Исследование теплового режима работы привода для ручной машины электробур

Бай, Хайтао Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Объект исследования: привод ручной машины электробур.
Предмет исследования: тепловой режим работы привода для ручной
машины электробур.
Цель работы: установить динамику нагрева модели привода РМ
электробур с использованием автоматизированной САЕ системы.
Задачи:
1. Создать 3-D модель привода РМ электробур.
2. Исследовать динамику нагрева привода в САЕ программе ANSYS
workbench и SolidWorks.
3. Установить температуру теплового баланса привода.
4. Произвести инженерный расчет теплового баланса привода и
произвести сравнение результатов с результатами
автоматизированного расчета в САЕ системе ANSYS workbench и
SolidWorks .
5. Привести рекомендации по проектированию и эксплуатации
привода.
Актуальность: прогнозирование динамики нагрева привода РМ
электробур во время работы и установление температуры его теплового
баланса с использованием автоматизированной САЕ системы позволит
снизить затраты на получение практически значимых результатов в
сравнении с испытаниями на специализированном стенде.
Научная новизна: Установлена зависимость температуры нагрева
привода ручной машины электробур от времени его работы, а также
температура теплового баланса привода.
Практическая значимость: прогнозирование динамики нагрева
привода РМ электробур во время работы и установление температуры его
теплового баланса позволит дать рекомендации по использованию
смазочных материалов для редуктора с ПТК, также по уровню
теплостойкости обмоток статора и ротора, которые следует применять в
двигателе.
В исследовательской части произведен анализ структуры РМ электробур
и температурного поля редуктора в САЕ программе ANSYS workbench и
SolidWorks.
В конструкторской части выполнен инженерный расчет теплового
баланса привода.
В части менеджмент произведен анализ конкурентных технических
решений, разработан график проведения исследования, составлен бюджет
инженерного проекта и оценен ресурсная, финансовая, бюджетная
эффективность (НИ) .
В части социальная ответственность установлены вредные и опасные
факторы и мероприятия по снижению воздействия.
1 Исследовательская часть

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

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Решение технологических проблем при обработке литого корпуса
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии изготовления деталей насос-дозатора с применением операции дорнования
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка технологии автоматической сварки под слоем флюса тавровых балок на установке Corimpex
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка алгоритмов управления дугой горящей в динамическом режиме
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электронно-лучевая сварка термоизолированной трубы
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)