Планетарный редуктор с преобразователем движения, для скважинного поршневого насоса

Предмет исследования – одноступенчатый планетарный редуктор с преобразователем движения с измененным профилем зуба и его виртуальное моделирование.
Целью работы является создание механизма – планетарной передачи с преобразователем движения для скважинного поршневого насоса.
Конструкция редуктора была разработана в программе SolidWorks 2016, полученная 3D-модель использовалась для всех остальных исследований.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………………. 12
1. Литературный обзор ……………………………………………………………………………………………. 14
1.1. Планетарный редуктор ………………………………………………………………………………….. 14
1.2 Планетарно-цевочный редуктор ……………………………………………………………………… 15
1.3 Передача Новикова ……………………………………………………………………………………………. 18
1.3.1 Передача Новикова и эвольвентное зацепление. Основные различия ……………….. 18
1.3 Достоинства и недостатки передач с зацеплением Новикова …………………………………. 19
1.4 Технические особенности передачи Новикова ……………………………………………………… 20
1.5 Область применения передач Новикова ………………………………………………………………. 21
1.6 Патентный обзор ……………………………………………………………………………………………….. 21
1.6.1 Планетарная передача (патент №2520887)……………………………………………………… 22
1.6.2 Зубчатая планетарная передача (патент №2520728) ………………………………………… 23
1.7 Приведём краткий обзор насосов ………………………………………………………………………… 24
1.8 Центробежные насосы для скважины ………………………………………………………………….. 26
2 Объект и методы исследования ………………………………………………………………………………… 26
3 Расчеты и аналитика ……………………………………………………………………………………………. 29
3.1 Конструктивная схема ……………………………………………………………………………………….. 29
3.2 Модифицированный зуб Новикова ……………………………………………………………………… 32
3.3 Изучение предлагаемой модификации профиля зуба ……………………………………………. 34
3.4 Проверка равномерного вращения ………………………………………………………………………. 38
3.5 Нагрузочная способность передачи …………………………………………………………………….. 40
3.6 Путь трения ………………………………………………………………………………………………………. 45
3.7 Качение зубьев ………………………………………………………………………………………………….. 47
3.8 Оценка КПД планетарного редуктора с модифицированным профилем зуба …………. 48
3.9 Математическое моделирование планетарной передачи. ………………………………………. 51
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……………………… 59
4.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………………………… 59
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………. 59
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения ……………………………………………………………………………………………… 60
4.1.3 Диаграмма Исикава …………………………………………………………………………………….. 63
4.1.4 SWOT – анализ……………………………………………………………………………………….. 64
4.1.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации ………………………………………. 67
4.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………………………….. 69
4.2.1 Цели и результат проекта ……………………………………………………………………………… 69
4.2.2 Организационная структура проекта ……………………………………………………………… 71
4.2.3 Ограничения и допущения проекта ……………………………………………………………….. 71
4.3 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………………………. 72
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………………………….. 72
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………………….. 73
4.4 Бюджет научного исследования …………………………………………………………………………. 76
4.4.1 Расчет материальных затрат НИ ……………………………………………………………………. 77
4.4.2 Основная заработная плата …………………………………………………………………………… 77
4.4.3 Дополнительная заработная плата …………………………………………………………………. 79
4.4.4 Отчисления на социальные нужды ………………………………………………………………… 79
4.4.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………………………… 80
4.5 Определение ресурсоэффективности научного исследования ……………………………….. 81
5 Социальная ответственность ………………………………………………………………………………… 87
5.1 Правовые иорганизационные вопросы обеспечения безопасности …………………………. 88
5.2 Производственная безопасность …………………………………………………………………………. 90
5.3 Анализ выявленных вредных и опасных факторов ……………………………………………….. 91
5.3.1 Микроклимат ………………………………………………………………………………………………. 91
5.3.2 Уровень шума на рабочем месте …………………………………………………………………… 91
5.3.3 Освещенность на рабочем месте …………………………………………………………………… 91
5.4 Обоснование мероприятий по снижению воздействий показателей микроклимата …. 94
5.5 Экологическая безопасность ………………………………………………………………………………. 97
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………………….. 98
Список использованных источников …………………………………………………………………………. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………………………. 104
ПРИЛОЖЕНИЕ Б…………………………………………………………………………………………………….. 106
ПРИЛОЖЕНИЕ В ……………………………………………………………………………………………………. 107

В результате проведенной работы был проведен обзор литературы по
основным концепциям, необходимым для разработки и понимания
планетарной передачи, а именно: определение планетарной передачи,
информация о шестернях с профилем зуба Новикова и концепция
балансировки ротора. Также был проведен анализ шести патентов на
планетарные передачи, и стоит отметить, что во всех проанализированных
патентах ни один из них не имеет конструктивных особенностей редуктора,
разработанного в данной статье, что доказывает, что планетарный редуктор с
двумя выходными скоростями можно считать инновацией для
промышленного сегмента точных зубчатых колес.

Зубья колес и шестерен выполнены по профилю Новикова. Для
редуктора этой конструкции было предложено упростить профиль Новикова,
получить зуб с полукруглым профилем, упростить его изготовление и
сохранить качества, присущие профилю Новикова. Также необходимо было
отрегулировать профили зубьев колес, чтобы исключить натяг при установке.
Параметры, выбранные для модификаций, такие как высота зуба и радиус
корня зуба, оказались эффективными в устранении помех, так как их значения
были изменены, в результате мы получили полное исключение вмешательство
при сборке. Исследования грузоподъемности зубьев шестерни показали, что
трансмиссия лучше всего работает при увеличении нагрузки на шестерни.

В разделе математического моделирования создана математическая
модель планетарного редуктора. Кроме того, полученная модель была
исследована в Matlab и Simulink. Из исследования видно, что вибрации,
создаваемые раздаточными устройствами, приемлемы для использования.
Определена экономическая и ресурсоэффективная составляющая работы.
Проведен расчет необходимых затрат на выполнение НИОКР, определены
сильные и слабые стороны проекта. Учитываются вопросы организации
рабочего места дизайнера. Составлен список опасных и вредных факторов.

1.Решетов Д.Н. Детали машин-М: Машиностроение1989.-655с.
2.Иванов М.Н. Детали машин.-М: Высшая школа 1999. – 400с.
3.Редукторыпланетарно-цевочные:общиесведения:
http://www.ergo-luks.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=94,
свободный. [дата обращения: 27.01.2021].
4.Степанов В.С. Методика проектирования привода на основе
волновой передачи с телами качения. Автореферат. Москва 2009г.
5.Передача Новикова: http://tehpromcomplect.ru/peredachi_novikova,
свободный. [дата обращения: 27.04.2021].
6.Степанова Д.Л., Никулин П.А., Крауиньш П.Я. Исследование
распределениянагрузкиволновогокинематическогоредукторас
модифицированным профилем зуба и зависимости нагрузочных способностей
по отношению к его передаточному числу и габаритным размерам //
Интернет-журнал«НАУКОВЕДЕНИЕ»Том8,№4(2016)
http://naukovedenie.ru/PDF/96TVN416.pdf , [дата обращения: 20.04.2021].
7.Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя Том
2.
8.Алямовский А. А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation.
М.: ДМК Пресс, 2010. 464 с., ил. (Серия «Проектирование»).
9.Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. – М.:
«Наука», 1991
10. Степанова Д.Л., Крауиньш П.Я. Оценкакпдволнового
редуктора с модифицированным профилем зуба. // конференция ТПУ-
2015 http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/17114/1/conference_tpu-2015-C04-v1-
068.pdf , дата обращения: 20.04.2021].
11. П. Г. Гузенков., Детали машин. – М: Высшая школа, 1986.
12. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т.
Т. 1., – М: Машиностроение, 2001.
13.«Трудовой кодекс Российской Федерации» от 30.12.2001 N 197-
ФЗ(ред.от01.05.2021).[Электронныйресурс].–Режимдоступа:
http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34683,свободный,[дата
обращения: 10.05.2021].
14. Плеханов Ф.И.(2013), Зубчатая планетарная передача, Патент №
RU2520728 C1.
15. ПлехановФ.И.(2013),Планетарнаяпередача,Патент№
RU2520887 C1.
16. ГОСТ 12.0.002-14 «ССБТ. Основные понятия. Термины и
определения».
17. ГОСТ 12.1.005-88«Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны».
18. СанПиН 2.2.4.548-96«Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений».
19. СН 2.2.4/2.1.8.562 – 96. «Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».
20. СНиП 23 – 05 – 95. «Естественное и искусственное освещение».
21. Лампа люминесцентная Osram T8 G13 18 Вт свет холодный белый
765.[Электронныйресурс].–Режим
доступа:https://leroymerlin.ru/product/lampa-lyuminescentnaya-osram-t8-g13-18-
vt-svet-holodnyy-belyy-765-
12215543/?utm_source=gdeslon&sub=95774&utm_medium=partner&partners=123
45&gclid=EAIaIQobChMI64K6mbCB8QIV8AWiAx18dwMqEAAYASAAEgLBY
PD_BwE, свободный, [дата обращения: 12.05.2021].
22. ГОСТ 12.1.019 – 2017 ССБТ. «Электробезопасность. Общие
требования и номенклатура видов защиты».
ГОСТ 12.1.004 – 91 ССБТ. «Пожарная безопасность».