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!

    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 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

    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)