 Экологическая безопасность ………………………………………………………. 85
4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………. 86
Выводы по разделу …………………………………………………………………………… 88
Заключение ………………………………………………………………………………………….. 89
Список использованных источников …………………………………………………….. 90
Нормативные ссылки ……………………………………………………………………………. 93
Приложение А ……………………………………………………………………………………… 95
Приложение Б ………………………………………………………………………………………. 108
Приложение В ……………………………………………………………………………………… 110
Объект исследования – эффективность работы привода РМ электробур.
Предмет исследования – характер изменения КПД привода ручной
машины в зависимости от уровня нагружения выходного вала.
Актуальность работы:
Определение коэффициента полезного действия новой машины является
важной исследовательской задачей, т.к. эта характеристика показывает,
насколько эффективно будет расходоваться подводимая к двигателю или
вырабатываемая им энергия. Повышение КПД механизма приводит к экономии
затрат в период эксплуатации, увеличению производительности и повышению
долговечности устройства. В работе исследовано изменение КПД ВППТК и
привода РМ электробур в целом. Снижение энергоемкости выполняемых работ
является одним из направлений развития новой техники.
Цель работы – определение предельных значений КПД ВППТК и
привода РМ электробур, а также установление характера изменения КПД в
зависимости от уровня нагружения выходного вала редуктора.
Постановка задач:
1. Сравнить КПД различных механических передач, а так же влияние
различных факторов на КПД привода;
2. Рассмотреть конструкцию испытательных стендов для определения
КПД приводов различного назначения;
3. Разработать конструкцию присоединительных частей для
испытательного стенда;
4. Определить КПД привода при различном уровне нагружения
выходного вала редуктора.
Научная новизна заключается в получении экспериментальных данных
КПД ВППТК при частоте вращения входного вала редуктора 15000 об/мин
привода ручной машины электробур на базе коллекторного двигателя
мощностью 1,5 кВт, а также определении работоспособности и надежной
работы редуктора с ВППТК на заданных режимах эксплуатации.
Практическая ценность работы: в результате работы установлены
предельные значения КПД ВППТК и привода, что позволяет прогнозировать
производительность и технические возможности ручной машины электробур на
базе коллекторного двигателя N=1,5 кВт с ВППТК с передаточным
отношением 59.
Степень внедрения: по разработанной конструкторской документации
изготовлен опытный образец ручной машины электробур, который прошел
успешные стендовые испытания в ООО «НПО Сибирский машиностроитель»
(Россия, Томская обл., г. Томск).
Область применения: строительство, сельское хозяйство, рыболовство.
Ручная машина электробур предназначена для бурения грунтов 1 и 2
категории согласно классификации Госстроя ГОСТ 25100-95. Например, в
сельском хозяйстве электрическим буром можно рыхлить почву,
подготавливать углубления для посадки деревьев и кустарников, бурить
отверстия малого диаметра для укладки удобрений в область корневой
системы. В горнодобывающей отрасли позволит бурить шпуры для размещения
зарядов при взрывных работах. В строительной сфере используется для
выполнения следующих работ: бурение отверстий под столбчатый фундамент;
монтажа опор для заграждения; установки фонарных или электрических
столбов небольшой высоты. Компактные размеры и относительно малая масса
инструмента позволяют использовать его в труднодоступных местах, для
небольших объемов работ.
1 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
В результате проделанной работы выполнен анализ КПД различных
механических передач, а так же описано влияние различных факторов на КПД
привода. Проанализированы конструкции испытательных стендов для
определения КПД приводов различного назначения. Разработана конструкция и
технология изготовления присоединительных частей для испытательного
стенда.
Определен КПД привода при различных уровнях нагружения выходного
вала редуктора. Экспериментально установлено для привода ручной машины
электробур на базе коллекторного электродвигателя с редуктором ВППТК
значение КПД, равное 0,38, достигнуто при нагрузке 29,5 Нм.
1. Игнатищев, Р. М. Синусошариковые редукторы / Р. М. Игнатищев. –
Минск : Выш. шк., 1983. – 107 с. : ил.
2. Беляев А. Е., Брюховецкий В.П. Исследование волновых передач с
шариковыми промежуточными телами // Доклады на 5-й научно-техн.
конф. ТГУ. – Томск, 1974. – С. 41-48.
3. Брюховецкий В.П. Исследование планетарной эксцентриковой передачи с
шариками в зацеплении: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Томск, 1979. –
21 С.
4. ЯнгуловВ.С.Редукторсистемыавтоматическогорегулирования
повышенной долговечности: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Томск,
1984. – 24 с.
5. Янгулов В.С. Волновые передачи с промежуточными телами. Известия
Томского политехнического университета. 2007. Т. 311. № 2 – С.14-18.
6. Янгулов В.С. Прецизионный редуктор повышенной долговечности.
Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 311. № 2 –
С.18-22.
7. Янгулов В.С., Беляев А.Е. Элементы расчета жесткости волновой
передачи с промежуточными телами качения. Известия Томского
политехнического университета. 2008. Т. 313. № 3 – С.69-73.
8. Янгулов В.С., Беляев А.Е. Расчёт мёртвого хода волновых передач с
промежуточными телами качения. Известия Томского политехнического
университета. 2008. Т. 313. № 3 – С.74-77.
9. Ан И-Кан, А.Е. Беляев. Синтез планетарных передач применительно к
роторным гидромашинам. − Новоуральск: НПИ МИФИ, 2001. − 92 с.
10.ПанкратовЭ.Н.Проектированиемеханическихсистем
автоматизированныхкомплексовдлямеханообрабатывающего
производства. Практикум лидера-проектировщика. − Томск: ТГУ, 1998. −
296 с.
11.Лустенков М. Е., Прудников А. П. «Структурные резервы повышения
КПД передач с промежуточными телами качения». Вестник ГГТУ им. П.
О. Сухого № 3. 2010. – С.18-24.
12.Гилета В.П., Барис А.В. Коэффициент полезного действия волновой
передачи. Доклады АН ВШ РФ № 2–3. 2014. НГТУ. С.50-56.
13.ЛюминарскийС.Е.,ЛюминарскийИ.Е.Влияниегеометрических
параметров на КПД волновой зубчатой передачи. Известия высших
учебных заведений – Машиностроение. 2013.№4. С51-57.
14.«SIMACOСибирскаямашиностроительнаякомпания».URL:
http://www.smc.tomsk.ru/ (дата обращения: 18.04.2019).
15.«Сибирскиймашиностроитель,НПОООО».URL:
http://www.nposibmach.ru/ (дата обращения: 07.05.2019).
16.Большая советская энциклопедия (БСЭ). Государственное научное
издательство, 1967.
17.РешетовД.Н.Деталимашин:Учебникдлястудентов
машиностроительных и механических специальностей вузов. – 4-е изд.,
перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.: ил.
18.Пат. 2134827 Россия. МПК7 F16H 1/00. Волновая передача для
коллекторного двигателя / В.С. Коротков. – № 97120085/28; Заявлено
28.11.97; Публ. 20.08.99, Бюл. № 23.
19.Коротков В.С. Создание ручной машины с волновой передачей и
исследованиеееработоспособности.ИзвестияТомского
политехнического университета. 2005. Т. 308. № 5. – С.126-130.
20.МиассЭлектроАппарат.URL:http://www.miasselektroapparat.ru/(дата
обращения: 18.03.2019).
21.Тимофеев Г.А., Самойлова М.В. Коэффициент полезного действия
комбинированного планетарно-волнового механизма. Вестник МГТУ им.
Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. №4. – 15 с. ISSN 0236-3941.
22.ЗАО«НПП«МИКСИнжиниринг»URL:http://www.mix-
eng.ru/proekty/stend-dlya-izmereniya-krutyashchego-momenta-reduktorov/
(дата обращения: 17.05.2019).
23.Компания MAGTROL. Измерительное оборудование. Испытательные
стенды. URL: http://www.magtrol.ru (дата обращения: 12.04.2019).
24.ЗАО «НПП «МИКС Инжиниринг» (2014) Стенд для измерения крутящего
момента редукторов // YouTube (https://www.youtube.com/
watch?time_continue=17&v=GKR6uZS2KuE) Просмотрено: 17.05.2019.
25.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.
26.Металл-сервис. Прайс-лист. URL: https://mc.ru/prices/listovojprokat.htm
(дата обращения: 27.04.2019).
27.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.
28.Корнилович,ОлегПавлович.Техникабезопасностипри
электромонтажных и наладочных работах / О. П. Корнилович. — Москва:
Энергоатомиздат, 1987. — 238 с.: ил. — Справочник электромонтажника.
— Библиогр.: с. 237.
29.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/document/RU%5CTPU%5Cbook%5
C25604.
Нормативные ссылки
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (174 отзыва)
4.6 (522 отзыва)
4.4 (93 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
5 (14 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
5 (20 отзывов)
